Projekt: Stoff- und Formschluss – Wenn Trennen dem Verbinden hilft

Potenziale in Verbindungsystemen erkennen

Projekt: Stoff- und Formschluss – Wenn Trennen dem Verbinden hilft | MDESIGN Consulting Services

Problemstellung

Die Wachstumserwartungen an Antriebe, Motoren und Antriebsstränge überschreiten oft die zeitlichen Ressourcen, um alle Komponenten im Bereich von Großenergieerzeugern konstruktiv neu auszulegen. Die Notwendigkeit höherer Leistungen und Erzeugungsmengen äußert sich unter Anderem durch Schäden am schwächsten Glied des Strangs. Im Falle langjährig betriebener Elektromotoren liegen sehr gute Erfahrungen zur Haltbarkeit unter damalig angesetzten Lastanforderungen vor. Leider fehlen hierbei die Berechnungsgrundlagen, um die Tragfähigkeit unter höher gesetzten Leistungszielen zu bewerten, während die Neukonstruktion bestehender Bauteile untern enormen Aufwand steht.

Bei der Verwendung gleichbleibender Systemkomponenten treten unter gesteigerten äußeren Bedingungen Schäden an Schweißnähten und Verschraubungen auf, welche den Erfahrungswerten der letzten 20 Betriebsjahre nicht entsprechen.

 

Zielstellung

Vorhandene Konstruktionen des Rotorpakets aus Antriebswelle, Adapterplatten und Arbeitsschaufeln sollen hinsichtlich Ihrer Sicherheitsreserven untersucht werden. Mit dem bekannten Vorwissen der Schadensfälle unter Laststeigerung ist von einer zum Auslegungszeitpunkt optimalen Konstruktion auszugehen. Genauer sollen die Schadensursachen und kritischen Elemente hinsichtlich Optimierungsmöglichkeiten untersucht werden, um Rückschlüsse auf mögliche Anwendungsszenarien zu ziehen.

 

Ergebnis

Mit den Nachweisen der Verbindungselemente der Verschraubungen und Schweißverbindungen können maximal übertragbare Leistungen definiert werden. Ferner konnten durch die Systemanalyse unkritische Bereiche der Plattenverbindungen nachgewiesen werden. Die Übertragungsfähigkeit des Gesamtsystems kann unter Bekanntsein der Anriss Positionen am Schweißnahtrand gesteigert werden. So werden durch Trennschnitte der Plattenadaptierung Lasteinleitungspositionen entlang der Schweißnähte und zur Verschraubung gezielt verändert. Die Optimierung und Leistungssteigerung der bestehenden Verbindungselemente kann mit einer Nutzung von bislang nicht erkannten Festigkeitsreserven einzelner Komponenten erzielt werden.