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Organisationseinheit der BAM
Eingeladener Vortrag
- nein (40)
Die Sicherheit von Radsatzwellen beruht gegenwärtig auf zwei Säulen: der Schwingfestigkeitsauslegung und periodischen Inspektionen. Ausgehend von einem Schadensfall, der gebrochenen ICE 3-Welle von Köln, 2008, sollen ausgewählte Aspekte beider Säulen diskutiert und Vorschläge zur weiteren Verbesserung gemacht werden. Diese betreffen u.a. Fragen einer Betriebszeitbegrenzung, Veränderungen der Schwingfestigkeit während des Betriebs infolge von Korrosion und Steinschlag, den Einfluss von Korrosion auf Schwingrissinitiierung und -fortschritt, den potentiellen Einfluss nichtmetallischer Einschlüsse auf die Schwingfestigkeit, die Möglichkeiten sie im Rahmen der Qualitätssicherung zu detektieren sowie Fragen der Bruchmechanik und der Zuverlässigkeit zerstörungsfreier Schwingriss-Prüfverfahren im Rahmen eines Konzepts regelmäßiger Inspektionen.
Ein Umlaufkühler ist im Betrieb explodiert. Splitter des zerborstenen Gehäuses aus Kunststoff wurden mit dem Kühlwasser in die Umgebung geschleudert, am Betriebsort entstand Personenschaden. Bei Funktionsprüfungen am beschädigten Gerät traten unerwartet - aber reproduzierbar - Knalleffekte bei Berührung der Außenoberfläche der Kupfer-Kühlschlange auf. Ein möglicher Mechanismus konnte im Labor durch Synthese von Kupferazid auf Kupferproben und Auslösung vergleichbarer Knalleffekte nachgestellt werden. Damit ist die Plausibilität des beschriebenen Schadensereignisses mit diesem oder einem ähnlich reagierenden Stoff belegt. Ein eindeutiger Nachweis darüber, dass bei dem aufgetretenen Schadensfall dieselbe chemische Reaktion stattgefunden hat, war nicht möglich, da die Belag-Überreste aus dem explodierten Kühlgerät für eine Analyse nicht mehr in ausreichender Menge verfügbar gewesen sind.
Ein Durchlaufkühler ist im Betrieb explodiert. Die zerborstenen Gehäuseteile aus Kunststoff führten zu einem Austreten der Kühlflüssigkeit am Betriebsort sowie zu einem Personenschaden mit Knalltrauma. Bei Funktionsprüfungen am beschädigten Gerät traten unerwartet, aber reproduzierbar Knalleffekte auf der Kupfer-Kühlschlange auf. Ein möglicher Mechanismus konnte im Labor durch Synthese von Kupferazid auf Kupferproben und Auslösung vergleichbarer Knalleffekte nachgestellt werden. Damit ist die Plausibilität des beschriebenen Schadensereignisses mit diesem oder einem ähnlich reagierenden Stoff belegt. Ein eindeutiger Nachweis darüber, dass beim aufgetretenen Schadensfall dieselbe chemische Reaktion stattgefunden hat ist nicht möglich, da die Belag-Überreste aus dem explodierten Kühlgerät für eine Analyse nicht mehr in ausreichender Menge verfügbar waren.
Vibrationsprüfungen an sicherheitskritischen Ventilen: Zwei Beispiele aus Forschung und Anwendung
(2011)
Ventile für gasförmige Medien müssen neben dem Druck oft auch Vibrationsbelastungen durch ihren Einsatz ertragen.
Die dadurch entstehenden Massenkräfte können die Funktion des Ventils beeinflussen, indem z. B. die Anpresskraft im Ventilsitz dadurch verändert oder die Betätigungseinrichtung verstellt wird. Die schwellenden oder wechselnden Beanspruchungen können auch zu Ermüdungsschäden und damit zu dauerhaftem Funktionsverlust führen.
Bei der Vibrationsprüfung für ein pneumatisch ausgelöstes Schnellöffnungsventil eines CO2-Feuerlöschsystems wurde die relevante EN 12094-4 angewendet. Diese setzt Mindestanforderungen in Hinblick auf die Schwingfestigkeit durch eine Gleitsinusprüfung.
Im Gegensatz dazu steht die im Rahmen eines Forschungsvorhabens durchgeführte Vibrationsprüfung an einem Sicherheitsventil für Tanklastwagen, bei der ein umfangreicheres Prüfprogramm erstellt wurde, um vibrationsabhängiges Ansprechen des Ventils zu untersuchen.
Fatigue testing in the VHCF ränge requires testing machines with increased frequencies. However, application of energy-saving resonance testing leads to a linkage between test frequency and specimen Parameters. The frequency ränge and the available forces of the testing machine are limiting possible specimen dimensions.
Electrodynamic shakers combine test frequencies up to 4000 Hz with forces in the kN range. Thus, a relatively wide range of tests is possible which allows studying the influence of specimen size on VHCF behaviour.
Electrodynamic shakers as well as the respective Computer control Systems and Vibration measurement techniques are well established in scientific and technical applications. We present results of a first study of VHCF testing on electrodynamic shakers conducted at BAM. Test frequency, specimen size and stress levels have been varied. One goal is to balance the needs of materials testing with the Standard test Systems of environmental Simulation to provide a powerful and flexible tool for very high cycle fatigue testing. Further investigation to optimize the technique is required.
Die Empfindlichkeit von Beschleunigungssensoren hängt von der Temperatur ab, bei der sie eingesetzt werden. Aus diesem Grund fordert der Entwurf der Neuausgabe von IEC 60068-2-53, dass Beschleunigungssensoren bei allen Prüftemperaturen kalibriert sein müssen.
Darüber hinaus müssen die Grenzabweichungen der entsprechenden dynamischen Prüfverfahrensnormen eingehalten werden.
Das Messunsicherheitsbudget für die Beschleunigungsmessung bei einer kombinierten Vibrations- und Klimaprüfung wird aufgestellt. Einflussgrößen sind die Kalibrierunsicherheit, der Frequenz- und Temperaturgang des Sensors, sowie die Messunsicherheit der elektrischen Messkette.
Anhand typischer Prüfbedingungen werden Kriterien aufgestellt, wann der Temperaturgang für die Prüfung relevant wird.
Eigene Untersuchungen und Hinweise aus der Literatur zeigen, dass dies eher selten der Fall ist. Gegebenenfalls muss auf geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Messunsicherheit zurückgegriffen werden. Eine Kompensation des Temperaturganges ist möglich, aber derzeit noch aufwändig.
Die Empfindlichkeit von Beschleunigungssensoren hängt von der Temperatur ab, bei der sie eingesetzt werden. Aus diesem Grund fordert der Entwurf der Neuausgabe von IEC 60068-2-531[1], dass Beschleunigungssensoren bei allen Prüftemperaturen kalibriert sein müssen.
Darüber hinaus müssen die Grenzabweichungen der entsprechenden dynamischen Prüfverfahrensnormen eingehalten werden.
Das Messunsicherheitsbudget für die Beschleunigungsmessung bei einer kombinierten Vibrations- und Klimaprüfung wird aufgestellt. Einflussgrößen sind die Kalibrierunsicherheit, der Frequenz- und Temperaturgang des Sensors, sowie die Messunsicherheit der elektrischen Messkette.
Anhand typischer Prüfbedingungen werden Kriterien aufgestellt, wann der Temperaturgang für die Prüfung relevant wird.
Eigene Untersuchungen [2] und Hinweise aus der Literatur [3] zeigen, dass dies eher selten der Fall ist. Gegebenenfalls muss auf geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Messunsicherheit zurückgegriffen werden. Eine Kompensation des Temperaturganges ist möglich [4], aber derzeit noch aufwändig.