TY - THES

T1 - Unterstützung des Entwicklungsprozesses von Gleitlagerungen mit Hilfe des Model-Based Systems Engineering

AU - Riedl, Markus

N1 - gesperrt bis 12-09-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von technischen Systemen sind aufgrund der zunehmenden Komplexität immer schwieriger zu realisieren. Diese Herausforderung soll mit neuen Ansätzen in der Produktentwicklung bewältigt werden und ein möglicher Ansatz ist jener des Systems Engineerings. Das technische System, welches in dieser Arbeit behandelt wird, ist die Gleitlagerung, die zur Lagerung von Kurbelwellen in Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Um die Anforderungen, die Struktur und das Verhalten eines Gleitlagers besser in den Entwicklungsprozess einbinden zu können, ist ein beschreibendes Modell zur Verarbeitung dieser Informationen von großer Hilfe. Dieses Modell dient als Basis für ein daraus abgeleitetes Empfehlungssystem und soll die weitere Systementwicklung unterstützen. Die essentiellen Punkte für die Erstellung eines solchen Modells sind die Identifikation der Eingangsgrößen und die notwendigen Ausgangsgrößen. Als Methodik zur Beschreibung der Gleitlagerung wurde der Top-Down-Ansatz gewählt. Diese Methode mündet in einen strukturierten Aufbau der Gleitlagerung und verknüpft alle Anforderungen und Funktionen mit den jeweiligen Systemkomponenten. Eine Interaktion des Systems mit seiner Umgebung wird dabei mitberücksichtigt. Das Modell beschreibt den grundlegenden Aufbau einer Gleitlagerung, die Anforderungen, die an die Werkstoffe, an das System und an den Benutzer für einen ordnungsgemäßen Betrieb gestellt werden und schließlich noch eine Beschreibung der Betriebszustände. Das daraus abgeleitete Empfehlungswerkzeug schlägt nach der Analyse eines Motors und der Beschreibung durch Parameter mögliche Gleitlager für den jeweiligen Anwendungsfall vor. Das Kernstück für dieses Empfehlungssystem ist die auf Erfahrung basierende Bewertungsmatrix. Die Eingangsgrößen für das Empfehlungswerkzeug sind den spezifischen Schadensmechanismen von Gleitlagern zugeordnet. Diese bewerteten Schadensmechanismen werden anschließend für eine Empfehlung mit den dazugehörigen Gleitlagereigenschaften verglichen. Dieses Werkzeug, welches Erfahrungswerte aus den Bereichen Konstruktion, Simulation und Mechanikentwicklung verknüpft, ermöglicht für zukünftige Projekte bereits in der frühen Entwicklungsphase eine erste grobe Bewertung des Motors anhand von Gleitlagereigenschaften. Eine Bewertung führt zu einer Empfehlung von Lagertypen oder zeigt mögliche Problemstellen des Antriebsaggregats auf, die im weiteren Entwicklungsverlauf gezielt beeinflusst werden können. Die Bewertungsmatrix wurde mit einem Lokomotivdieselmotor und einem Großgasmotor verifiziert und lieferte die erwarteten Antworten. Das Bewertungssystem verlangt eine gemeinsame Diskussion für eine Empfehlung und ermöglicht damit eine effizientere Weiterentwicklung.

AB - Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von technischen Systemen sind aufgrund der zunehmenden Komplexität immer schwieriger zu realisieren. Diese Herausforderung soll mit neuen Ansätzen in der Produktentwicklung bewältigt werden und ein möglicher Ansatz ist jener des Systems Engineerings. Das technische System, welches in dieser Arbeit behandelt wird, ist die Gleitlagerung, die zur Lagerung von Kurbelwellen in Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Um die Anforderungen, die Struktur und das Verhalten eines Gleitlagers besser in den Entwicklungsprozess einbinden zu können, ist ein beschreibendes Modell zur Verarbeitung dieser Informationen von großer Hilfe. Dieses Modell dient als Basis für ein daraus abgeleitetes Empfehlungssystem und soll die weitere Systementwicklung unterstützen. Die essentiellen Punkte für die Erstellung eines solchen Modells sind die Identifikation der Eingangsgrößen und die notwendigen Ausgangsgrößen. Als Methodik zur Beschreibung der Gleitlagerung wurde der Top-Down-Ansatz gewählt. Diese Methode mündet in einen strukturierten Aufbau der Gleitlagerung und verknüpft alle Anforderungen und Funktionen mit den jeweiligen Systemkomponenten. Eine Interaktion des Systems mit seiner Umgebung wird dabei mitberücksichtigt. Das Modell beschreibt den grundlegenden Aufbau einer Gleitlagerung, die Anforderungen, die an die Werkstoffe, an das System und an den Benutzer für einen ordnungsgemäßen Betrieb gestellt werden und schließlich noch eine Beschreibung der Betriebszustände. Das daraus abgeleitete Empfehlungswerkzeug schlägt nach der Analyse eines Motors und der Beschreibung durch Parameter mögliche Gleitlager für den jeweiligen Anwendungsfall vor. Das Kernstück für dieses Empfehlungssystem ist die auf Erfahrung basierende Bewertungsmatrix. Die Eingangsgrößen für das Empfehlungswerkzeug sind den spezifischen Schadensmechanismen von Gleitlagern zugeordnet. Diese bewerteten Schadensmechanismen werden anschließend für eine Empfehlung mit den dazugehörigen Gleitlagereigenschaften verglichen. Dieses Werkzeug, welches Erfahrungswerte aus den Bereichen Konstruktion, Simulation und Mechanikentwicklung verknüpft, ermöglicht für zukünftige Projekte bereits in der frühen Entwicklungsphase eine erste grobe Bewertung des Motors anhand von Gleitlagereigenschaften. Eine Bewertung führt zu einer Empfehlung von Lagertypen oder zeigt mögliche Problemstellen des Antriebsaggregats auf, die im weiteren Entwicklungsverlauf gezielt beeinflusst werden können. Die Bewertungsmatrix wurde mit einem Lokomotivdieselmotor und einem Großgasmotor verifiziert und lieferte die erwarteten Antworten. Das Bewertungssystem verlangt eine gemeinsame Diskussion für eine Empfehlung und ermöglicht damit eine effizientere Weiterentwicklung.

KW - Gleitlager

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M3 - Masterarbeit

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