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Autor Thema:  Praktische Toleranzanalyse/findung (2162 mal gelesen)
silberpfeil
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Dipl.Ing. Maschinenbau


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erstellt am: 04. Sep. 2018 12:26    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Gemeinde,

ich möchte mal eine Frage zur Toleranzfindung in die Runde stellen. Wer hat sich bereits mit einer "praktischen" Toleranzanalyse befasst? Sprich, mit Versuchen um die notwendige Toleranz für eine bestimmte Anwendung zu erhalten. Dazu ein bis zwei Beispiele. Ich baue ein Rillenkugellager in ein Gehäuse oder auf eine Welle. Für die Toleranzen schaue ich in das Buch des Lieferanten. Da werden dann Toleranzen (Passungen) vorgeschlagen. Jetzt könnte man behaupten: Passen die denn für meinen Anwendungsfall, kann ich evtl. größere Toleranzen zulassen (aus Kostengründen), da meine Welle nur mit 30 Umdrehungen pro Minute dreht oder die geforderte Lebensdauer von der Angegeben des Lagers weit entfernt ist? Das kann man unendlich fortsetzen. Jetzt müsste man eigentlich viele Testreihen mit unterschiedlichen Maßabstufungen fahren. Wer hat hier Erfahrungen und kann/möchte die teilen?

Gruß

------------------
Gruß
Frank
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Mandorim
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erstellt am: 04. Sep. 2018 14:11    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für silberpfeil 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo silberpfeil,

ich finde das ist eine sehr interessante Frage!

Ich musste schon etliche Thematiken dieser Art bearbeiten und versuche kurz zu berichten:

Die in den (Hersteller-)Katalogen empfohlenen Passungen sind mit Sicherheit zu eng, das kommt daher weil sich der Hersteller absichert um in keine Erklärungsnot zu kommen. Der Hersteller kennt ja die verschiedenen Anwendungsfälle nicht und kann nur einen prinzipiellen Leitfaden geben (Basierend auf seinen Testreihen).

Ich gehe in der Regel so vor, dass ich den Belastungsfall möglichst genau definiere und auf dieser Basis dann nach Katalog die Toleranzen auswähle. Mit steigender Erfahrung ändere ich auch die eine oder andere Passung, wenn es fertigungs- oder anwendungstechnisch zu genau ist.

In weiterer Folge kontaktiere ich IMMER die Herstellerfirmen mit meiner Situation. Die helfen in der Regel sehr gerne und nehmen sich auch entsprechend Zeit.

Wenn sich Gelegenheit bietet berücksichtige ich ebenso die Meinungen von Kollegen aus Konstruktion und Montage. Ist es eine Baugruppe welche auswärts montiert wird, spreche ich meistens mit dieser Firma auch drüber und profitiere von deren Erfahrung.

Bei meinem letzten Getriebe, das war eine neue Anwendung, habe ich sehr eng und streng nach Katalog toleriert (Lagersitze, Form- und Lagetoleranzen besagter Sitze), welche mir dann in weiterer Folge vom Fertiger streitig gemacht wurden. Der Grund war weil das schlicht nicht fertigbar war. Das hätte einfach nicht bezahlt werden können. Wir haben uns dann auf eine Lösung geeinigt und bisher läuft noch alles recht gut.

Lange Rede kurzer Sinn...ich will damit sagen, dass da jeder seine eigenen Erfahrungen auf dem Gebiet machen muss und es (meiner Meinung) nach das ultimative Rezept nicht existiert. Ich konstruiere für verschiedenste Sparten und überall läuft es etwas anders.

Für langwierige Testreihen haben die Unternehmen zu wenig Zeit und bezahlen will das in der Regel auch niemand.

Ich hoffe dennoch dir eine zufriedenstellende Antwort gegeben zu haben.

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Roggefeller
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erstellt am: 04. Sep. 2018 15:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für silberpfeil 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Frank,

ich hatte diesbezüglich während meiner Bachelorarbeit zu tun.
Insgesamt kann ich zu diesem Thema "Form- und Lagetoleranzen" von Jordan/Schütte empfehlen.
Dort wird auch auf statistische Toleranzverknüpfungen eingegangen.

Die Aussage von Mandorim kann ich aber bestätigen. Wenn man genau weiß was bei der Anwendung passiert können die Toleranzen stellenweise extrem verändert werden.

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silberpfeil
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Dipl.Ing. Maschinenbau


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erstellt am: 04. Sep. 2018 16:51    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Danke schon mal, dass ihr euch die Zeit genommen habt und Antworten gepostet habt.

Ich gehe zuerst auf die Antwort von Roggefeller ein, da es mir hier leichter fällt. Wir haben uns tatsächlich schon mit einer statistischen Toleranzanalyse auseinandergesetzt. Das führt ja meistens zu dem Ergebnis, dass man die Worst-Case Szenarien weglässt und "nur" noch mit 99,X % Gutteilen rechnet. Damit bekommt man zwar erweiterte Toleranzen, das zeigt mir aber nicht die Grenze des Möglichen.

Mandorim: Logischerweise legen sich die Hersteller von Maschinenelementen immer auf die sichere Seite, machen wir mit unseren Produkten auch!
Wie machst du das genau mit den Belastungsfällen? Wenn du von einem Katalog sprichst, ist dass dann dein Konstruktionskatalog in dem du jahre (zehnte) Lange Erfahrungswerte für Toleranzen notiert hast? Wenn du eine Passung änderst, geht das dann nach "Bauchgefühl" oder hörst du einfach auf den Fertiger der dir sagt: ich kann das nur so und so gut? In der Hoffnung dass dann das Endprodukt weiterhin problemlos funktioniert!

------------------
Gruß
Frank
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murphy2
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erstellt am: 04. Sep. 2018 20:05    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für silberpfeil 10 Unities + Antwort hilfreich

Und hier mal etwas Praxis, gleich hier im Forum:

https://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum202/HTML/000648.shtml

Von da an hielt sich längere Zeit der Fachbegriff "Tabellenbuchlotterie".


Ein anderes Beispiel, eine Dampfmaschine, auf Youtube und im Netz findet man z. B. die Stuart No.1, eine sehr schöne Dampfmaschine, die durch ihre Einfachheit besticht und immerhin ein halbes BHP auf die Kurbelwelle wuchtet.

Aber - wie toleriert man jetzt Kurbelwelle und die beiden Hauptlager und auch das Pleuellager? Es soll nicht klappern, die Maschine soll aber auch keine Probleme haben, sich selbst zu ziehen. Man wird um Versuche kaum herumkommen.


Anderes Beispiel, Bronzelagerbuchsen von Mädler, im Katalog steht die Passung, in die man sie einpressen soll, damit sie dann selbst innen die richtige Passung haben. Gemacht. Ob der Hersteller das auch mal probiert hat? Die Passung war mir "nach Gefühl" dann viel zu stramm, ich wollte es "lockerer", also habe ich die Passung in Schritten von 0.01mm lockerer gemacht, bis man das "Wunschgefühl" hatte.

Das kann ich mir in meiner Fertigung leisten, muß aber erst so genau fertigen können, daß ich mich regelrecht durch die Passung hindurchtasten kann und hinterher so genau messen, daß ich meine Toleranzfenster kenne, innerhalb derer ich mich bewegen darf. Das kann ich mir auch nur bis zu einer gewissen Grenze erlauben.

Wenn das nicht geht, kann ich immer noch "sortieren", also mir die Teile vermessen und diejenigen zusammenbauen, die auch "zusammenpassen", das hat den Vorteil, daß ich das Nennmaß nicht so genau treffen muß, aber eine möglichst gleichmäßige Verteilung brauche, es werden also immer Teile übrigbleiben, die keinen Gegenpart fanden.

Um bei der Dampfmaschine zu bleiben, hier muß auch die Oberfläche von Kurbelwelle und Lagerschale stimmen. Klar, das "sieht" man und ansonsten Fingernagel mit dem Ergebnis, daß einem der Schrieb des Tastschnittgerätes nichts mehr sagt.

Nun nehme ich die Fertigung weg. Welche Passung? H7/g6 oder doch f6? Oder gar e6? Muß es die 6 sein oder reicht es eine Klasse "schlechter" nicht auch? Ist ja "nur" eine Dampfmaschine. Hier ginge also tatsächlich das Rätselraten los, es sei denn, ich habe irgendwo versteckt ein Schmuckkästchen, wo Wellen und Buchsen drin sind und ich mal "fühlen" kann. Hat man meist nicht.

Und wenn ich was konstruiere, erwartet "man", daß meine Konstruktion die Abnahme schafft, aber keinesfalls zuviel gekostet hat.

Und wenn ich es wirklich nicht weiß? Da hatten die königlich-bayrischen Motorenwerke schon ein sehr probates Mittel - die einstellbare Passung. Sowas gibt es mit "Laminum" von der Martin-KG sogar heute noch. Man verlagert damit die Verantwortung zum Monteur. Oder - wer es noch kennt - man schabt Lager ein. Dann immer wieder zusammenbauen und wenn die Meßuhr sagt, das Spiel (ähm - wie groß soll das gleich wieder sein?) dann passt, ist man fertig, mit den Nerven bisweilen aber auch.

Weiter - Form- und Lagetoleranzen. Bekannt die heute gängigen Schienenführungen, die Hersteller wollen's ja schon fast handgeläppt. Aber reicht da nicht auch gefräst oder geschliffen? Muß es eine gute Schleifmaschine sein, die es auf 0.002 macht oder reicht eine etwas ältere mit 0.01mm auch?

Nehmen wir an, wir kriegen die Ebenheit hin, der Autokollimator ist zufrieden und das dafür ausgelegte Renishaw-Interferometer (das ich mir allerdings nicht leisten kann) auch. Aber - wie genau hab ich's jetzt eigentlich bearbeitet udn wird die Schienenführung, die ich vom selben Hersteller ein Jahr später kaufe, dieselben Ergebnisse bringen?

Ein letztes Beispiel - Influenzmaschinen. Das sind die Dinger mit meist zwei gegenläufig drehenden Scheiben, wo dann zwischen zwei Stahlkugeln Funken überspringen. Auch hier wird man Versuche machen müssen, meine Wohnzimmer-Influenzmaschine hat mehrere Elektromotere, erreicht also auch richtig Drehzahl. Wie genau also wuchten? Klar, je besser, umso runder läuft die Maschine, aber umso mehr MÜhe steckt man auch rein. Und daß man bei den Versuchen des öfteren eine gesalzene gepfeffert bekommt, ist auch klar, weil ja nicht nur die Konduktorkugeln unter den rund 100kV stehen, sieht man auch sehr gut, wenn man so eine Maschine bei Dunkelheit betreibt.

Nehmen wir also an, wir wissen, das Kugellager kann eine gröbere Passung ab, aber was ist, wenn genau das Teil hinterher öfters kaputtgeht. Dann werden "Sachverständige" im Tabellenbuch blättern und feststellen, der murphy hat da mal wieder bei der Passung viel zu sehr an die Fertigung gedacht. Und schon haben wir den Schuldigen, weil ist ja klar, daß es dann nicht gehen kann.

Genauso wie die beiden Stifterl im eingangs verlinkten Thema. Sieht man ja, daß das nicht gehen kann.



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Duke711
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Eigentlich sollte man sich als Konstrukteur nicht auf andere verlassen. Wenn zum Design keine ausreichende Erfahrung vorhanden ist. Dann läuft das auf eine umfangreiche Designstudie hinaus. In Rahmen einer Betriebsfestigkeitsanalyse gehöhrt auch immer eine umfangreiche Toleranzanalyse.

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Mandorim
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erstellt am: 05. Sep. 2018 08:23    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für silberpfeil 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von silberpfeil:

Mandorim: Logischerweise legen sich die Hersteller von Maschinenelementen immer auf die sichere Seite, machen wir mit unseren Produkten auch!
Wie machst du das genau mit den Belastungsfällen? Wenn du von einem Katalog sprichst, ist dass dann dein Konstruktionskatalog in dem du jahre (zehnte) Lange Erfahrungswerte für Toleranzen notiert hast? Wenn du eine Passung änderst, geht das dann nach "Bauchgefühl" oder hörst du einfach auf den Fertiger der dir sagt: ich kann das nur so und so gut? In der Hoffnung dass dann das Endprodukt weiterhin problemlos funktioniert!


Mit den Belastungsfällen bestimmen meinte ich Lagerstelle bzw. kritische Position frei machen, Vektoren bestimmen und die Lastfälle statisch/dynamisch bestimmen. Hier liegt die Schwierigkeit darin die Betriebspunkte richtig abzuschätzen und eine Über- oder schlimmsten Falls Unterdimensionierung zu vermeiden.

Ja ich meine den Herstellerkatalog, welchen ich schon mit etlichen Notizen versehen habe im Laufe meiner Karriere. Manche Annahmen habe ich auch verworfen, da ich neue Erfahrungen gemacht habe.
Es gibt ja Lagerungstypen die immer wieder vorkommen und da habe ich schon, auf meiner Erfahrung gestützt, eigene Passungspaarungen. Da weiss ich aber sicher, dass es keine Probleme geben wird.
Und ja diese entsprechen auch dem Standard meiner Fertiger (genormte Werkzeuge bzw. umsetztbare Toleranzforderungen).

Nach "Bauchgefühl" auswählen klingt etwas sorglos, finde ich. Meiner Meinung nach soll es ein Kompromiss zwischen fertigbar, wirtschaftlich, montagefreundlich und natürlich funktionell sein.

Ich habe nichts davon, wenn ich theoretisch alles richtig gemacht habe und in der Montage läuft dann etliches schief, weil es schlecht montierbar ist (Was zählt ist das Endprodukt!).
Ich habe früher selbst Industriemaschinen (Kunststoffmaschinenbau und Motorenbau) montiert, und habe schon einiges an Sachen erlebt.
Man würde nicht glauben was da Geld und Zeit wegen Umarbeiten ausgegeben/verschwendet wird, weil die Konstruktion z.Bsp. nicht firmenintern durchgesprochen wurde.

Wenn eine neue Konstruktion (aus meiner Feder) montiert wird (Beim Prototypen bin ich IMMER anwesend) passt nie alles zu 100%.
Auch jetzt nach etlichen Jahren denke ich mir...Uff warum hast du das jetzt so gemacht.
Wichtig ist daraus zu lernen und Fehler oder Kritik anzunehmen.

Es sind witzigerweise sehr oft Passungen die (unnötigerweise) zu eng gesetzt wurden und schwer montierbar sind.
Das macht dann in der Praxis keinen Sinn, wenn die Montierbarkeit nicht reproduzierbar ist.

Was ich sagen will ist, dass es ein Entwicklungsprozess bleibt. Der Fertiger kann dir deine Passung natürlich nicht vorschlagen, aber er kann die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit einschätzen.
Die Kunst besteht darin all diese Einflüsse zu berücksichtigen und das Optimum zu erzielen.

Wer sich stur nichts sagen lässt und nur auf die Theorie vertraut (beharrt), der macht sich besser gleich alles selbst, weil das wird nicht von Erfolg gekrönt sein.

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silberpfeil
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Danke für die mittlerweile zahlreichen und ausführlichen Antworten. Wenn ich alles kompakt zusammenfasse, dann gibt es (wie befürchtet)keinen "einfachen Fahrplan" zur Ermittlung der nötigen Toleranzen. Wir werden wohl mit einer relativ einfachen Paarung anfangen müssen und dann Versuchsreihen fahren, die dann hoffentlich zu einer "Grenze" des Machbaren führen.

Da wir hier Serien fertigen und montieren, sind nachträgliche Anpaßarbeiten wie Sortieren von Bauteilen oder Einschaben von Lagern nicht möglich. In der Fertigung wie in der Montage wird um jede Sekunde "gefeilscht".

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Gruß
Frank
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silberpfeil
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silberpfeil
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Danke für die mittlerweile zahlreichen und ausführlichen Antworten. Wenn ich alles kompakt zusammenfasse, dann gibt es (wie befürchtet)keinen "einfachen Fahrplan" zur Ermittlung der nötigen Toleranzen. Wir werden wohl mit einer relativ einfachen Paarung anfangen müssen und dann Versuchsreihen fahren, die dann hoffentlich zu einer "Grenze" des Machbaren führen.

Da wir hier Serien fertigen und montieren, sind nachträgliche Anpaßarbeiten wie Sortieren von Bauteilen oder Einschaben von Lagern nicht möglich. In der Fertigung wie in der Montage wird um jede Sekunde "gefeilscht".

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Roggefeller
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Hallo Frank,

entschuldige die späte Antwort.
Genau im Endeffekt kommt das dabei raus.
Die Frage ist halt ob es wirklich sinnvoll ist alles auf die "Grenze" festzulegen oder ob man damit, gerade bei Serienfertigung, nicht für einen erhöhten Ausschuss sorgt.

Eine andere Sache ist wieder das Thema Lebensdauer.
Manchmal kann man bei der einen Charge von Normteilen bis an die Grenze gehen und nichts passiert, dann hat man wieder eine Charge die genau an der entgegengesetzten Grenze liegt und erhält nach 1-2 Jahren Reklamationen.

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