CN107580714B - 用于计算机辅助选择机械部件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是，计算机辅助地选择针对用途相应最优的机械部件。在选择中引入经验值，从而实现持续改善的系统。为了实现此系统，本发明提出一种方法，其中，a)获取机械部件的特性以及由这些特性确定的参数,b)为此机械部件确定适合使用的用途。c)为此机械部件获取在针对用途选择并设计机械部件时应观察的参数，机械部件在其相应地用途中受到这些参数的影响，d)在实际应用中或通过根据试验地研究收集对这些参数的报告，并从收集的报告中获得关于参数的相互作用的信息，e)将在步骤d)中获得的信息作为可机读的数据输入到数据库中,f)列出在此用途下呈现出的参数以用于选择适合于设定用途的机械部件，g)将用途和对应的参数作为输入值输入到在计算机中运行的选择算法中，此算法在考虑输入值的条件下、根据保存在数据库中的信息选择最适合于此用途的机械部件，和h)为设定的用途供应在步骤g)中选出的机械部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法，由此方法可确定尤其适合于当时的特定使用条件的计算机辅助的机械部件。
下文中，“机械部件”理解为单个机械元件或组装成特定连动装置的、彼此相互作用的机械元件组。所观察的机械元件分别涉及一个最小的技术功能单元，其适合于满足由当时观察的技术用途产生的技术功能的要求。“机械部件”的概念相应地也包含在制造机械部件或其机械元件时使用的零件、原料或应用的工艺参数，因为，在此观察的部件和元件的特性和功能总是由其制造类型和制造方式以及在此使用的材料和方法所影响。
背景技术
现今，机械部件通常针对相应的用途而根据规范的方法设计。此种做法简单、经验证明行之有效并且可靠，因为，其通过笼统的“安全系数”来确保免受多种用途的特殊区别的影响。
此种选择和设计系统例如在“机械元件2，Schlecht教授”，Addison-Wesley出版社；版本：2.(2009年11月1日)，ISBN-13：978-3827371461，或“机械元件，Roloff/Matek”Springer Vieweg；版本：21.，2013完全修订版(2013年8月9日)，ISBN-13：978-3658023263中进一步说明。
能够以在此观察的并重新说明的类型和方式选择的机械部件一典型的实施例为用于皮带传动的皮带。通常根据1993年7月的VDI准则2758“皮带传动”的标准来选择此种皮带。
在根据用途从以按照目录提供的、尤其根据特定制造说明书制造的机械元件中选择此类机械元件时，常规做法可由以下步骤组成(也参见附图2)：
(a)获得由设定的用途确定的、并在选择机械元件时须考虑的条件。此条件包括例如机械元件在运行时所承受的静应力和动应力，以及外部条件，如环境压力、温度、摩擦副、机械设计等，机械元件应在此些条件下使用。
(b)设计人员在考虑机械设计的条件下确定机械元件特定的类型。
(c)c.1针对由(b)确定的机械元件类型，根据待考虑的条件(a)计算由此机械元件类型提供的功率值。
c.2用安全系数证明算出的功率值，从而避免功率值计算(b)的误差或在实际应用中出现的、不可预见的不定因素。
(d)根据用安全系数证明过的功率值从按照目录提供的机械元件中选择适合于设定用途的机械元件。
步骤(c)和(d)通常借助表格或图片、也可选地借助适合的软件显示，根据那些根据待考虑的条件(a)并按照步骤(b)中的标准确定的结果能够确定由相关的机械元件所分别提供的功率值。
尽管这适用于实践，但基于相对粗糙的估算的设计方法有以下局限性和缺点：
-其预先确定一种特定的机械元件类型。
在进一步设计和选择适合的机械元件时，视野相应地局限于此种机械元件类型。由于预先确定了机械类型，在下一步的观察中不再考虑可选的机械元件，其在设定的机械设计的范围内可能会更好地实现相应的传动目的。
-在选择和设计时未考虑相应机械元件的期望寿命，因为，由如此高的安全系数保证此选择，导致理论可实现的机械元件的寿命远远高于实际需要或期望的寿命。
-通常根据更少的参数完成对机械元件的进一步确定和设计。由于会产生计算投入，通常无法考虑多个不同的、然而彼此制约或相互影响的选择标准。
-通常不考虑取决于用途的参数而完成选出的机械元件的具体设计。最多大概地、笼统地考虑此类参数。
-设计总是以很高的可靠性进行，从而以足够的可靠性来确保未知的或未单独考虑的参数符合要求。
-由于笼统性和通过可靠性裕量达到的过可靠性引起的尺寸过度设计导致了相应机械元件的价格的不必要的提高。
-未最优地使用机械元件的有效功率。在实践中可能很好地使用的方法，却由笼统性和通过可靠性裕量达到的过可靠性显示为不可实现。
针对将驱动力传递到从动的零件上的用途，这意味着，设计师首先确定“皮带”作为其选择的牵引机构。之后，在他进行进一步思考时就不再接受可选的、可能更好地实现驱动目的的牵引机构或传动装置了。
接着，根据目录中给出的功率值完成连续的齿形皮带的设计，皮带生产商笼统地、即不考虑用途地公开此功率值。不同生产商公开的由其提供的传动皮带彼此之间无法相比较，因为此资料为基于什么基础获得的是不可见的。尤其未知此数值为基于哪种寿命基础而确定的。目前尚不存在可用于获得可相互比较的功率值的详细的准则或规范。取而代之，传动皮带的生产商制定其各自的计算及设计方法。因此，由不同生产商公布的特性和选择准则无法相互比较、或必要时仅能在大量投入的前提下非常不准确地相互比较。这样，具有看起来相似的特性说明的产品经常证实为彼此不能替代，因为公开的特性由不同的途径获得。
准则VDI 2758中给出了用于计算传动皮带必须满足的大致要求的预定参数。其中，第3章中指出：“一方面，皮带传动必须在预先设定的要求下或驱动条件下(转速、力矩、空间需求、过载、轴位移、温度和其他环境影响)在适当长度的时间内可靠地运转，另一方面，其造成的环境压力(噪音、震动等)应当尽可能低。”在最优地使用由传动皮带带来的潜在性能时，如何能够满足这些要求，在此没有说明。
发明内容
本发明的目的是，说明一种方法，其能够实现系统地并有针对性地选择最适合于特定用途的相应的机械部件，其中，在此选择中应考虑经验值，由此实现持续地自主优化的系统。
本发明通过权利要求1中所述的方法实现此目的。
本发明的有利的设计方案在从属权利要求中说明，并且在下文中与发明的总体构思一同逐一阐述。
图1中以图表形式示出了由本发明提出的做法。
相应地，根据本发明的用于计算机辅助地选择为特定用途设置的机械部件的方法至少包含下列步骤：
a)获取各个观察的机械部件的特性以及由这些特性确定的参数。
b)为各个观察的机械部件确定适合使用的用途。
c)为各个观察的机械部件获取在针对用途选择并设计机械部件时应观察的参数，机械部件在其相应地用途中受到这些参数的影响。
d)在实际应用中或通过系统地、根据试验地研究机械部件收集对这些参数的报告，并从收集的报告中获得关于参数的相互作用的信息。
e)将在步骤d)中获得的对相互作用的信息作为可机读的数据输入到数据库中。
f)列出在设定用途下呈现出的参数以用于选择适合于各个设定用途的机械部件。
g)将用途和对应的参数作为输入值输入到在计算机中运行的选择算法中，此算法在考虑输入值的条件下、根据保存在数据库中的信息选择最适合于相应用途的机械部件。
h)为设定的用途供应在步骤g)中选出的机械部件。
因此，在根据本发明的方法中，在第一步中获取观察的机械部件的特性和由这些特性确定的参数。
接着，确定各个观察的机械部件所适合的用途，并获取在相应用途中机械部件受到哪些参数的影响、以及在针对用途而选择和设计机械部件时应相应地观察哪些影响因素。
在下一步中，从在观察的机械部件实际应用时获得的对参数的报告、或从与参数相关的、且通过系统的、根据试验的研究获得的报告获取参数的相互作用。在此强调，因为存在一些至今尚未识别的参数，因此，这些新发现的参数能够添加到待观察的、并与其他存在的参数相互作用的参数组中。
如果产品或用途所特有的相互作用能够借助定理用公式表达，则制定此定理。替代地或补充地，相互作用也能够以对关联的模糊描述(“模糊逻辑”，人工神经网络，其他人工智能的方法)形式列出。
在前述步骤中获取的对相互作用的信息(例如参数、定理、相互作用的模糊描述)作为可机读的数据输入数据库中。此数据库可以常见的方式包含一个、两个或更多个单独的数据库，其分别包含关于特定使用情况的可机读的数据。
获取的关于相互影响的需求和参数的信息在数据库中可选如此彼此结合，使得一个信息的改变直接对与其关联的其他信息产生影响。由此，在数据库中形成由彼此关联的、且结合特定机械部件的信息组成的网络，这些信息涉及多种不同的用途。
为了选择适合于相应用途的机械部件，列出在涉及的用途下显示的参数。用途和对应的参数作为输入值输入在计算机中运行的选择算法中。接着，选择算法在考虑输入值的条件下根据保存在数据库中的信息选出最适合于为相应的用途使用的机械部件。
本发明的本质为，在自动的过程中基于经验获得的或理论整理的、并保存在数据库中的信息确切地获取最适合于相应用途的机械元件，而且根据各自设定的用途完成。在此，为此使用的保存在数据库中的信息说明在相应的用途、对其有效的参数和其相互作用之间存在的关联，并且能够就自学习系统而言通过重复输入新取得的信息不断提高其质量和有效性。
为了持续优化通过步骤a)-f)完成的用于选择步骤(步骤g))的数据基础，可以完成以下补充步骤：
i)为在步骤g)中选出的机械部件装备识别措施，其实现了对机械部件的独立监测和记录。
j)在其实际应用中根据识别措施识别和监控选出的机械部件，其中，监测提供关于代表观察的参数其中之一的特征值的报告。
k)将在步骤j)中获取的报告作为参数输入到从步骤c)开始的过程中。
为了监测和识别各个选出的机械部件，识别措施不仅可以承载准确标识相应机械部件的信息，而且可以包含关于机械部件特性的信息，由此能够例如将通过监测获得的测量值简单地分配到观察的机械部件的特性组合中。
在最简单的情况下，监测提供关于单个特征值的报告，例如从开始使用到未来由于损耗而必需更换之间的持续时间。然而，监测也可补充地提供关于两个或更多的大量特征值的报告，例如在使用时施加给机械部件的外部影响(温度、大气压)。此外，识别措施也可设置得使其提供关于机械元件运行时的内部状态和负载的报告。当然，也可同样使用其他常见的测量方法，从而获取在使用时施加在机械元件中的力、其长度变化、温度发展和其他同类信息(为此参见皮带传动的例子US 6.264.577 B1,DE 10 2010 002 551A1，JP2009-007078 A，DE 44 44 263 C1，US 5.843.258 A，AU 2009203049 A1)。
借助可选的补充实施的步骤i)至k)实现最优的自学习的、持续改善的并总是更好地构成实际主体的自学习的选择系统。在此，当然不是每个以根据本发明的方法选出的机械部件必须都经过补充步骤i)至k)，在相应的用途中监测至少一个机械部件、优选典型数量的机械部件就足够了。
为了将参数归入机械部件的特定使用中，可定义所谓的“用途钥匙”，其以标准的形式使用途和对应的参数彼此相关。通过此种用途钥匙可简化选择过程的机器处理。
在此，可这样设计根据本发明的系统，在遇到数据库中对其还不存在直接对应的信息的新用途时，系统例如根据对应于此新用途的参数和根据为其相应获取或列出的相互作用而从保存在数据库中的信息中获得最相近的用途，并基于此最相近的用途为应使用的机械元件提出建议。由此，在迭代的过程中也能够快速地为新用途获取最适合的机械元件，而无须为此进行昂贵并耗时的试验。
因此，根据本发明的做法的优点在于
-根据任意标准详细地根据用途观察并为设计选择参数，
-根据客户需求最优地利用产品或材料的特性并最优地选择机械元件(例如皮带或链条)，
-针对目的、根据相应用途的机械元件设计并因此避免过度设计，
-从而实现优化效率、减少损耗并从而保护稀缺资源，
-参数之间彼此透明，
-实现根据特定需求的标准、例如其寿命选择相应的机械元件，
-避免不可控的故障，其在现有技术中可能由于选择的尽管根据至此考虑的选择标准为充分的、但在实践中证明为不适用的机械元件或由于参数之间未知的相互作用引起，
-持续改善对针对特定用途的问题的预测，
以及
-针对特殊问题的有目的的、节约的产品研发，其中，此处根据本发明的做法的优点尤其在于，不仅单独的零件或组件能够作为机械部件在选择时考虑到，在确定最适合于相应用途的部件时，根据本发明的做法的结果也可作为用于选择特定零件、材料或工艺参数的建议，其制成机械元件或由多个组装的机械元件构成的、最适合于由设定用途确定的相应需求的组件(“机组”)。
与用途相关的参数可为
-机械负载(转速、转矩、预应力、驱动器外形、摩擦副、负载变换、负载周期、速度、加速度、拉应力或压应力、其他动应力或静应力，其中，传动比、定位精度、动力性能、皮带轮大小、啮合齿数、回转、交变弯曲频率以及换边对于实施例“皮带传动”来说也可能重要)；
-环境条件(大气压，在此大气压中进行使用、环境湿度和环境温度、污染、材料配对、气压)，
-构成机械部件的材料特性(加热、负载、负荷变换、摩擦时的材料性能，其中，对于实施例“皮带传送”尤其可考虑皮带的年龄以及用于制造的材料的特性，例如帘布、弹性体(例如橡胶/PU等)、织物、附着力促进剂，以及在制造时选择的制造条件和制造参数，例如压力、温度、时间)，
-机械部件的结构尺寸和质量(在实施例“皮带传动”中指例如齿形、齿侧间隙、皮带轮形状、皮带轮的表面特性、皮带轮的转动和同心率、表面粗糙度、齿形、齿侧间隙、动力性能)。
本发明尤其研究根据用途地选择和设计用于将动能传递到待移动的零件上的部件，其中，此部件尤其涉及皮带或链条和与此传动部件直接共同作用的元件。其中包括：
·齿形皮带
·V形皮带
·平皮带
·普通皮带传动，尤其齿形皮带传动
·皮带轮
·花键皮带
·总皮带轮/皮带轮轮廓
·变速器
·发动机
·普通离合器，尤其滑动式离合器
·夹紧套/轴附近的连接
·飞轮
·滚动轴承
·滑动轴承
·链条
·密封元件
·制动
·齿轮
·弹簧
·阻尼器
·软管
如果作为机械部件观察例如传动机组，其由元件
-“传动皮带轮”，通过其引入驱动力，
-“连续齿形皮带“，通过其移动与其配合的负载，和
-“转向轮“，齿形皮带围绕其调转方向，
构成，那么，得到例如以下参数和相互作用：
在根据本发明的选择中可能有影响的、同样记录并作为信息保存在数据库中的用于负载的特征值为例如
-功率，
-转速，
-转矩，
-预应力，
-驱动器外形，
-皮带轮大小(传动/转向)，
-啮合齿数，
-向后转向，
-负载变换，
-负载周期，
-交变弯曲频率，
-换边，
在根据本发明的选择中可能作为参数考虑的环境条件包含例如
-环境的化学组成，例如环境中存在的臭氧，
-环境温度，
-环境湿度，
-环境的腐蚀作用，尤其盐成分，
-环境中的颗粒造成的压力，尤其由金属的或其他输出造成的污染，
-气压，尤其真空或高压，
-温度波动。
在选择时同样可考虑相应机械元件、尤其皮带的可能的先前的伤害或其他机械不足。
通过本发明实现了单独为特殊的工业用途在少量的情况下面向客户地并简单地获得各个最合适的机械元件。
下面描述两个本发明典型的实施例：
皮带传动典型地使用于直轴线传动。
如图3a、3b所示，在最简单的情况下，直线传动单元L1、L2由驱动轮M、转向轮U、可移动的滑座S、和皮带R，皮带与滑座S相连。滑座S借助皮带R在其两个位于轴线末端的两个末端位置之间不断地来回移动。
在现有技术中，作为目录中的用于皮带R的选择标准通常考虑皮带R要承受的力。因此，针对图3a、3b中所示的单元L1、L2，在滑座质量和滑座加速度相同的情况下，对相应的待使用的皮带R获得相同的性能要求。实际上，因此在单元L1、L2中使用具有相同性能特征的皮带R。然而，两皮带寿命差异很大。
一个在实践中用于皮带寿命的预定参数为所谓的“千米性能”，即皮带在其总的使用时间中经过的总的路程。相应地，在相同数量的负载周期中，具有更紧凑地并列的驱动轮和转向轮M、U的第一个直线单元L1的千米性能小于直线单元L2的千米性能，在直线单元L2中，驱动轮和转向轮M、U彼此相距更远。
实际上，此种传动在两末端位置其中之一处由于皮带齿磨损而失效。只有在末端位置处皮带齿才负载加速力和制动力。行程其他部分上的齿几乎无负载，并且在此不进行额定值的力传递，即由皮带轮卷动。在相同的负载下，根据可达到的负载变换的次数，末端位置处的齿的寿命也相同。但是根据相同负载变换次数下的路程，图3b所示的、相对长很多的直线传动单元L2达到约两倍的千米性能。如果直线单元L2中的驱动轮和转向轮M、U的间隔为直线单元L1中的两倍，并且滑座S移动的速度以及由滑座S构成的负载在两设备中相同，那么由此可推断，以小时测量的直线单元L2的皮带R的寿命明显长于直线单元L1的皮带R的寿命，因为直线单元L2的皮带R经过的千米性能为直线单元L1的皮带R的千米性能的两倍长。
另一实施例为图4示出的所谓的“几形传动(Ω传动)”Q。
发动机的驱动轮M和转向轮U在此固定在可移动的滑座S上。当质量和加速度的乘积相等时，根据现有的目录值，在忽略摩擦的条件下所需皮带R的设计相同(力F＝质量m×加速度a)。因此，很重并具有小的加速度的滑座S能够在皮带R中的力与很轻但具有很大加速度的滑座S的相同的条件下驱动。但在实践中，负载变换次数高的高度动态的传动更经常由于拉伸构件老化或磨损而失灵，而移动大质量物体的缓慢移动的传动更经常由于齿的断裂而失灵。
为此引入环境影响。由氯丁橡胶制成的齿形皮带例如允许在100℃及以下使用。氯丁橡胶随着温度的升高而变软，齿在负载条件下变形得更快并且皮带更容易跃过。在此，目录无区别。要么使安全系数在20℃时大到在100℃的温度时也还能达到根据目录的值，要么就在更高的温度下存在风险。
根据本发明的方法设置，根据尽可能多的不同的负载情况的测量结果获取基本的参数，从而实现精确地按照相应用途设计皮带尺寸。接着，借助皮带长度将可达到的负载变换次数换算为千米性能，从而确定图3中的传动单元的可达到的使用寿命。
当图4中的Ω传动在人们在其中工作并且其中不产生其他热量的车间中运行时，其无须额外的、用于在100℃的条件下运行的安全系数。在此种条件下，环境温度最高达到40℃。
在闭合的齿形皮带传动中情况类似。如果传动功率相同，那么，例如对持续地沿旋转方向运行的风扇的传动的计算类似于对机床进给轴线上的传动的计算，其中，后者长期地以高的加速度值从静止状态加速到额定转速，并持续地切换转动方向。在计算中不考虑、或最好通过总的负载系数考虑轮的质量、齿的性能等。借助根据本发明的方法，总的传动可对皮带尺寸造成影响。
在风扇传动的实施例中，风扇总是沿一个方向转动。为了降低噪音，可放大在此对皮带寿命无影响的齿侧间隙。进给传动需要皮带与轮之间的间隙小，因为其要求定位精度高。此外，持续的方向切换总是引起皮带齿和轮上的齿之间碰撞的法兰切换。更小的间隙引起更大的摩擦、更高的磨损风险和寿命降低的风险，或者相反地需要更宽的皮带来获得直至下一个维护间隔的期望的寿命。因此，可达到的寿命依赖于传动任务、齿形皮带和齿形皮带轮的相互配合，在一些情况下还考虑到环境条件。在此，标准的目录数据不能提供根据传动情况设计的方案。因为尽管如此，实践中很少出现故障，所以，这证明传动单元在各种情况下都设计得过强，从而通过形成的可靠性裕量抵抗所有这些未知影响因素的影响。
在根据本发明的方法中考虑了其中使用例如在此示例性地观察的皮带的已知的应用情况。为此，在用途钥匙中详细地收集了用户数据、使用情况和使用的产品、生产条件、使用条件等。接着，在合适的测试台上为相应的使用情况模拟典型的应用场景，并为这些特别的用途进行例如使用寿命测试。由此从实际的客户经验或根据测试结果获得的认知将成为保存在数据库中的彼此联结的信息的资源池的一部分。如果客户设定在其应用中希望皮带达到特定的使用寿命，那么，根据存储的信息选择皮带，其在考虑对设定用途有效的其他条件的情况下设计得刚好可靠地达到设定的使用寿命，但无法更长时间地使用，也就是说，客户未得到能够在不确定的时间中传递其发动机功率的传动单元，而是得到在客户期望的使用寿命中可靠地实现传动任务或同时也可靠地实现其他客户希望的例如环境影响、费用等标准。替换件需求(因此替换件交易)将可估算，并且能够相应地匹配于维护间隔和服务间隔。
一种皮带传动和一种实现确定皮带传动中的主要部件“轮”和“皮带”所受的应力的方法为德国专利申请10 2015 107 177.0的主体，其标题为“皮带传动和用于监测此种皮带传动的方法”，前述申请的申请人在与本申请提交的同一天向德国专利和商标局递交了此专利申请，并且本申请的公开文件中包含其内容。
根据以下实施例明确根据本发明的选择的成效：
在常规的做法中，以高转速驱动小直径的驱动轮和转向轮、并且使小轴距和从而导致的拉伸构件的高交变弯曲频率相结合，此种应用导致此结果，即标准皮带不能满足此需求集。
应为此用途确定一种皮带，在此用途中得出需求集，根据常规的做法–在不定制的条件下-无法确定对于此需求集合适的、作为目录货物预先批量生产的皮带。
但是通过根据本发明的方法，在考虑其他参数“由皮带环绕所需的弯曲功产生的热量引起的皮带变热”的条件下能够确定一种皮带，其具有减小的背部厚度，同时由更薄且更易弯曲的拉伸构件以及更柔软的橡胶混合物构成。在此，经验在根据本发明进行的选择中也起到重要作用，更薄的拉伸构件更好地承担交变弯曲载荷，并且由于更柔软的橡胶混合物、更小的皮带厚度和更易弯曲的拉伸构件，更少的弯曲功导致应用中的皮带的温升降低。
因此，通过根据本发明的方法、在考虑新的参数的条件下、并从实践经验中已知的、以及必要时试验确定的相互作用完成的选择得出一种齿形皮带，其可靠地实现了针对其预期寿命提出的要求，尽管其在常规做法中无法得出、或由于常规做法中设置的可靠性裕量而从可考虑的皮带范围中剔除。为了细化选择标准，将在相应选出的皮带实际应用时获得的认知保存到根据本发明构件的数据库中，从而在下次搜索为承载相同需求的用途而确定的皮带时，能够根据目的找到更加合适的齿形皮带。
为了获取通过前述方法选出的齿形皮带的功能在实际应用中承受的应力，可单独地在试验台上系统地监测这些皮带，此试验台构建了在实际中会出现的需求和条件。这同样也可借助装配有根据本发明选出的齿形皮带的机械实施。
不论在试验台上还是在提及的相应装备的机械中都继而使用此种皮带，在其制造或批量生产的过程中在其上固定了识别措施。此种识别措施可涉及RFID芯片，其使用于皮带的材料中。RFID芯片可通过皮带承载信息，并因此装配RFID芯片，从而其将此信息传递到布置在试验台或机械上合适位置上的传感器中并收集相应信息。同样，可为传动单元的至少一个轮配备识别措施，根据本发明选出的皮带属于此传动单元。此识别措施的信息可同样通过传感器收集。
接着，收集的信息传递到评定单元。通过比较由皮带和由轮提供的信息能够获得关于传动单元的同步运转、使用期限、磨损、转动等的信息，其用于优化根据本发明构建的数据库所包含的信息的说服力。
当然，除了在此提及的RFID芯片，也可将其他识别措施用于标识皮带和轮。例如可考虑这样构造识别措施，使其主动收集温度发展、变形或者皮带在使用中承受的动态力，并提供给传感器。此种主动获取的数据又有利于优化根据本发明进行的选择的结果。
附图说明
图1示出了根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图；
图2示出了根据现有技术的方法；
图3a,3b示出了皮带传动的示例性实施方式；以及
图4示出了所谓的“几形传动”的示例性实施方式。
具体实施方式
下面说明实施例，在这些实施例中，借助根据本发明的做法在实践中针对目的地实现为相应的使用目的确定最适合的机械部件。
实施例1：
在饮料填充装置中包含很多旋转的传动单元，其通常设计为皮带传动。
在填充运行时总是重复发生待填充的饮料洒出，并且皮带传动移动的部分被饮料淋湿。
同时，针对饮料填充装置的卫生规定很严格，其必须经常清洁。为此使用相对性能强烈的清洁用化学品。
由于经常进行的清洁过程并且传动单元多数布置在装置下面，皮带传动难以接近。这通常引起清洁用化学品附着在其上并变干。
在待填充的饮料对相应传动皮带的寿命没有显著影响的前提下，在根据本发明的方法中，首先作为对使用“饮料填充装置”重要的参数，考虑待传递的力和由清洁用化学品与在本发明中视作“特性”的材料的相互作用引起的化学压力，皮带传动的部件“传动皮带”和“皮带轮”由此材料制成。
在实际应用中，这样设计的传动皮带显示出，尽管传动皮带具有设定的对清洁用化学品的耐力，在填充特定饮料时，传动皮带仍然出现大量的提早损坏，与此不同，在填充其他饮料时，皮带很容易达到计划的寿命。
对各个根据本发明获得的上述皮带使用的运行条件的比较显示出，作为用于使用情况“饮料填充装置”的其他参数，必须考虑待填充的饮料的类型和其与清洁用化学品或使用在皮带传动中的机械部件“传动皮带”和“皮带轮”的材料的相互作用。
通过将通过此额外的相互作用得知的信息引入根据本发明的选择过程中，作为用于填充高含糖量的饮料填充装置的结果，建议使用由复合材料制成的皮带，此材料对由洒出的含糖的饮料残余、水和清洁用化学品构成的、强烈地腐蚀多种特定的皮带材料的混合液体不敏感，与此不同，在填充低含糖量的饮料的填充装置中，可以使用常规设计的传动皮带。
实施例2：
聚氨酯齿形皮带“PU皮带”在任何情况下都很耐水和潮湿。在干燥空气中，对+50℃及以下的温度、部分情况下+80℃及以下的温度PU皮带都适用。同样，使PU皮带在高空气湿度和室温条件下运行也没问题。
但是，如果高空气湿度和高温结合出现，那么会导致皮带的PU材料损坏。
因此，在此，用于根据本发明的为用途“驱动机组”选择合适皮带的过程的重要特性也包括构成相应皮带的基本材料、以及作为“参数”的应用中预期的环境温度和环境湿度、和作为“相互作用”的根据温度和湿度的绝对值导出的对皮带材料的作用。
实施例3：
在用途“驱动机床”中，作为“特性”考虑用于选择的多种传动皮带的材料，作为用于选择过程的参数，除了考虑预期的机械应力，还考虑温度条件和应用在机床中的润滑剂以及其与构成皮带的相应材料的相互作用。
实施例4：
去除了一些矿物质的所谓的去离子水通常用于清洁目的。如果在相应负载的环境中需要使用齿形皮带、密封元件或其他机械部件，那么，作为根据本发明的选择中的“特性”也考虑机械部件的材料，作为“相互作用”考虑其与去离子水的相互作用。
在此对根据本发明的选择起决定作用的并且作为对考虑的参数之间的相互作用的规则而存储在根据本发明设置的数据库中的信息为，一旦机械部件的材料含有增塑剂，并且此增塑剂很容易由于渗透梯度而进入水中。那么，例如基本材料为弹性体的传动皮带在使用于其中使用了去离子水的环境中时，其倾向于过早脆化。
实施例5：
已知由聚酰胺制成的模制件在特定环境条件下容易吸水，并且吸水的同时可能引起模制件尺寸的改变。
如果需要在传动中使用由聚酰胺制成的模制件，此传动中需要彼此组装的机械元件紧密配合，那么，变换的环境条件可能会因此导致问题。
此关于“特性”材料的“相互作用”的信息＝聚酰胺与“参数”温度和环境湿度保存在根据本发明设置的数据库中。
基于相应的机械部件应由聚酰胺制成并且应最大程度地保证尺寸稳定性的规定，根据本发明的选择引起在具有恒定温度和湿度的环境中运行相应模制件的指示。
实施例6：
作为用于选择相应传动部件的参数，环境条件可起决定作用的另一个例子为剧场的灯，其中，为了聚集光束使用了可调节的遮光板。在此，通过借助齿形皮带与遮光板相连的电机完成此调节。
在根据本发明的选择中，通过作为基本信息，考虑一方面在灯的周围的高温、UV和臭氧造成的压力与另一方面齿形皮带的基本材料(“特性”)之间的相互作用，根据本发明的方法为用途“剧场的灯”得出一传动皮带，其在不利的条件下也不像基本材料为常规弹性体的皮带在此条件下出现的那样，容易脆化。
实施例7：
在一些特定的用途中，希望相应的皮带传动尤其安静地、降低噪音地运行。
因此，“噪音排放”为特定特性和参数的相互作用的结果，针对相应的应用情况同样应在选择合适的机械部件时考虑此相互作用。
通过相应地试验可为了减少噪音生成而实施特定织物(“特性”)的评定，其中额外系统地研究共同作用的机械元件的特定的材料组合(“特性的相互作用”)、特定的运行条件(“参数”)和特定的形状尺寸(“特性”)，从而针对噪音生成说明不同材料之间的相互作用。通过此试验获得的信息保存在根据本发明提供的数据库中并与那里已经存在的信息针对相应地使用情况而相结合。
实施例8：
拉伸构件(例如芳香聚酰胺、碳纤维)的选择可在特定使用情况下决定皮带是否适用于通过皮带背面转向，或者其能够达到多大的曲率半径。随着使用时间的增长，在通过皮带背面转向时，由于交变弯曲，很硬的聚氨酯中形成小裂缝，其随着交变弯曲次数的增长而扩大。
芳香聚酰胺拉伸构件对切口集中应力很敏感。此影响在芳香聚酰胺中会导致断裂，然而，碳拉伸构件却可承受此影响，因为其切口敏感度较低。
弯曲半径越小、速度越高，则此影响越强烈。这意味着，在低转速和相应的大转向时，背面转向的芳香聚酰胺也能够具有足够长的使用寿命。借助根据本发明的做法，可由此联系确定一特征值，至此特征值以前，芳香聚酰胺也可用于背面转向。为此也考虑由外部影响对拉伸构件造成的影响，例如湿度(拉伸构件在湿度情况下的蠕变)。
另一个增强此作用的影响为芳香聚酰胺的特质，其在加热作用下在纤维的长度方向上缩短。如果皮带变热，那么，其将收缩，或当皮带轮阻碍收缩时皮带应力增高。这也影响裂缝对拉伸构件的切口敏感度的作用。相应地，在根据本发明的选择系统中，此特质也作为参数(功率、速度或转速、环境湿度、背面转向和其直径、温度)和相互作用考虑，其影响设计标准“在特定用途中皮带的使用寿命”。
实施例9：
在用于汽车的传动皮带中，拉伸构件的缠绕类型影响在特定用途中的使用寿命。因此，除了拉伸构件材料的选择，单个拉伸线束的个体构造也对传动皮带的寿命有影响。
因此，具有较多拉伸构件线束的皮带具有很好的动态交变弯曲性能，同时，具有较少拉伸构件线束的皮带在动态发动机应用中由于那里出现的起停切换、温度影响和大量的交变弯曲而导致早期故障。此区别不能通过纯静态的拉伸试验或延伸率试验确定，而只能通过根据实践记录相应的以根据本发明的方式装配的皮带而系统地在现场试验中掌握。
此种系统的试验的结果作为特性或参数输入到根据本发明设置的数据库系统中，并且与同样保存在数据库中的对此特性和参数的相互作用的描述一同构成根据应用情况相应地选择最适合的元件的标准。
实施例10：
根据生产商的规定，特定的齿形皮带允许在特定的温度范围内使用。但是未知在哪些其他条件下允许使用在此温度范围内的皮带。
实践显示，使转速为每分钟5000转的皮带在环境温度为20℃且通风良好的环境中运行，或使此皮带在小的、封闭的变速器中承受60℃的环境温度，二者有区别。即使遵守生产商的规定，在高温下在狭窄空间中运行的皮带也未达到令人满意的寿命。
只有通过根据本发明的方式，在选择合适的皮带时考虑环境条件，才能确定在高温和狭小容积比的条件下也可靠运行的传动皮带。
附图标记说明
L1、L2 直线传动单元
M 驱动轮
R 皮带
S 滑座
U 转向轮
Q 几形传动(图4)
Claims (10)
1.一种用于计算机辅助地选择为特定用途设置的皮带传动的机械部件的方法，其包括以下步骤：
a)获取各个观察的机械部件的特性以及由这些特性确定的参数，其中，各个观察的机械部件的特性包括：为了制造各个机械部件所使用的材料的特性和/或在制造各个机械部件时选择的制造条件和/或制造参数；
b)为各个观察的机械部件确定适合使用的用途；
c)为各个观察的机械部件获取在针对用途选择并设计机械部件时应观察的参数，机械部件在其相应地用途中受到这些参数的影响；
d)在实际应用中或通过系统地、根据试验地研究机械部件收集对这些应观察的参数的报告，并从收集的报告中获得关于参数与研究的机械部件的特性的相互作用的信息；
e)将在步骤d)中获得的所述相互作用的信息作为可机读的数据输入到数据库中；
f)列出在设定用途下呈现出的参数以用于选择适合于各个设定用途的机械部件，其中，在设定用途下呈现出的参数为机械负载和/或环境条件；
g)将用途和对应的参数作为输入值输入到在计算机中运行的选择算法中，此算法在考虑所述输入值的条件下、根据保存在数据库中的信息选择最适合于相应用途的机械部件；
h)至少一个在步骤g)中选出的机械部件装备有识别措施，此识别措施实现了对机械部件的独立监测和记录；
i)将所述至少一个在步骤g)中选出的机械部件供应给设定的用途；
j)在其实际应用中根据所述识别措施识别和监测所述至少一个选出的机械部件，其中，监测提供关于代表观察的参数其中之一的特征值的报告；
k)将在步骤j)中获取的报告作为参数输入到从步骤c)开始的过程中。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，如果在步骤d)中得出，存在尚未识别的参数，则将这些新发现的参数添加到待观察的、并与其他存在的参数相互作用的参数组中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)中事先获取的信息输入数据库中，此数据库包括一个、两个或更多个单独的数据库，其分别包含关于特定使用情况的可机读的数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)中事先获取的信息输入数据库中，在此数据库中，获取的关于相互影响的需求和参数的信息如此彼此结合，使得一个信息的改变直接对与其关联的其他信息产生影响。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在相应的应用中监测典型数量的机械部件。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了准确标识相应机械部件的信息，识别措施还包含关于机械部件特性的信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤j)中获取从开始使用到未来由于损耗而必需更换之间的持续时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤j)中的监测提供关于两个或更多的大量特征值的报告。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，识别措施也可设置得使其提供关于机械元件运行时的内部状态和负载的报告。
10.一种用于计算机辅助地选择用于特定用途的机械部件的系统，其包含数据库和其他用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的部件。
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