Gute Konstrukteure müssen so viele Faktoren berücksichtigen, wenn sie ein Teil oder eine Komponente entwerfen. Design für Montage, Kosten, Logistik, Herstellbarkeit, Zuverlässigkeit und andere Qualitäten erfordern alle Voraussicht und Kreativität. Eine der wichtigsten Eigenschaften, die bei der Entwicklung von Teilen oder Produkten berücksichtigt werden müssen, ist vielleicht die Sicherheit… und natürlich hat sich eine ganze Industrie um die Notwendigkeit gebildet, sichere Produkte und Strukturen für den Verbraucher herzustellen. Am häufigsten hört man die Begriffe „Sicherheitsfaktor“ (FoS) oder „Safety Factor (SF), aber es gibt verschiedene Definitionen und Berechnungen, auf die man sich beziehen kann. Schauen wir uns die Grundlagen von FoS für Design und Technik an.
Was ist das große Bild, wenn es um den Sicherheitsfaktor (FoS) geht?
„Sicherheitsfaktor“ bezieht sich normalerweise auf eines von zwei Dingen: 1) die tatsächliche Tragfähigkeit einer Struktur oder eines Bauteils oder 2) die erforderliche Sicherheitsmarge für eine Struktur oder ein Bauteil gemäß Code, Gesetz oder Konstruktionsanforderungen. Eine sehr einfache Gleichung zur Berechnung von FoS ist die Division der Bruchspannung (oder maximalen Spannung) durch die typische Spannung (oder Arbeitsspannung). Ein FoS von 1 bedeutet, dass eine Struktur oder ein Bauteil genau dann versagt, wenn es die Bemessungslast erreicht, und keine weitere Last aufnehmen kann. Strukturen oder Komponenten mit FoS < 1 sind nicht lebensfähig; grundsätzlich ist 1 das Minimum. Mit der obigen Gleichung bedeutet ein FoS von 2, dass ein Bauteil bei der doppelten Auslegungslast versagen wird, und so weiter.
In verschiedenen Branchen gibt es unterschiedliche Vorstellungen darüber, wie hoch eine erforderliche Sicherheitsmarge sein sollte; eine der Schwierigkeiten, die mit der Verwendung von FoS oder SF verbunden sind, ist ein gewisses Maß an Zweideutigkeit. Aber es gibt einige allgemeine Faustregeln über mehrere Branchen hinweg. Wenn die Folgen eines Versagens signifikant sind, wie z. B. der Verlust von Menschenleben, Personenschäden oder der Verlust von Eigentum, ist ein höherer FoS konstruktionsbedingt oder gesetzlich vorgeschrieben. Eine weitere Überlegung sind die Kosten: Wie viel mehr kostet es pro Teil, einen bestimmten FoS zu erreichen, und ist das ein tragfähiges Geschäftsmodell?
Weitere Faktoren, die bei der sicherheitsgerechten Konstruktion von Teilen zu berücksichtigen sind
Abhängig von der beabsichtigten Verwendung eines Produkts müssen sowohl die Gesamtkonstruktion als auch die einzelnen Komponenten so genau wie möglich für die zu erwartenden Bedingungen bewertet werden. Die folgenden Überlegungen können den Konstrukteuren helfen, die realen Bedingungen zu berücksichtigen und ein besseres Produkt zu schaffen.
- Intensität der Belastungskonzentrationen; welche Komponenten werden häufiger und intensiver belastet?
- Sind Temperaturwechsel oder extreme Temperaturbelastungen ein Thema? Wie wirkt sich dies auf die Funktion oder die zu verwendenden Materialien aus?
- Ist eine planmäßige Wartung wahrscheinlich?
- Schwächt oder stärkt die Kombination der verwendeten Materialien die Gesamtkonstruktion?
- Ist es wahrscheinlich, dass der Verschleiß durch die Nutzung durch den Verbraucher beschleunigt wird (z. B. durch regelmäßiges Überschreiten der Nennkapazität usw.)? Gibt es Kontrollen, um dies zu verhindern?
- Ist die Struktur oder Komponente einer Verschlechterung durch Korrosion ausgesetzt?
Creative Mechanisms wägt alle Überlegungen ab, um Lösungen für komplexe Probleme zu schaffen
Wenn Sie mit einer Idee an uns herantreten, wird unser Team das Konzept aus allen Blickwinkeln betrachten: wie man ein bestimmtes FoS erreicht, wie man ein exzellentes Design entwickelt und wie man die richtige Balance zwischen Funktion, Sicherheit, Herstellungskosten und Kundenzufriedenheit findet. Wir haben beträchtliche Erfahrung in verschiedenen Branchen, und wir könnten auch für Ihre nächste Idee eine gute Wahl sein. Bitte kontaktieren Sie uns bei Fragen oder Kommentaren, und vielen Dank, dass Sie unseren Blog gelesen haben!
