Ein Lastkollektiv beschreibt die Gesamtheit aller während des Betriebs auftretenden Lasten eines Bauteils oder Systems, einschließlich ihrer Höhe, Dauer, Häufigkeit und zeitlichen Abfolge. Es stellt damit eine realistische Abbildung der tatsächlichen Beanspruchung dar und ist damit eine zentrale Grundlage für die Auslegung, Lebensdauer– und Sicherheitsberechnung von Maschinenbauteilen wie Kugelgewindetrieben, Lagern, Spindeln oder Antriebseinheiten.
Das Lastkollektiv geht über die Betrachtung einer einzelnen Maximalbelastung hinaus und berücksichtigt:
- wechselnde Zug- und Druckkräfte
- unterschiedliche Drehzahlen und Geschwindigkeiten
- Beschleunigungs- und Bremsvorgänge
- Stillstandzeiten
- Unterschiedliche Lastniveaus im Betrieb
Damit ermöglicht es eine realitätsnahe Bewertung von Verschleiß, Ermüdung und Lebensdauer.
Ein korrekt ermitteltes Lastkollektiv ist entscheidend für:
- richtige Dimensionierung von Spindel und Mutter
- Auswahl geeigneter Lager und Antriebe
- Lebensdauerberechnung nach Normen
- Vermeidung von Über- oder Unterdimensionierung
- Sichere und wirtschaftliche Konstruktion
Bestandteile eines Lastkollektivs
- Laststufen
z. B. 20%, 50%, 100% der Nennlast - Zeit- oder Zyklenanteile
wie lange oder wie oft eine bestimmte Laststufe wirkt - Bewegungsrichtung
Druck- oder Druckbelastung - Drehzahl bzw. Geschwindigkeiten
Einfluss auf Reibung und Erwärmung - Betriebsart
Dauerbetrieb, intermittierender Betrieb, Reservierbetrieb
Darstellung
- Lastkollektive werden häufig dargestellt als:
- Tabelle (Laststufe – Zeitanteil – Drehzahl)
- Histogramm (Häufigkeit bestimmter Lasten)
- Zeitverlauf (Last über Zeit)
Beispiel
Ein Kugelgewindetrieb arbeitet im folgenden Lastkollektiv:
- 60 % der Zeit mit 2 kN
- 30 % der Zeit mit 4 kN
- 10 % der Zeit mit 6 kN (Maximallast)
Dieses Lastkollektiv wird zur Berechnung der äquivalenten dynamischen Axiallast herangezogen, die wiederum die Lebensdauer des KGTs bestimmt.