Betriebsfestigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Bauteils oder einer Konstruktion, die im normalen Betrieb auftretenden zeitlich veränderlichen Beanspruchungen über die gesamte geforderte Lebensdauer ohne unzulässige Rissbildung, Bruch oder Steifigkeitsverlust zu ertragen. Im Fahrzeugbau umfasst sie vor allem Ermüdungsfestigkeit, Dauerhaltbarkeit und den Erhalt der Betriebssicherheit.
Bei Motorrädern betrifft die Betriebsfestigkeit insbesondere sicherheitsrelevante Strukturbauteile: Rahmen, Schwinge, Lenkkopfbereich, Gabelbrücken, Radaufhängungen, Räder und Anbaukomponenten.
Rechtlicher Rahmen
Eine ausdrückliche gesetzliche Definition der Betriebsfestigkeit für Motorräder existiert weder in der EU noch international. Die zentrale Rechtsgrundlage für Krafträder der Klassen L3e (Zweirädrige Motorräder).und L4e (Zweirädrige Motorräder mit Seitenwagen) ist dieVerordnung (EU) Nr. 168/2013, die ein sicheres Fahrzeug fordert, ohne den Begriff Betriebsfestigkeit zu definieren. Die UNECE-Regelungen (u. a. Nr. 41 und Nr. 78) enthalten ebenfalls keine vollständigen Betriebsfestigkeitsanforderungen für den Rahmen.
Nachweis in der Praxis
Der Nachweis der Betriebsfestigkeit wird in der Praxis über mehrere Wege geführt:
Die FKM-Richtlinie (Forschungskuratorium Maschinenbau) gilt im deutschsprachigen Maschinen- und Fahrzeugbau als maßgebliche Berechnungsgrundlage. Sie beschreibt die rechnerische Bewertung statischer Festigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Lebensdauer, Schweißnähte und Kerben.
ISO-Normen regeln Prüfverfahren für einzelne Komponenten, beispielsweise ISO 10231 für Festigkeits- und Dauerlaufprüfungen von Motorradreifen.
Herstellerinterne Methoden umfassen Mehrkörpersimulation, FEM-Berechnungen, Prüfstandsversuche, Dauerlaufversuche sowie Fahrversuche auf Prüfgeländen. Typische Zielvorgaben der Hersteller sind 100.000 km Lebensdauer ohne Ermüdungsriss und ohne unzulässige Steifigkeitsänderung. Diese Anforderungen sind in der Regel nicht öffentlich zugänglich.
Bedeutung für Beiwagenkonstruktionen
Bei Gespannen treten gegenüber dem Solobetrieb veränderte und teils erhöhte Beanspruchungen auf. Rahmen und Anbaustrukturen sind durch die asymmetrischen Kräfte aus Beiwagen und Kupplung zusätzlichen zyklischen Lasten ausgesetzt. Herstellerseitige Betriebsfestigkeitsnachweise für Beiwagenbetrieb liegen nur vereinzelt vor und sind häufig Bestandteil der TÜV-Abnahme bei der Einzelgenehmigung.
Literatur
Haibach, Erwin: Betriebsfestigkeit. Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. Springer, 3. Aufl. 2006.
FKM-Richtlinie: Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile. VDMA Verlag, aktuelle Ausgabe.
Verordnung (EU) Nr. 168/2013 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 15. Januar 2013.
Siehe auch Hydropulser.
Beiträge in MG 24, 33, 81