Wenn die maximale Belastung auf einem Zahn nicht die Belastungsgrenzen des Werkstoffs überschreitet, kehrt der Zahn wieder in seinen Anfangszustand zurück, nachdem die Last nicht mehr anliegt. Diese Annahme ist für mehrere hundert Belastungen zutreffend.

Wenn wir jedoch von mehreren Millionen Belastungen sprechen, dann treten Schäden an der Verzahnung bereits bei Belastungen weit unter den Belastungsgrenzen des Werkstoffs auf. Dieses Phänomen wird als Ermüdung bezeichnet. Das Prüfen der Betriebsfestigkeit ist eine zentrale Kompetenz von OEMs und Tier1-Lieferanten von Zahnrädern und erfolgt durch zeitaufwändiges Prüfen von Getrieben.

Diese Prüfungen werden mit einem empirisch definierten Lastkollektiv ausgeführt, welches dieselben Schäden bewirkt, wie sie unter realen Einsatzbedingungen in der Praxis entstehen. Eine der Maschinen, die für diese Dauerlaufprüfungen an Kegelrädern eingesetzt werden, ist der Oerlikon KegelradPrüfstand TS 30.

Mit der neuesten Version von KIMoS ermöglicht Klingelnberg die Berechnung der Lebensdauer eines Kegelradsatzes für gegebene Einsatzbelastungen sowohl für Face Hobbing Auslegung als auch für Face Milling.

Für die Berechnung der Betriebsfestigkeit eines Kegelrades müssen drei grundlegende Elemente bekannt sein: die präzise Form der Verzahnung, die Eigenschaften des Werkstoffs und das Laufverhalten des Radsatzes. Alle diese Elemente werden in KIMoS berücksichtigt. Die Berechnung der Betriebsfestigkeit erfolgt mithilfe der Miner-Regel auf Basis der linearen Schadensakkumulationshypothese.

Eine Kombination aus dem Lastkollektiv, der Belastungskonzentration auf der Zahnflankenoberfläche sowie der Biegebelastung im Zahnfuß und den zyklischen Spannungsdehnungseigenschaften des Werkstoffs ermöglichen eine Vorhersage der Schadensakkumulation eines Zahnradpaares. Wenn die Summe der Schadensakkumulation für Grübchen und Zahnbruch vorliegt, lässt sich die Lebensdauer des Kegelradsatzes durch KIMoS berechnen.

Um ein Lastkollektiv mit einer sehr begrenzten Anzahl an Lastfällen zu erzeugen, muss eine der Zählmethoden für die Lastzyklen verwendet werden. Wenn mit realen Lastbedingungen begonnen wird, die viele verschiedene Lastzyklen wie beispielsweise das Rainflow-Zählverfahren umfassen, können diese zyklischen Ereignisse gezählt werden. Dadurch ist es möglich, reale Einsatzbelastungszyklen mit einer stark begrenzten Anzahl an Lastfällen in ein Lastkollektiv umzuwandeln.