Über den Arbeitsbereich
Der Arbeitsbereich eTribosystems befasst sich mit der Untersuchung der elektrischen Eigenschaften von Wälz- und Gleitlagern. Indem Wälzlager im Betrieb in elektrische Stromkreise eingebunden werden, können neuartige Phänomene beobachtet werden. Ein Schwerpunkt ist hierbei die Untersuchung der schädigenden Wirkung des Stroms auf das Lager. Die Verbreitung elektrischer Antriebe steigt auch im Zuge der Elektrifizierung der Mobilität. Hier treten schädigende Lagerströme in umrichtergespeisten Elektromotoren auf und führen in kürzester Zeit zu einem Lagerausfall. Bleiben die elektrischen Ströme unterhalb einer schädigenden Wirkung, können Wälz- und Gleitlager durch die Messung ihrer elektrischen Impedanz sensorisch genutzt werden, um Lagerkräfte oder Schmierungseigenschaften zu beschreiben. Zur Erforschung dieser Forschungsfelder setzt das Fachgebiet auf Experimente am Athene-Wälzlager-Prüfstand und weiteren Versuchseinrichtungen sowie auf Methoden der numerischen Simulation und der analytischen Modellierung beobachteter Phänomene.
Darüber hinaus werden die Grenzen existierender Produktentwicklungsmethoden untersucht und ihre Erweiterung für den Einsatz im klassischen Maschinenbau sowie der Mechatronik erforscht.
Versuch
In aktuellen Projekten wird die elektrische Impedanz von Wälz- und Gleitlagern unter definierten Betriebsbedingungen untersucht und mit bestehenden Modellen verglichen, um diese zu verbessern und die Einsatzgrenzen zu erweitern. Zusätzlich werden Lager mit definierten, schädigenden Strömen belastet, um zukünftig ein Schädigungsmodell zu entwickeln.
„Athene“-Prüfstand
Im Athene-Prüfstand können in vier Prüfkammern öl- und fettgeschmierte Lager bei definierten Drehzahlen axial und radial belastet werden. Diese Größen werden geregelt und gemessen. Zusätzlich können definierte elektrische Ströme über die Wälzlager geleitet werden. Somit können Wälzlager unter elektrischer und mechanischer Beanspruchung untersucht werden.
| Technische Daten | Messgrößen |
|---|---|
| 4 Prüfstationen |
Schwingungen |
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Axiallasten bis 40 kN pro Lager |
Spannungs- und Strommessung |
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Radiallasten bis 40 kN pro Lager |
Drehzahl |
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Drehzahlen bis 8000 min-1 |
Temperatur |
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Temperaturen bis 90 °C |
Axial- und Radiallast |
| Strom- oder Spannungsregelung |
Simulation
Um die Mechanismen in elektrisch belasteten und sensorisch genutzten Wälzlagern zu verstehen und vorhandene Modelle zur Beschreibung dieser Mechanismen zu verbessern, werden am Fachgebiet mithilfe numerischer Methoden Wälzlagerkontakte simuliert. Kern dieser Simulationsaufgabe ist die Verbindung von numerischen Methoden zur Strömungssimulation mit Methoden der Finiten Elemente zur Festkörpersimulation, um die Interaktionen von Wälzkörpern, Laufbahnen und Schmierstoff abzubilden.
