HOCHSCHULE KARLSRUHE
WÄLZLAGERPRÜFSTAND
Reibung und Lebensdauer unter definierten Lasten untersuchen.
Um die mechanischen Verluste von NEMO zu reduzieren, sollte für High Efficiency Karlsruhe ein Prüfstand zur Untersuchung unterschiedlicher Wälzlager entstehen. Grundlage war ein bestehendes Konzept, das konstruktiv weiterentwickelt und realisiert werden sollte.
Arbeitsumfang: Optimierungsanalyse, Auslegung, parametrische Konstruktion, Nachweisrechnungen, Fertigungszeichnungen, Fertigungsbegleitung, Montage und mechanische Funktionsprüfung
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PRÜFPRINZIP
Belasten. Antreiben. Messen.
Lasteinleitung
Radiale und axiale Belastung unabhängig einstellbar
↓
Prüflager
Bis zu 4 Wälzlager
↓
Antrieb und
Messwerterfassung
1 drehzahlgeregelter Gleichstrommotor
4 Pt100-Temperaturfühler
2 DMS-Miniaturkraftaufnehmer
1 Hall-Sensor
1 DMS-Biegebalken
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AUSGANGSLAGE
Validiertes Prinzip. Konsequent weiterentwickelt.
Bis zu vier Wälzlager lagern die zentrale Prüfwelle im Gehäuse und dienen zugleich als Prüflinge. Zwei Einheiten belasten die Welle unabhängig voneinander in axialer und in radialer Richtung. Am antriebsseitigen Wellenende verbindet eine Doppelkreuzgelenkwelle die Prüfwelle mit dem Elektromotor. Der Motor sitzt auf einem um die Antriebsachse drehbar gelagerten Adapter. Ein DMS-Biegebalken stützt den Adapter gegen Verdrehen ab. Aus der gemessenen Reaktionskraft wird das Reibungsmoment bestimmt.
Auf Grundlage des validierten Messprinzips wurde das Konzept optimiert und für Fertigung und Montage vollständig ausgearbeitet.
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Ausgangskonzept mit validiertem Messprinzip als Grundlage für die konstruktive Weiterentwicklung des gesamten Prüfstands.
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KONSTRUKTIVE ÜBERARBEITUNG
Ausgewählte konstruktive Lösungen
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Schneller zum Prüflager
Das zweiteilige Gehäuse ermöglicht einen schnellen Wechsel der Prüflager, ohne vollständige Demontage des Prüfstands.
Definiert belasten
Trapezgewindespindel, Stahlkugel und Tellerfederpaket ermöglichen eine definierte und versatzsichere Lasteinleitung.
Direkt messen
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Der DMS-Biegebalken misst die Reaktionskraft unmittelbar am Motoradapter. Daraus wird das Reibungsmoment bestimmt.
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ENTWICKLUNG & UMSETZUNG
Vom Konzept zum Aufbau
Parametrisch konstruiert. Das Konzept wurde in eine vollständig parametrische Gesamtkonstruktion überführt. Maßgebende Komponenten und Verbindungen wurden ausgelegt und rechnerisch nachgewiesen.
Für die Fertigung ausgearbeitet. Aus der Konstruktion entstanden Einzel-, Gruppen- und Gesamtzeichnungen. Fertigungs- und Montagedetails wurden mit der Hochschulwerkstatt abgestimmt.
Fertigung und Montage. Die Fertigung wurde technisch begleitet, gefertigte Bauteile kontrolliert und erforderliche Nacharbeiten veranlasst. Anschließend wurden alle mechanischen Baugruppen montiert.
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ERGEBNIS
Mechanisch vollständig realisiert
Sämtliche mechanischen Komponenten wurden gefertigt und erforderliche Nacharbeiten abgeschlossen. Anschließend wurde der Prüfstand vollständig montiert und mechanisch funktionsgeprüft.
Die Integration der Sensorik und die vollständige Inbetriebnahme konnten aufgrund der pandemiebedingten Schließung der Hochschullabore nicht mehr erfolgen.
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BILDERGALERIE
Konzept. Ausarbeitung. Aufbau.
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Die Fotos zeigen den Erstaufbau während der Bachelorarbeit, vor den Nacharbeiten. Der spätere Übergabestand konnte pandemiebedingt nicht mehr fotografiert werden.
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NÄCHSTES PROJEKT
Lenkung und Radträger
Mechanische und Steer-by-Wire-Lenkung sowie Leichtbauoptimierung der Radträger für ein Hybridfahrzeug.
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