| Power Train, Research & Development ·
Antriebselemente-Prüfstand |
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Universität Kaiserslautern,
Antriebselemente-Prüfstand
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| Hochdynamischer
Antriebselemente-Prüfstand |
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| Der Lehrstuhl verfügt über einen
hochdynamischen Antriebselemente-Prüfstand mit dem es möglich ist, die
Drehungleichförmigkeits-Charakteristik verschiedener
Verbrennungsmotoren nachzuempfinden. Es handelt sich dabei um einen
Verspannungsprüfstand, bei dem eine Antriebsmaschine über den Prüfling
eine Abtriebsmaschine antreibt, die im Generatorbetrieb gefahren wird
(elektromechanische Verspannung). Dem stationären Antriebsmoment kann
dabei eine Drehungleichförmigkeit überlagert werden. |
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Hochdynamischer Antriebselemente-Prüfstand
mit Messtechnik |
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Elektrische
Maschinen:
Als Antriebsmaschine kommt eine hochdynamische wassergekühlte
Drehstrom-Asynchronmaschine zum Einsatz. Die Maschine wurde speziell
für die Simulation von verbrennungsmotor-typischen
Drehungleichförmigkeiten entwickelt. Sie zeichnet sich durch ein
besonders geringes Rotorträgheitsmoment sowie ein großes Antriebsmoment
aus, so dass sehr hohe Winkelbeschleunigungen erzielt werden können.
Mit einer Leistung von 220 kW und einer Drehzahl von bis zu 9000 min-1
deckt sie den für viele PKW-Motoren üblichen Leistungs- und
Drehzahl-Bereich ab.
Als Abtriebsmaschine kommt
eine drehmomentstarke wassergekühlte Asynchronmaschine zum Einsatz. Mit
einer Leistung von 200 kW und einem Drehmoment bis 610 Nm ist sie auf
den Verspannungsbetrieb mit der Antriebsmaschine hin abgestimmt.
Kennlinie der eingesetzten Antriebsmaschine
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| Technische Daten: |
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| hochdynamischer Antrieb |
| Leistung |
220 |
kW |
| Drehmoment |
380 / 233 |
Nm |
| Drehzahl |
5.540 /
9.000 |
1/min |
| Rotorträgheitsmoment |
0,1 |
kgm² |
| Antrieb |
| Leistung |
200 |
kW |
| Drehmoment |
400 / 547 |
Nm |
| Drehzahl |
4.685 /
6.060 |
1/min |
| Rotorträgheitsmoment |
0,3 |
kgm² |
| Automatisierung |
| Automatisierungssystem |
DynoTest |
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| Feldbus ( Prüfstand) |
CAN
(CANopen) |
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Drehungleichförmigkeit und Verbrennungsmotorensimulation:
Die Verbrennungs-Motor-Nachbildung mit ihren kurzzeitigen
Momentenspitzen aus den Kolben-Arbeitshüben wird dadurch
bewerkstelligt, dass die aus dem 4-Takt-Prozess entstehenden
Motorordnungen entsprechend der Zylinderzahl durch mehrere
drehzahlproportionale Sinusschwingungen im Umrichter überlagert und zum
inneren Motormoment addiert werden. Somit kann die Charakteristik von
1- bis hin zu 8-Zylinder-Maschinen mit der hochdynamischen
Antriebsmaschine nachempfunden werden.
Die dynamische Belastung des Prüflings kann aber auch über eine externe
dynamische Sollwertvorgabe (z.B. beliebiger Kurvenverlauf in Form eines
Spannungssignals) erfolgen. Somit kann ein Antriebselement anhand von
Messdaten aus einem real vorliegenden Antriebssystem untersucht werden
(z. B. Anregung durch die „gefilterte“ Drehungleichförmigkeit eines
Zweimassenschwungrads).Zusätzlich ist es möglich, einer stationären
Drehbewegung auch eine einzelne drehzahlunabhängige Sinusschwingung mit
vorgebbarer Amplitude und Frequenz (>300 Hz) zu überlagern. Somit
kann für einen Prüfling ein Frequenzgang bis in hohe Frequenz-Bereiche
hinein unabhängig von dem stationär überlagerten Drehmoment ermittelt
werden. |
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FFT-Analyse Verbrennungsmotorensimulation
4-Zylinder 2500 1/min |
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Messtechnik:
Zur hochauflösenden Drehwinkel-Messung kommen zwei Laservibrometer zum
Einsatz, mit denen der ein- und ausgangsseitige Drehwinkel eines
Antriebselements gemessen werden kann. Somit lassen sich sowohl das
dynamische Übertragungsverhalten als auch die jeweilige Dämpfung eines
Elements direkt messtechnisch bestimmen.
Die Torsionsmoment-Messung erfolgt mit zwei an- und abtriebsseitig
angebrachten Zweibereichs-Drehmoment-Messflanschen (Messbereich 1 bis
200 Nm, Messbereich 2 bis 1000 Nm). Ein separater
Messdatenerfassungs-PC ermöglicht die Verarbeitung von zehn hoch- und
vier niederfrequenten Messkanälen. |
Einsatzgebiete:
Mit dem Antriebselemente-Prüfstand können Antriebselemente unter dem
speziellen Einfluss von Torsionsschwingungen auf ihr frequenzabhängiges
Übertragungsverhalten hin untersucht werden. Im Gegensatz zu statischen
Steifigkeits-Messungen können Untersuchungen unter realistischen
Momenten- und Drehzahlbelastungen durchgeführt werden. Die vorhandene
Messtechnik ermöglicht die Ermittlung des dynamischen
Übertragungsverhaltens des Antriebselements, ebenso wie die Messung der
dynamischen Steifigkeit, von Dämpfungsgrößen oder des Akustikverhaltens
(z.B. Getrieberasseln). |
Mögliche
Untersuchungsobjekte:
- Riementriebe, Kettentriebe, Steuertriebe
- Drehsteife Kupplungen, drehweiche
Kupplungen, Freiläufe
- Torsionsschwingungsdämpfer,
Zweimassen-Schwungräder
- Nebenaggregate unter
Torsionsschwingungsbelastung
- Zahnradgetriebe, Hinterachsgetriebe
- CVT-Getriebe, hydrodynamische Wandler
- Tilger
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| Flyer: Anlagenbeschreibung
(PDF) |
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