research papers in literature help writing nursing graduate thesis literal equations homework help popcorn writing paper tools for critical thinking
Skip to main content

Wälzkörperdrehzahlmessvorrichtung für Zylinderrollenlager


Kurzfassung

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Wälzlagerdrehzahl von Zylinderrollenlagern. Das hierzu verwendete Messprinzip basiert auf der Änderung des magnetischen Flusses im Material, dass durch einen Magneten, der in der Wälzkörpermitte angebracht ist, hervorgerufen wird. Die Änderung des Magnetflusses wird durch Sensoren (Hall-Effekt-Sensoren), welche in dem Luftspalt zwischen den Baustahlringen sitzen, erfasst und auf der Leiterplatte ausgewertet. Diese Signale werden anschließend auf der Platine weiter verarbeitet und als Spannungssignale für die Messdatenerfassung zur Verfügung gestellt.


Hintergrund

Wälzlager sind Maschinenelemente mit einem weiten Anwendungsbereich. Wälzlagerschäden sind in erster Linie an einem ungewöhnlichen Betriebsverhalten der Lagerung zu erkennen. Als Lagerschaden soll nicht nur der Totalausfall eines Wälzlagers, sondern auch eine Minderung der Leistungsfähigkeit der Lagerung verstanden werden. Neben lokalen Ausbrüchen, Rissen oder sonstigen Vertiefungen in den Laufbahnen oder Wälzkörperoberflächen kommt es häufig auch zu großflächigen Oberflächenschäden infolge von Gleiterscheinungen im Lager, die zu Verschleiß führen. Als Beispiel lassen sich die frühzeitigen Ausfälle der Großwälzlager bei Windkraftgetrieben infolge von z.B. Anschmierschäden nennen. Dieser Schaden, Anschmierung, steht im direkten Zusammenhang mit geringer Lagerlast sowie schnelldrehender Welle. Hierbei ist es aufgrund der niedrigen Last kein reines Abrollen der Wälzkörper in der Lastzone gewährleistet und dementsprechend treten bei diesen Betriebspunkten kritische Schlupfzustände auf, welche einen Anschmierschaden hervorrufen können. Das Ausmaß dieser Schäden wird außer von den Abrollverhältnissen auch wesentlich von der Intensität und der Sauberkeit der Schmierung beeinflusst.


Bilder & Videos


Problemstellung

Bisheriger Verfahren zur Erfassung des Schlupfverhaltens (z.B. durch Spannungsinduktion in einer Drahtspule oder durch eine Hochgeschwindigkeitskamera) liefern zwar verlässliche Ergebnisse, allerdings hat sich gezeigt, dass die Erfassung und Auswertung der gering spannungsinduzierten Signale in der Drahtspule beinahe unmöglich erscheint. Lösungen mit Spule und Magnet sind wegen ihrer Bauart (Spule mit einigen hundert oder tausend Windungen) extrem empfindlich für induktive und kapazitive Störeinstrahlungen, gerade bei elektrischen Antrieben hoher Leistung in der Nähe. Der Einsatz optischer Messverfahren sind wegen der Verwendung von flüssigen Schmierstoffen wie Getriebeöl bzw. durch Verschmutzung oftmals nicht anwendbar. Andere gebräuchliche Lösungen sind größtenteils aufwendig und teuer bzw. brauchen einen großen Bauraum und sind ebenfalls nicht anwendbar.


Lösung

Mit der hier beschriebenen neuartigen Erfindung ist eine zielgerichtete kontaktlose Erfassung der Drehzahl eines einzelnen Wälzkörpers eines Wälzlagers möglich. Die magnetische Erfassung der Wälzkörperdrehzahl des Wälzlagers erfolgt durch die Messung der magnetischen Flussdichte mittels Hallsensoren. Der an einem Wälzkörper des Wälzlagers angebrachte Magnet dreht über einem Spalt zwischen zwei konzentrischen Metallringen. Dadurch wird ein magnetischer Fluss in den Eisenringen induziert und mit Hilfe von Hallsensoren gemessen. Da der magnetische Widerstand der Eisenringe sehr viel niedriger ist, als der magnetische Widerstand der Luftspalte kann mit einer begrenzten Anzahl von Hallsensoren über dem Umfang der Metallringe ein kontinuierlich konstantes Signal gemessen werden. Die magnetischen Widerstände der Anordnung können über die Geometrie und die Materialeigenschaften der Luft und des Metalls berechnet werden.


Vorteile

  • Messvorrichtung kann sowohl für kleine als auch große Wälzlager dimensioniert werden
  • kontaktlose Messung der Wälzkörperdrehzahl
  • Messvorrichtung ist unempfindlich gegenüber Additiven im Schmierstoff, durch die Ölströmung entstandene Kräfte bei höheren Innenringdrehzahlen und Verschmutzungen
  • sehr genaue Erfassung der Drehzal bis zum Stillstand des Wälzkörpers
  • es besteht kein elektrischer Kontakt zwischen den Metallringen und der Auswerteelektronik => keine induktiven und kapazitiven Störstrahlungen
  • sehr preiswerte und einfache Konstruktion

Anwendungsbereiche

Untersuchung von kritischen Betriebszuständen von Zylinderrollenlagern und/oder Überwachung des Wälzkörpersatz- und Wälzkörperschlupf im realen Betrieb


Service

Angeboten wird eine Lizenz für Herstellung und Vertrieb.


IMG Innovations-Management GmbH

Dr. Simon Horoz
+49 631 31668-95
horoz@img-rlp.de
www.img-rlp.de
Adresse
Trippstadter Straße 110
67663 Kaiserslautern



Entwicklungsstand

Prototyp


Patentsituation

  • DE 102020114249.8 anhängig

Stichworte

Wälzkörperdrehzahlmessung, kontaklos, Schlupfbestimmung

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen