Forschung
Entwicklungswerkzeuge
Die Leistungsdichte schnell laufender Maschinen wie Turbinen, Kompressoren, Getriebe oder Elektromotoren steigt permanent und führt zu höheren Anforderungen an Konstruktion und Werkstoffe der Lager. Um Hochleistungsgleitlager konstruieren zu können, ist es entscheidend, die maßgebenden Lagerkennwerte wie Maximaltemperatur, Maximaldruck, minimale Schmierspalthöhe, Verlustleistung, Öldurchsatz sowie Steifigkeit und Dämpfung zuverlässig vorauszuberechnen. Um Entwicklungswerkzeuge validieren zu können, sind Untersuchungen an einem Prüfstand unerlässlich. In einem großen Gemeinschaftsprojekt haben die Forschungsvereinigungen Antriebstechnik (FVA) und Verbrennungskraftmaschinen (FVV) sowie 19 Industrieunternehmen die Planung und den Bau eines solchen Hochleistungsgleitlager-Prüfstands auf den Weg gebracht. Der Prüfstand ermöglicht Untersuchungen der tribologischen und strömungsmechanischen sowie der rotordynamischen Eigenschaften hoch belasteter Gleitlager unter sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/s und zählt zu den modernsten der Welt.
» Die industrielle Gemeinschaftsforschung hat einen weltweit einmaligen Hochleistungs-Gleitlagerprüfstand möglich gemacht. Mit seiner Hilfe können wichtige Eigenschaften schnell laufender Gleitlager untersucht werden. «
Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze | Institut für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen (ITR | TU Clausthal)
Gleitlager sind Bestandteile vieler Maschinen wie z.B. Turbinen, Kompressoren, Getriebe oder Elektromotoren.
Bildquelle: ZOLLERN
Der weltweit einmalige Hochleistungs-Gleitlagerprüfstand an der TU Clausthal ermöglicht Untersuchungen auch bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten.
Bildquelle: ITR | TU Clausthal
Übersicht über den Hochleistungsgleitlager-Prüfstand.
Bildquelle: ITR | TU Clausthal
Gleitlager sind für schnell laufende Maschinen wie Turbinen, Kompressoren, Getriebe oder Elektromotoren unverzichtbar. Um Hochleistungsgleitlager konstruieren zu können, ist es entscheidend, die maßgebenden Lagerkennwerte wie Maximaltemperatur, Maximaldruck, minimale Schmierspalthöhe, Verlustleistung, Öldurchsatz sowie Steifigkeit und Dämpfung zuverlässig vorauszuberechnen. Deshalb müssen die zum Einsatz kommenden Berechnungs- und Simulationsverfahren kontinuierlich verbessert werden. Um Entwicklungswerkzeuge verifizieren zu können, sind Untersuchungen an einem Prüfstand zumeist unerlässlich.
Die für die Untersuchungen erforderlichen Komponenten des Prüfstands einschließlich der statischen und dynamischen Belastungsvorrichtungen, der Messtechnik, der Steuerung sowie der Technik zur Messwerterfassung und -verarbeitung wurden am Institut ausgelegt und konstruiert. Auch der Aufbau des rund 1,8 Millionen Euro teuren Prüfstands erfolgte – zumindest im sensiblen rotornahen Bereich – am Institut selbst. Der Aufbau des Prüfstands erfolgte in drei Ausbaustufen: Stufe 1 für Radiallager unter mehrachsiger Belastung bzw. für Untersuchungen bis zu höchster Umfangsgeschwindigkeit, Stufe S2 zur Untersuchung von einfach und doppelt wirkenden Axiallagern sowie Stufe S3 für kombinierte Radial-Axiallager bzw. hydrostatische Anfahrhilfen.
Der Prüfstand ermöglicht Untersuchungen der tribologischen und strömungsmechanischen sowie der rotordynamischen Eigenschaften hoch belasteter Gleitlager unter sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/s und zählt zu den modernsten der Welt. Ein besonderes Highlight ist die 120.000 Euro teure Messtechnik, die trotz der extremen Geschwindigkeiten in der Lage ist, mit der sich drehenden Welle mitzulaufen und über induktive Sensoren den Abstand des Rotors zum Lager zu detektieren. Mit diesen Eigenschaften zählt der Hochleistungsgleitlager-Prüfstand zu den leistungsfähigsten weltweit. Er trägt dazu bei, dass die deutschen Hersteller und Dienstleister aus dem Turbo-, Getriebe- und Elektromaschinenbau ihre internationale Wettbewerbsfähigkeit erhalten können.
Hochleistungs-Gleitlagerprüfstand | Aufbau eines Hochleistungs-Gleitlagerprüfstandes zur Ermittlung von tribologischen Kenngrößen bei hohen Lasten und höchsten Umfangsgeschwindigkeiten | Vorhaben-Nr. 924
Status
Abgeschlossenes Projekt
Programm
Eigenmittel
Fördersumme
330.440,50 EUR
Laufzeit
06.09.2006
bis
31.12.2011
Fördergeber
Projektkoordination
Dr.-Ing. Morched Medhioub
Kingsbury GmbH
Dipl.-Ing. Albert Schmitz
Renk AG
Institut für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen (ITR) | TU Clausthal
Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze
Wissenschaftlicher Mitarbeiter:
Dr.-Ing. Hardwig Blumenthal
Forschungsbereich
Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.
Lyoner Straße 18
60528 Frankfurt am Main
Deutschland
T +49 69 6603 1345