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antriebstechnik 10/2018

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MOTEK

MOTEK 2018 I SPECIAL Pumpenprüfstand für Tests optimiert Niederfrequente Luftfederelemente isolieren störende Schwingungen Professor Wilhelm Hannibal und seine Studenten der Fachhochschule Südwestfalen haben ein Ziel: Sie wollen Ölpumpen dahingehend optimieren, dass diese dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren zu reduzieren. Der Weg dorthin ist mit zahlreichen Tests gepflastert. Ein Prüfstand verursachte dabei ungewollte Schwingungen. PLM-Luftfederelemente aus dem Hause ACE sorgten für Beruhigung an mehreren Stellen. Der Studiengang Automotive der Fachhochschule Südwestfalen vermittelt am Standort in Iserlohn auf wissenschaftlicher Grundlage eine breit angelegte, anwendungsbezogene, technische Ausbildung für den Bereich der Automobilindustrie. Dabei ist das Curriculum spezifisch auf die Automobilzulieferindustrie ausgerichtet. Wie nahe die Anwendungen der jungen Akademiker sich an der Praxis orientieren, lässt sich am Bereich der Entwicklung von Energie sparenden Antriebssystemen zeigen. Ein wichtiger Schlüssel liegt dabei laut Sebastian Schütte, wissenschaftlicher Mitarbeiter von Prof. Hannibal, in der Ölpumpe des Motors: „In den Motorkonstruktionen früherer Zeiten arbeiteten Ölpumpen immer unter Volllast, heute sind sie geregelte Aggregate. Und wenn sie bei reduzierter Fördermenge genutzt werden können, ist es auch möglich, ihre Leistungsaufnahme zu verringern.“ Doch um sich dem Optimalregelzustand anzunähern, galt es, Kennlinienaufnahmen der Ölpumpen aufzuzeichnen sowie verschiedene Regelstrategien miteinander zu vergleichen. Dafür baute das Team des Studiengangs Automotive einen eigenen Prüfstand. Die Gesamtkonstruktion kam bei einer Länge von 2 500 mm und einer Breite von 900 mm auf ein Gewicht, das mit 1 500 kg durchaus dem eines Pkw gleichkommt. Schwingungen auf weitere Prüfstation übertragen Ein auf dem Testaufbau befindlicher Gleichstrommotor treibt die Pumpen mit 300 bis 7 000 min -1 an. „Uns war von Anfang an klar, dass dieses Drehzahlspektrum ausreicht, um die Konstruktion in Schwingungen zu versetzen und dass wir gegensteuern müssen, um vernünftige Messergebnisse Robert Timmerberg ist Fachjournalist bei der plus2 GmbH in Düsseldorf 01 Pneumatische Luftfederelemente dienen u. a. der Isolierung von Messeinrichtungen 74 antriebstechnik 10/2018

SPECIAL I MOTEK 2018 zu bekommen“, so Schütte. Denn neben den Tests der hydraulischen, volumetrischen und mechanischen Wirkungsgrade zur Überprüfung und Optimierung des Strömungsverhaltens sowie zur Vermeidung von Leckagen und zur Verringerung von Reibung steht auch die Regeltechnik auf dem Prüfstand und damit die Frage, welche Regeltechnik arbeitet am effektivsten? Aus diesem Grund wurde der Prüfstand auf sechs Gummi-Metall-Isolatoren gestellt. Diese sorgten für eine Reduktion der Schwingungen, aber: „Das musste noch besser gehen“, bringt es Schütte auf den Punkt. Zumal die Schwingungen sogar ausreichten, um eine weitere Prüfstation im selben Raum ebenfalls zu beeinflussen. Die ACE Stoßdämpfer GmbH hat sich binnen weniger Jahre in der Vibrationstechnik, u. a. bei der Elimination von unerwünschten Schwingungen, einen Ruf erarbeitet. Zudem führt das Unternehmen immer wieder kostenlose Schulungen bei Firmen durch und ist auch an Hochschulen präsent, indem es den technischen Fakultäten für Demonstrationen und Vorlesungen aus der Industrie zur Verfügung steht. Aus diesem Grund lag es für Sebastian Schütte nahe, sich an den für die Vorlesungen zuständigen Mitarbeiter von ACE im Bereich Schulungen und Trainings, Jörg Brinkmann, zu wenden: „Von ihm hörten wir von der ACEolator-Serie von ACE.“ Hinter dem Namen ACEolator verbergen sich die unterschiedlichsten Produkte, die sich als Lösung für verschiedenste Probleme bei der Minderung von Geräuschen oder dem Beseitigen störender Schwingungen empfehlen. Neben Gummi-Metall-Isolatoren gehören auch schwingungsisolierende Platten und niederfrequente Luftfederelemente zum Portfolio der Langenfelder. Letztere sollten die bis dahin an der Fachhochschule Südwestfalen verwendeten Lösungen ersetzen. Bevor es soweit war, stattete Jörg Brinkmann jedoch gemeinsam mit seinen Kollegen Dieter Wohlschlegel, Engineering Manager bei ACE, und dem technischen Berater Gregor Jandt, dem akademischen Team in Iserlohn einen Besuch ab, um eine Ist-Aufnahme durchzuführen. Dafür zogen die drei einen firmeneigenen Messkoffer und einen externen Mess-Sensor, der an einen Tablet-PC angeschlossen wurde, heran. Basierend auf den ermittelten Werten, nahm Dieter Wohlschlegel in einem nächsten Schritt dann eine Auslegung für PLM-Luftfederelemente vor. Prüftische arbeiten jetzt einwandfrei Diese niederfrequenten Elemente bieten durch ihre interne Luftkammer eine signifikante Isolierwirkung ab einer Frequenz von 5 Hz aufwärts. Die Eigenfrequenz liegt dabei bei optimal belastetem Zustand bei 3 Hz. Neben dem Einsatz unter Prüfständen sind die Luftfedern in besonderer Weise geeignet, auch unter Aufbauten mit Mess-Systemen für eine vorzügliche Entkoppelung von störenden Schwingungen zu sorgen. Zudem isolieren sie auch z. B. Hochgeschwindigkeitspressen oder alle Arten von Produktionsanlagen von Vibrationen. Die PLM sind mit einem einvulkanisierten Gewindeeinsatz versehen, wodurch die Luftfedern entweder über ein Standardreifenventil oder eine pneumatische Verschraubung mit 02 Integriert ist eine volumenstromvariable Zahnradpumpe aus dem Automotive-Bereich Druckluft beaufschlagt werden können. Sonderanschlüsse sind bei diesen leicht nivellierbaren, innovativen Elementen nicht nötig. Für den Fall, dass keine Niveauregelventile eingesetzt werden, kann zur Regulierung des Drucks und der Höhe der untereinander verbundenen Luftfedern auch eine Regelkontrolleinheit zur Verfügung gestellt werden. Dies war in Iserlohn jedoch nicht nötig, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. „Beide Prüftische arbeiten jetzt einwandfrei. Damit können wir unsere Arbeit jetzt noch besser als zuvor fortsetzen“, stellt Schütte zufrieden fest. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu noch energiesparenderen Motoren ist für das Team von Prof. Wilhelm Hannibal an der Fachhochschule Südwestfalen damit getan. Fotos: Fachhochschule Südwestfalen; ACE Stoßdämpfer www.ace-ace.de www.fh-swf.de Wir bringen Bewegung in Ihre Produkte. Unsere Verzahnungselemente und Getriebebaugruppen finden Sie auf der Fakuma. 16. – 20. Oktober 2018 | Halle A2 – Stand A2-2312 www.mast-kunststoffe.de Mast Kunststoffe GmbH & Co. KG, Holzstraße 5, D -88339 Bad Waldsee

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