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antriebstechnik 7/2018

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FVA AKTUELL

FVA AKTUELL Wälzlagersteifigkeit Zur Auslegung wälzgelagerter Systeme ist die Kenntnis des dynamischen Systemverhaltens notwendig. Insbesondere die Klärung rotordynamischer Fragestellungen ist für einen wirtschaftlichen und vor allem sicheren Betrieb unverzichtbar. Um kritische Betriebsparameter, z. B. kritische Drehzahlen, verlässlich identifizieren zu können, muss eine realitätsnahe Kenntnis der Wälzlagersteifigkeiten im Auslegungsprozess Berücksichtigung finden. Während die bisherigen Angaben der Lagerhersteller bzgl. der Wälzlagersteifigkeit nur die Kontaktsteifigkeit der Wälzkörper berücksichtigen, wird die reale Lagersteifigkeit zusätzlich von der Materialelastizität der Lagerringe sowie des Lagerschilds und dem Passungsspiel des Lagersitzes Forschungsvorhaben beeinflusst. Deshalb wurde im Rahmen FVA 747 I des FVA-Forschungsvorhabens 747 I die IGF-Nr. 18735 N Bestimmung der Wälzlagersteifigkeit von Radialrillenkugellagern unter Berücksichtigung des Gehäusefügespiels, bei einem ungeteilten Ringgehäuse, sowie flexiblen Lagerringen zum Ziel gesetzt. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden an den Forschungsstellen experimentelle sowie simulative Untersuchungen durchgeführt. Am MEGT erfolgte die Modellentwicklung eines FE-Vollmodells von Radialrillenkugellagern in Ansys. Zur Verifizierung dieser FE-Untersuchungen dienten die statischen Prüfstandsversuche am MEGT und die dynamischen Experimenten beim Industriepartner. Bei den Experimenten wurde der Gehäusefügespieleinfluss auf die Änderung der kritischen Drehzahlen durch Hochlaufversuche untersucht. Hierbei handelte sich um eine zweipolige Asynchronmaschine mit 2 MW Leistung bei Siemens. In weiteren Arbeitspaketen wurde am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD ein Ersatzmodell zur automatischen Berechnung der Wälzlagersteifigkeit entwickelt. Es beruht auf einem vereinfachten FE-Modell, bei dem die Wälzkörper durch Stabelemente substituiert werden. Auf Basis dieses Modells wurde ein Berechnungsprogramm entwickelt, welches auf dem frei verfügbaren Finite-Elemente-Programm Z88 aufbaut. Zur Validierung des FE-Ersatzmodells werden die Ergebnisse des FE-Vollmodells herangezogen. Hier konnte gezeigt werden, dass die entwickelte, vereinfachte Berechnungsmethodik eine sehr gute Übereinstimmung mit dem FE-Vollmodell und den Prüfstandsversuchen aufzeigt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass das Gehäusefügespiel zu einer starken Verringerung der radialen Lagersteifigkeit, insbesondere bei geringerer Last, führt. Es hat sich zudem herausgestellt, dass das Gehäusefügespiel keinen bemerkbaren Einfluss auf die Kippsteifigkeit hat. Das Ergebnis des Vorhabens mündete in einem benutzerfreundlichen Berechnungswerkzeug. Dieses Tool liefert dem Konstrukteur bei der rotordynamischen Auslegung verlässliche Kraftverschiebungswerte bzw. Senksteifigkeitswerte von Rillenkugellagern unter Berücksichtigung des Gehäusefügespiels sowie der elastischen Lagerringe. Das IGF-Vorhaben 18735 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: Seiedardeshir Sebteini, M.Sc.; Dr.-Ing. Timo Kiekbusch; Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer, Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik, TU Kaiserslautern, und Johannes Glamsch, M.Sc.; Christian Glenk, M.Sc.; Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg, Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD, Universität Bayreuth Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Dirk Arnold, Tel.: 069/ 6603-1632 Optimierung der Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien Der Ausbau der Elektromobilität erfordert eine Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher. Aufgrund ihrer hohen Kosten muss ihre Lebensdauer deutlich erhöht werden. Voraussetzung für die Industrie ist hierfür das Verständnis der limitierenden Degradations mechanismen. Ein wichtiger Degradationseffekt resultiert aus der Volumenänderung einiger Anodenmaterialien während der Interkalation von Lithium- Ionen: So ändert z. B. Silizium, das durch seine hohe gravimetrische Kapazität als vielversprechendes Anoden material gilt, sein Volumen um 300 %. Die entstehenden mechanischen Spannungen können zu Rissen innerhalb der Elektrode und so zum Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de Forschungsvorhaben FVA 717 I IGF-Nr. 17966 N Kapazitätsverlust führen. Um diese Einflüsse besser bewerten zu können, arbeiteten im AiF-Projekt ALIB (Ausdehnung von Lithium-Ionen Batteriezellen) das Institut für Technische Thermodynamik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Stuttgart und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern zusammen, um durch physikalische Modellierung und numerische Umsetzung Werkzeuge zu entwickeln, die eine gekoppelte Simulation der elektrochemischen und mechanischen Prozesse erlauben. Ergänzt wurden diese Arbeiten durch Experimente, die ebenfalls am DLR durchgeführt wurden. Die Modellierungs- und Simulationsansätze unterschieden zwei Längenskalen: Die Mikroskala, bei der ein Ensemble von einigen Mikrometer großen Elektrodenaktivpartikeln beschrieben wird, und der Zellskala, wo das Mikromodell durch geeignete Mittelungen und Zusatzannahmen zu einer makroskopischen Beschreibung hochskaliert werden kann. Die theoretischen Arbeiten wurden durch experimentelle Messungen ergänzt, die der Methodenentwicklung und Modellparametrisierung dienten. Die entwickelten Modelle und ermittelten Ausdehnungsparameter wurden numerisch umgesetzt und stehen in der Fraunhofer Simulationssoftware BEST (Battery and Electrochemistry Simulation Tool) dem Anwender für gekoppelte elektrochemisch-mechanische Simulationen auf der Mikro- und Zellskala zur Verfügung. Das IGF-Vorhaben 17966 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: Katharina Becker-Steinberger, Oliver Freitag, Prof. Arnulf Latz, DLR Stuttgart Institut für Technische Thermodynamik, Stuttgart; Dr. Jochen Zausch, Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschafts mathematik ITWM, Kaiserslautern Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Alexander Raßmann, Tel.: 069/6603-1820 6 antriebstechnik 7/2018

MAGAZIN PA-Profil V4.0 auch für Profinet verfügbar Die Profibus- und Profinet-Nutzerorganisation PI hat die finale Version des kommunikationsunabhängigen PA-Profils V4.0 verabschiedet. Damit ist ein wichtiger Schritt in Richtung Ertüchtigung von Profinet für den Einsatz in Anlagen der Prozessautomatisierung der Generation Industrie 4.0 vollzogen. Das Profil wurde u. a. mit den Experten der Namur abgestimmt, wodurch es die Anforderungen der Namur-Empfehlungen NE107 und NE131 erfüllt. Neben der bereits verfügbaren Performance stellt Profinet weitere Funktionen für die Prozessanwendungen zur Verfügung. Dazu zählen optimale Redundanzmechanismen, Dynamic Reconfiguration für den Gerätetausch im laufenden Betrieb sowie Zeitstempelung für die Aufzeichnung von Event-Sequenzen. Um weitere Branchen wie Öl und Gas oder Chemie bedienen zu können, müssen weitere technische Voraussetzungen für Ethernet im Feldbereich geschaffen werden. Diesem Thema hat sich PI zusammen mit anderen Organisationen bereits angenommen. DER ANTRIEB Sicher Flexibel International www.profibus.com Neues Büro und erweitertes Lager Misumi, Hersteller und Lieferant von mechanischen Norm-, Kauf- und Zeichnungsteilen, bezieht im 15. Jahr seines Bestehens ein neues Bürogebäude im St. Martin Tower in Frankfurt am Main und erweitert seine Lagerkapazitäten. Rund 40 000 Standardprodukte sind im neuen Logistikzentrum in Frankfurt vorrätig. Für kundenindividuelle Anforderungen hat das Unternehmen einen Online-Konfigurator für Make-to-Order-Bauteile entwickelt. Mit CAD-Modellen können Ingenieure Bauteile bis ins kleinste Detail modellieren und anschließend online bestellen. Einige Produkte können mit einer Genauigkeit von 0,01 mm gefertigt werden. Insgesamt umfasst das Produktportfolio 17 Mio. mechanische Komponenten und indirekte Produktionsmaterialien. Ab Juni wird das Angebot um Produkte von 1 500 Drittanbietern erweitert, mit dem Ziel, dass Kunden zukünftig ihren gesamten Bedarf bei einem Lieferanten decken können. www.misumi-europe.com Iwis übernimmt Unimet Group in Rieden Die Iwis-Holding (Joh. Winklhofer Beteiligungs GmbH & Co. KG), München, hat die Unimet Group, bestehend aus der Unimet GmbH (Rieden), Leukert GmbH (Kaufbeuren) und Unimet Pty (Singapur), vorbehaltlich der Zustimmung der Kartellbehörden erworben. Die Unimet Group wurde vor über 40 Jahren von Rudi Kolb (Bild) gegründet. Durch die Integration der Unimet Group gewinnt Iwis weitere Fertigungskompetenzen und Ingenieur- Know-how im Bereich der Elektrotechnik und der elektrischen Verbindungstechnik. Die Unimet Group wird die Führungsgesellschaft der neuen Iwis-Division „Unimet Precision Parts“. Ziel ist es, diese neue Division durch organisches und anorganisches Wachstum aus Europa in die Welt zu führen. Die Geschäftsführung der Unimet Group übernimmt Dr. Peter Kreisfeld, CEO der Iwis Antriebssysteme. Dr. Frank Mitzschke wird neben der Funktion des Geschäftsführers bei der Iwis Antriebssysteme GmbH auch in die Geschäftsführung der Iwis Antriebssysteme GmbH & Co. KG berufen. Über den Kaufpreis wurde Stillschweigen vereinbart. Das Getriebe Starke Lagerung Geräuscharmer Lauf Hohe Leistungsdichte Der Motor Hohe Effizienz Weltweite Standards Alle Einsatzbedingungen Die Antriebselektronik Kompakte Bauform Einfache Inbetriebnahme Skalierbare Funktionalitäten Weiter Leistungsbereich Flexible Komplettlösungen Hohe Systemeffizienz DerAntrieb.com Getriebebau NORD GmbH & Co. KG Fon +49 (0) 4532 / 289-0, info@nord.com Member of the NORD DRIVESYSTEMS Group www.iwis.com

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