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antriebstechnik 8/2021

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antriebstechnik 8/2021

E-MOTOREN-PRÜFSTAND

E-MOTOREN-PRÜFSTAND MINIMIERTER MESSVERSATZ FÜR PRÄZISE ERGEBNISSE Studenten des TU Darmstadt Racing Team e. V. testen E-Motoren für das neue Rennfahrzeug xi2020 auf speziellen Prüfständen. Für eine präzise und verschleißarme Leistungserfassung ist die Messwelle des Prüfstandes mit einer angepassten Wellenausgleichskupplung von Mayr Antriebstechnik ausgestattet. Auch wenn Veranstaltungen rund um den Hochschul- Wettbewerb Formula Student 2020 wie so vieles abgesagt wurden – das TU Darmstadt Racing Team e. V. hat dennoch mit viel Motivation und Leidenschaft an dem neuen Rennfahrzeug xi2020 gearbeitet und es im Rahmen eines digitalen Rollouts präsentieren können. Um im Vorfeld die selbst konstruierten, hochdrehenden E-Motoren testen zu können, kommt ein spezieller Prüfstand zum Einsatz. Für ein zuverlässiges und exaktes Messergebnis ist die Anbindung der verwendeten Messwellen von besonderer Bedeutung. Dafür setzt das TU Darmstadt Racing Team e. V. auf die speziell für Messflansche angepassten, drehsteifen Roba-DS Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik. Ralf Epple ist Produktmanager bei der Mayr Antriebstechnik GmbH & Co. KG in Mauerstetten SPEZIELLER PRÜFSTAND FÜR LEICHTE, HOCHDREHENDE E-MOTOREN Seit seiner Gründung im Jahr 2005 konzipiert und fertigt das TU Darmstadt Racing Team e. V. (DART) jedes Jahr selbstständig und unabhängig ein Rennfahrzeug. Damit nimmt das Team an zahlreichen Formula Student Events in ganz Europa teil. Zum DART Racing Team gehören rund 40 Studierende aus verschiedenen Fachbereichen, die interdisziplinär zusammenarbeiten und neben ihrem Studium viel Freizeit und Engagement in die Entwicklung des Rennwagens stecken. So können die Studierenden ihr theoretisches Wissen in der Praxis anwenden und, neben Erfolgen auf der Rennstrecke, Erfahrungen für den Berufsstart sammeln. „Seit 2011 bauen wir Autos mit elektrischen Antrieben, davor Verbrenner“, erklärt Sven Franek, Alumnus und ehemaliger Vorsitzender des TU Darmstadt Racing Team e. V. „Wir haben eigene permanent erregte Synchronmotoren konstruiert, die wir fertigen und auf dem Prüfstand validieren 34 antriebstechnik 2021/08 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE Lamellenpaketkupplungen, die den radialen, axialen und winkligen Wellenversatz ausgleichen, sorgen nicht nur für präzise Messergebnisse, sondern schützen auch den Drehmomentaufnehmer möchten.“ Dabei spielt das Gewicht eine große Rolle. Denn das ganze Rennfahrzeug wiegt nur etwa 200 kg. Das bedeutet, auch der Motor muss leicht sein. „Unser Motor erreicht Drehzahlen von über 20 000 min -1 “, fährt Franek fort. „Diese hochdrehenden Motoren stellen hohe Anforderungen an die Messtechnik und die Anbindung an den Prüfstand.“ AUSGLEICHSKUPPLUNGEN MINIMIEREN WELLENVERSATZ Daher kommen zusammen mit dem Messflansch Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik zum Einsatz. Denn diese Kupplungen minimieren die auf den Messflansch wirkenden Störgrößen. Diese Störgrößen oder sogenannte parasitäre Kräfte entstehen oftmals durch Ausrichtfehler im Antriebsstrang. So treten in fast allen Anwendungen Versätze zwischen An- und Abtriebsseite auf. Durch die vorhandenen radialen, winkligen und axialen Wellenversätze entstehen Biegemomente sowie Radial- und Axialkräfte auf den Messflansch. In der Regel treten sämtliche Versätze gleichzeitig auf. Dabei schafft auch eine möglichst genaue Ausrichtung des Wellenstrangs, selbst mit den heute verfügbaren Laser-Ausrichtgeräten, nur bedingt Abhilfe. Zudem können die Versätze durch vorhandene Toleranzen in der Maßhaltigkeit der verwendeten Bauteile sowie durch äußere Einflüsse, z. B. Temperatur, nicht vollständig eliminiert werden. Deshalb sind drehsteife Wellenausgleichskupplungen wie die Roba-DS 9110/9210 Lamellenpaketkupplungen entscheidende Zubehörteile für Messflansche. Diese Kupplungen übertragen das Drehmoment spielfrei und äußerst drehsteif. Dabei gleichen sie den vorhandenen radialen, axialen und winkligen Wellenversatz aus. Sie sorgen damit nicht nur für präzise Messergebnisse, sondern bieten auch bestmöglichen Schutz für den Messflansch. Für das mechanisch schwächste Glied im Antriebsstrang wird somit eine lange Lebensdauer sichergestellt. AUCH IN ALUMINIUM ODER TITAN VERFÜGBAR „Für unseren Motorenprüfstand ist ein kompakter Aufbau wichtig und wir möchten nach Möglichkeit kritische Biegeschwingungen vermeiden“, fasst Franek die Anforderungen zusammen. „Wir haben deshalb nach einer Kupplung gesucht, die nicht nur die hohen Drehzahlen kann, sondern selbst auch kompakt ist und eine geringe Masse und Massenträgheit hat.“ Die Roba-DS Messflansch-Kupplungen von Mayr Antriebstechnik erfüllen diese Anforderungen und zeichnen sich zudem durch eine hohe Laufruhe und Wuchtgüte aus. Alternativ zu Stahl sind sie auch in Aluminium oder Titan verfügbar. „Unser oberstes Ziel ist, dass die Kupplungen kompakt und leistungsdicht sind“, betont Ralf Epple, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten. „Die geometrische Grundlage muss stimmen. Es bringt nichts, eine große Kupplung einfach in Alu oder Titan auszuführen. Denn ggf. passt eine kompakte Ausführung in Stahl, die steifer ist und mehr Wechsellasten kann, besser zur Anwendung.“ Daher sollten Anwender bei der Auswahl der Kupplung und des Materials immer die Anwendung im Blick haben. Hier gilt es zwischen den Materialeigenschaften z. B. Gewicht, Steifigkeit oder Dauerfestigkeit und der finalen Anwendung, also den tatsächlichen Drehzahlen, Lastwechsel, Lastzyklen, Lagerabständen und Bohrungsdurchmessern abzuwägen. Fotos: Aufmacher: TU Darmstadt Racing Team e.V; 01: mayr Antriebstechnik www.mayr.com www.dart-racing.de DIE IDEE „Bei den hohen Drehzahlen in Prüfständen können Kollisionen schwere Schäden verursachen. Für die Absicherung der Prüflinge und Messeinheiten eigenen sich daher mechanische Sicherheitskupplungen besonders gut. Diese öffnen den Antriebsstrang und entkoppeln die laufenden Massen innerhalb von Sekundenbruchteilen – schneller als elektronische Überwachungsfunktionen.“ Ralf Epple, Produktmanager, Mayr Antriebstechnik GmbH & Co. KG www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2021/08 35

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