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Mobile Maschinen 6/2017

Mobile Maschinen 6/2017

Reibwert [-] Reibwert

Reibwert [-] Reibwert [-] Reibwert [-] Reibwert [-] ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE I GLEITLAGER 02 03 Darstellungen des minimalen Reibwertes in Abhängigkeit der Flächenpressung und Gleitgeschwindigkeit Darstellung des minimalen Reibwertes in Abhängigkeit der Flächenpressung und Gleitgeschwindigkeit 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Flächenpressungseinfluss 4,1 mm/s 8,1 mm/s max. Gleitgeschwindigkeit 50 MPa 100 MPa 150 MPa 16,3 mm/s Vergleich von feststoffgeschmierten Proben ohne (blau) und mit (orange) Schmierdepots über die Oszillationszyklen (Schwenkwinkelanzahl) a) Reibwert µ ≥ 0,25 b) Lagertemperatur ϑ L ≥ 80 °C c) Linearer Verschleiß ∆z ≥ 0,3 mm (unzulässige Lagerluft) bei ∅d nenn = 40 mm Typische Reibwerte einer Tribopaarung zwischen einem keramischen Werkstoff und einer Stahllegierung belaufen sich auf µ ≈ 0,70. Diese Eigenschaft ist inakzeptabel und die Bundesanstalt für Materialforschung empfiehlt allgemein für Gleitanwendungen einen Reibwert von µ ≤ 0,20. Zur Erzielung eines wartungsfreien Gleitlagers ist auf eine Fettschmierung zu verzichten, sodass Festschmierstoffe, bspw. MoS 2 , Graphit, PTFE, „Weiße Festschmierstoffe“, auf die keramischen Buchsen appliziert werden. Zur Gewährleistung einer Lebensdauerschmierung, werden Schmierdepots auf der keramischen Oberfläche mithilfe einer Laserstrukturierung erzeugt. Diese Textur wird mit Festschmierstoffen gefüllt, sodass eine kontinuierliche Schmierstofffreigabe im Geschwindigkeitseinfluss 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 4,1 mm/s 8,1 mm/s 16,3 mm/s 50 MPa 100 MPa 150 MPa Flächenpressung Vergleich von feststoffgeschmierten Proben ohne (blau) und mit (orange) Schmierdepots über die Oszillationszyklen (Schwenkwinkelanzahl) 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 Fugeneinfluss blank Sinusfugen 0 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Oszillationszyklen in [-] x 10 4 Wechselspiel mit dem Verschleiß erzielt wird (Bild 01). Das so geschaffene Tribosystem aus Si 3 N 4 -Buchse, hartverchromtem Stahlbolzen, Festschmierstoff und Schmierdepots realisiert einen sehr niedrigen Reibwert von µ min ≈ 0,06 (Bild 02). Auch der Vergleich zwischen feststoffgeschmierten Buchsen mit und ohne Schmierdepots zeigt die Effektivität dieser Maßnahme und steigert den erreichbaren Gleitweg um ca. + 70 % (Bild 03). Insbesondere die Phase des niedrigsten Reibwertes von µ min ≈ 0,06 wurde um rd. + 180 % verlängert. Das Abbruchkriterium a) begrenzte bei bisherigen Versuchen die Lebensdauer, da die Trennschicht aus Festschmierstoff kontinuierlich abgebaut wurde bis diese komplett zusammenbrach und der Reibwert rapide anstieg. Dank der hohen Werkstoffhärte der Reibpartner (Si 3 N 4 und Hartchrom) konnte kein Verschleiß quantifiziert werden bzw. war dieser aufgrund des geringen Betrages nicht messbar. 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 Ergebnisse und Optimierungspotenziale Innerhalb des Projektes wurden bereits wichtige Aspekte für ein neuartiges Gleitlager umgesetzt, das auf keramischen Werkstoffen basiert. Dies betrifft neben dem experimentellen Festigkeitsnachweis der keramischen Buchse, unter Beachtung der Randbedingungen mobiler Arbeitsmaschinen, die Reduzierung des Reibwertes keramischer Tribopaarungen auf µ min ≈ 0,06 sowie den Verzicht von Fetten als Schmierstoff. Optimierungspotenzial besteht im Hinblick auf die erreichbaren Gleitwege. Im konkreten Beispiel wird mit der derzeitigen Konfiguration bei einer Flächenpressung von p = 50 MPa und einer maximalen Gleitgeschwindigkeit von v = 4,1 mm/s ein Gleitweg von ca. 500 m erreicht. Da das angestrebte Ziel das Wechselspiel aus Verschleiß und erneuter Schmierstofffreigabe aus den Schmierdepots noch nicht erreicht wurde, da kein Verschleiß messbar ist, besteht ein erhebliches Potenzial zur Steigerung des zulässigen Gleitweges. Um dies zu erreichen, stehen vielfältige Varianten mithilfe der Technologie der Laserstrukturierung zur Verfügung, die derzeitig im Projekt umgesetzt werden. Der Branche der mobilen Arbeitsmaschinen steht somit ein wartungsfreies Gleitlager in Aussicht, dass auf manuelle Schmierintervalle und Zentralschmieranlagen verzichtet. Die Gefahr des Abreißens von Schmierschläuchen und ein damit einhergehendes Trockenlaufen der Gleitlager lassen sich somit verhindern. Überdies wird Fett als Schmierstoff vermieden und ein Austreten in die Umwelt ausgeschlossen. Fettverschmierte und unansehnliche Maschinenteile bleiben aus. Auf Hochleistungskeramik basierende Gleitlager sind ein weiterer wichtiger Baustein zur Senkung der Betriebskosten und Steigerung der Ökobilanz einer mobilen Arbeitsmaschine. Bilder: 01 Fraunhofer IWS, sonst. TU Dresden www.tu-dresden.de „Das IGF-Vorhaben 18382 BR/1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. -FKM, Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt am Main, wird 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.“ 60 Mobile Maschinen 6/2017

MARKTPLATZ Funktionsgerecht ins Licht gesetzt Lichtgeleitete Nutzerführung, abgestimmt auf den Innen- oder Außeneinsatz, macht Bediensysteme von Griessbach sicher und übersichtlich. Für Müller Umwelttechnik etwa wurden Eingabemodule mit zustandsabhängiger Piktogrammbeleuchtung und LEDs zur Statusanzeige entwickelt. Ein „Verschwinde- Effekt“ blendet Funktionen aus, die für die gewählte Einstellung nicht bereitstehen. Die Beleuchtung beinhaltet mehrfarbige, symmetrisch wie asymmetrisch unterteilbare Leuchttasten zur funktionsabhängigen Teilbeleuchtung und eine LED-Signalbeleuchtung. Bedienelemente für den Nachtbetrieb lassen sich durch Dimmen oder per Sensorik den Lichtverhältnissen anpassen. Temperaturstabile Messergebnisse Der Hochtemperatur-Beschleunigungssensor 357A100 aus dem Hause PCB Synotech mit differenziellem Ladungsausgang misst in Umgebungstemperaturen bis 482 °C. Damit lässt sich der masseisolierte Sensor für Messungen an Gasturbinen und Turboladern einsetzen. Das eingesetzte piezoelektrische Material UHT-12 ist rauscharm und weist einen sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Das Sensorelement ist als Schertyp konstruiert, die Montage des Beschleunigungssensors erfolgt über eine 3-Loch-Befestigung nach dem ARINC-Standard. www.synotech.de www.griessbach.de Robuste und flexible Kleinsteuerung Eine frei programmierbare, mobile Zentralsteuerung für das Sensor-Aktor-Management ist die ESX-3CS von Sensor- Technik Wiedemann. Diese Kleinsteuerung für harte Bedingungen ist kompatibel zu anderen ESX-Modellen hinsichtlich der Ein- und Ausgangstypen. Flexibel ist sie durch 16 Multifunktionseingänge, deren Funktionalität per Software eingestellt werden kann. Durch Parallelschaltung von mehreren Ausgängen können auch Aktoren mit höherem Leistungsbedarf angesteuert werden. Die Steuerung basiert auf einem 32-bit-Tricore- Prozessor, der mit 300 MHz getaktet wird. Optional gibt es einen separaten System Supervisor mit programmierbarem Watchdog. www.sensor-technik.de POSITIONS-, VIBRATIONS- UND DRUCKSENSOREN FÜR LANDMASCHINEN ROBUST ZUVERLÄSSIG SICHER Die Sensorlösungen von PCB ® und Temposonics ® werden sowohl in Prüflabors als auch im Feld eingesetzt. Piezoelektrische Vibrations-, Druck- undKraftsensorenn mit ICP ® -Technologie helfen beider Produktoptimierung inder Entwicklungsphase; die magnetostriktiven MH Sensoren erhöhen die Sicherheit undVerfügbarkeit der Maschine in landwirtschaftlichen Anwendungen. AGRITECHNICA 2017 Halle 17, Stand E46 12. –18. November Hannover Temposonics ® www.mtssensors.com | www.pcb.com