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Mauerstetten, 20.08.2021

Exakte Messergebnisse bei hohen Drehzahlen

Zuverlässige, kompakte Wellenkupplung für Messflansch in E-Motoren-Prüfstand
Exakte Messergebnisse bei hohen Drehzahlen

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 ROBA®-DS Wellenausgleichskupplungen von mayr® Antriebstechnik. Diese Kupplungen arbeiten auch bei hohen Drehzahlen zuverlässig und sind kompakt und leistungsdicht.

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 sammeln – neben Erfolgen auf der Rennstrecke – Erfahrungen für den Berufsstart. „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 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 Sven Franek fort. „Diese hochdrehenden Motoren stellen hohe Anforderungen an die Messtechnik und die Anbindung an den Prüfstand.“

Ausgleich von 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, hochmodernen Laser-Ausrichtgeräten, nur bedingt Abhilfe. Zudem können die Versätze durch vorhandene Toleranzen in der Maßhaltigkeit der verwendeten Bauteile sowie durch äußere Einflüsse, zum Beispiel Temperatur, nicht vollständig eliminiert werden. Deshalb sind drehsteife Wellenausgleichskupplungen wie die ROBA®-DS 9110/9210 Lamellenpaketkupplungen unverzichtbare Zubehörteile für Messflansche. Diese Kupplungen übertragen das Drehmoment spielfrei und äußerst drehsteif und gleichen vorhandenen radialen, axialen und winkligen Wellenversatz aus. Sie sorgen damit nicht nur für präzise Messergebnisse, sondern bieten auch bestmöglichen Schutz für den Messflansch, das mechanisch schwächste Glied im Antriebsstrang, und gewährleisten somit eine lange Lebensdauer.

Kompakt und leistungsdicht

„Für unseren Motorenprüfstand ist ein kompakter Aufbau wichtig und wir möchten nach Möglichkeit kritische Biegeschwingungen vermeiden“, fasst Sven 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. Sie sind jetzt neben Stahl auch Aluminium oder Titan erhältlich. „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 Kunden 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 Kundenanwendung, also den tatsächlichen Drehzahlen, Lastwechsel, Lastzyklen, Lagerabständen und Bohrungsdurchmessern abzuwägen. Letztendlich zählt natürlich auch das Preis-Leistungsverhältnis.

Mehr Service: Neuer Online-Konfigurator

mayr® Antriebstechnik hat einen neuen Online-Konfigurator entwickelt. Mit diesem können sich Anwender jetzt Wellenkupplungen aus dem Portfolio selbst zusammenstellen, unkompliziert im Web-Browser. Damit lassen sich einfache Standard-Aufgaben schneller und bequemer lösen als bisher. Für komplexe Fragen und Beratung steht das kompetente Team natürlich weiterhin wie gewohnt zur Verfügung.

Quelle: antriebstechnik 8-2021 Seite 34-35
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