Innovativer Antrieb: Neuer SIEMENS A&D-Getriebeprüfstand mit HBM-Messtechnik

Der schwedische LKW-Hersteller SCANIA profitiert bei seinem neuen Prüfstand für Hinterachsgetriebe durch dessen besonders hohe Verfügbarkeit. Grund dafür ist ein innovatives Antriebskonzept. Lesen Sie, welche Rolle  HBM-Drehmoment-Aufnehmer in dem von SIEMENS A&D entwickelten Prüfstand spielen.

Als Partner der Automobilindustrie bietet Siemens A&D mit seinem Bereich Fahrzeug-Püfsysteme weltweit innovative Lösungen für die Prüfung von Fahrzeugen und Fahrzeugkomponenten. Durch den Einsatz neuester HBM-Drehmomentmesstechnik konnten auch bei der Konzeption eines Getriebeprüfstandes für SCANIA in Schweden neue Wege beschritten werden.

Zum Ermitteln von Daten über Ermüdung, Lebensdauer und Funktion von LKW-Hinterachsgetrieben wurde im SCANIA Technical Centre in Södertälje (Schweden) ein 4-Maschinen-Prüfstand installiert.

Er dient zum Entwickeln von Hinterachsgetrieben, insbesonders für schwere Lastkraftwagen mit und ohne Tandemachse. Aus diesem Grund werden im Prüfraum insgesamt 4 elektrische Maschinen als Antriebsund Belastungseinheiten benötigt.

Mit einem schnellen Regelungssystem (CATSTC), einer robusten Prüfstandssteuerung und einem flexiblen Automatisierungssystem (CATSNT)
verfügt der Prüfstand über eine hohe Funktionalität, um die verschiedenen Maschinenkonfigurationen (2-, 3- oder 4-Maschinenbetrieb) und zugehörigen Regelungsarten in der gewünschten Dynamik beherrschen zu können.

Das Antriebskonzept

Um eine hohe Verfügbarkeit des Prüfstandes zu gewährleisten, wurde ein Antriebskonzept gewählt, das folgende Vorteile besitzt:

  • Keine Anpassgetriebe,
  • Keine Verstelleinrichtungen,
  • Hochgenaue Drehmomentmessung:
    • HBM-Drehmoment-Messflansche T10FM
    • HBM-Kraftaufnehmer Z4A
    • HBM-Messverstärker PME/MP60DP und MP30DP
  • Niedrige Anschlussleistung: Trotz der hohen installierten Maschinen-Bemessungsleistung von 5.540 kW konnte der netzseitige AFE-Stromrichter auf 2 x800kW begrenzt werden. Damit ist auch dynamischer Betrieb gewährleistet.

Messtechnik von HBM

Zum Erfassen der Drehmomente am Prüfling werden vier HBM-Drehmoment-
Messflansche T10FM für Drehmomente bis maximal 40kN·m eingesetzt. Die Aufbereitung der Sensordaten erfolgt mit MP60DP-Messverstärkern von HBM. Diese liefern die Messdaten über eine integrierte Profibus DP-Schnittstelle digital ohne zusätzliche Wandlung an das Automatisierungssystem.

Weitere Ausstattungsmerkmale

  • Steuerung und Überwachung: SPS SIMATIC S7-300 und dezentrale Peripheriegeräte ET200
  • Regelung: Echtzeit-Prozessorsystem, MATLAB/SIMULINK-Regelungs-Software CATSTC und Handbedienebene
  • Bedienung/Automatisierung: Industrie-PC-System mit Automatisierungssystem CATSNT
  • Messtechnik: Zur Auswertung der Sensorsignale von Prüfstand und Prüfling:
    • HBM-Messverstärker PME/MP60DP und MP30DP, dezentrale Peripherie ET200M und PROFIBUS-LWL-Verbindung
    • zur Regelung CATSTC und zum Automatisierungssystem CATSNT

Technische Daten der Maschinen

  • Antriebsmaschine (Kardan) 1830kW, 25 kN·m von 0 bis 692min-1
    max. Drehzahl 2.320min-1
  • Zwei Radmaschinen, je: 1.415kW, 40 kN·m von 0 bis 333min-1
    max. Drehzahl 1.200min-1
  • Kardanmaschine für 2. Achse: 880kW, 10kN·m von 0 bis 692min-1
    max. Drehzahl 2.320min-1

Die HBM-Drehmoment-Kalibriereinrichtung…

…ist als Belastungseinheit mit Hebelarm und Zugstrang ausgeführt. Als Referenz-Messkette dient ein Referenz-Kraftaufnehmer Z4A in Verbindung mit einem digitalen Messverstärker MP30DP. Die Kalibriereinrichtung kann im Wechsel für alle vier Messstellen eingesetzt werden.

Fazit

Der Prüfstand ist eine zukunftsorientierte Lösung sowohl für Ermüdungsversuche und Lebensdauer-Erprobung als auch für Funktionstests
von Hinterachsen für Lastkraftwagen und Autobusse.

Die hochgenaue, dynamisch richtige Messung mit Drehmoment-Messflanschen direkt im Antriebsstrang bietet als messtechnische Lösung hierfür die optimalen Voraussetzungen.

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