Entwicklung eines modernen Prüfsystems für drehzahlvariable Hydraulikmotoren

Alles begann mit dem Drehmomentaufnehmer T40B von HBM Test and Measurement (HBM). Das Unternehmen InTest entwickelte einen Prüfstand für Hydraulikmotoren, der ein höheres Maß an Vielseitigkeit erforderte als das bisherige System. Der T40B genießt aufgrund seiner hervorragenden Präzision, Reproduzierbarkeit und Robustheit einen ausgezeichneten Ruf. Daher eignet sich dieses Gerät besonders gut für die bei hydraulischen Anwendungen erforderlichen statischen und dynamischen Drehmomentmessungen. InTest entwickelte den Prüfstand für Hydro Leduc (HL), einen spezialisierten Hydraulikhersteller, der nun den T40B als Standard-Drehmomentaufnehmer einsetzt und sich dazu entschlossen hat, zur Vereinfachung des Instandhaltungsmanagements sämtliche bestehenden Prüfsysteme in seinem Bestand damit auszustatten.

InTest fertigt Prüfstände und -einrichtungen für die industrielle Produktion im Hinblick auf Technologien wie z. B. Hydraulik, Pneumatik oder Elektrik, die in Industriebereichen wie der Automobiltechnik, Elektronik und Telekommunikation eingesetzt werden. Alexis Sanchis, Projektmanager bei InTest seit 2007, betont, dass HBM seit mehr als fünf Jahren der bevorzugte Zulieferer der Firma InTest ist. „Für schwierige messtechnische Anwendungen, z. B. wenn unübertroffene Genauigkeit erforderlich ist oder aber wenn erstklassige Aufnehmer und Module zur Messdatenerfassung gebraucht werden, ist HBM einfach konkurrenzlos“, so Sanchis. „HBM ist ein höchst professionelles Unternehmen mit einem sehr kooperativen Vertrieb. Die Mitarbeiter wissen sehr genau, wie unsere Arbeit in den unterschiedlichen Bereichen aussieht und verfügen über detaillierte Kenntnisse ihrer eigenen Produkte.“


Für Alexis Sanchis ist HBM mehr als nur ein Zulieferer – nämlich ein wahrhaftiger Partner. Er berichtet von einer Zusammenarbeit zwischen HBM und InTest in der jüngsten Vergangenheit, bei der ein QuantumX-Modul (Datenerfassung/-verarbeitung) entwickelt wurde, dass nun Teil des Produktportfolios von HBM ist. „Auf Grundlage einer Kundenanfrage entwickelte HBM dieses Produkt als Teil eines gemeinsamen Projekts mit InTest. Beide Unternehmen arbeiteten ausgezeichnet zusammen, so dass eine langfristige Verbindung entstand“, erläutert Sanchis.

Problem

Zum Prüfen drehzahlvariabler Motoren in Land- und Baumaschinen war das Unternehmen Hydro Leduc auf der Suche nach einem hocheffizienten Prüfstand, der zugleich ein vereinfachtes Instandhaltungsmanagement der Prüfmaschinen ermöglicht.

 

Lösung

Um diesen Anforderungen im Hinblick auf messtechnische Leistungsfähigkeit und Robustheit gerecht zu werden, implementierte InTest den Drehmomentaufnehmer T40B von HBM in den Prüfstand. Der T40B bietet zahlreiche Vorteile, wie z. B. eine einfachere Implementierung, einen für Magnetfelder optimierten integrierten Sensor sowie eine hohe Messgenauigkeit.

 

Ergebnisse

Nach der Implementierung des neuen Drehmomentaufnehmers T40B von HBM in sämtliche Prüfmaschinen konnte Hydro Leduc die Prüfung von Motoren mit variablem Hubraum sowie ein vereinfachtes Instandhaltungsmanagement der Prüfmaschinen gewährleisten.

Entwicklung eines innovativen und leistungsfähigen Prüfstands

Der Prüfstand wurde für den Kunden Hydro Leduc zum Prüfen neuer hydraulischer Verstellmotoren mit variablem Hubraum für große Landwirtschafts- und Baumaschinen entwickelt. Er ist 6 m lang, 3,10 m breit, 3,50 m hoch, wiegt 17 Tonnen und ist für eine Betriebsdauer von 24 Stunden an 6 Tagen pro Woche ausgelegt.

Doch die Anforderungen umfassen noch mehr. Im Gegensatz zu klassischen Hydraulikmotoren mit konstanter Geschwindigkeit laufen drehzahlvariable Motoren mit hoher Drehzahl und Leistungsdynamik. Dies bedeutet, dass die Motoren an einer höheren Anzahl von Betriebspunkten geprüft werden müssen. Folglich ist der neue Prüfstand sehr viel anspruchsvoller als der Prüfstand mit konstanter Drehzahl, den Hydro Leduc vor zehn Jahren von InTest bereitgestellt bekommen hat.

Auf dem Prüfstand sollen die von den Motoren entwickelten PS gemessen sowie das Drehmoment und die Drehzahl ermittelt werden. Die Leistung kann dann durch Multiplizieren des Drehmoments mit der Drehzahl berechnet werden. Der von InTest an Hydro Leduc gelieferte Prüfstand besitzt eine solche Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, dass er für sämtliche von dem Unternehmen gefertigte Motoren eingesetzt werden kann.
Aufgrund der bei der Herstellung dieser neuen Vorrichtung erforderlichen hohen Anforderungen waren für InTest einmal mehr das Fachwissen und die Drehmomentaufnehmer von HBM gefragt.

Der Drehmomentaufnehmer T40B als Herzstück des Prüfstands

Um den Anforderungen an messtechnische Leistung und Robustheit gerecht zu werden, hat InTest seinen Prüfstand mit dem kostengünstigen und hochpräzisen Drehmomentaufnehmer T40B von HBM ausgestattet. Der T40B weist eine Messgenauigkeit von 0,03 % hinsichtlich Linearität einschließlich Hysterese (relative Umkehrspanne) sowie eine hohe Temperaturstabilität auf.

In Kombination mit dem integrierten magnetischen Drehzahlmesssystem sind damit Aussagen über die Leistung im Antriebsstrang möglich. Zusätzlich sorgen die berührungslose Energie- und digitale Signalübertragung für einen störsicheren und wartungsfreien Betrieb. Zwischen dem Aufnehmer und der Messelektronik besteht kein direkter Kontakt, wodurch die Implementierung erheblich vereinfacht wird. Die von Hydro Leduc (HL) festgehaltenen gemessenen Drehzahlen betrugen bis zu 2.000 min-1. Der T40B ist jedoch tatsächlich in der Lage, Drehzahlen von bis zu 24.000 min-1 zu verarbeiten, weshalb er auch für zusätzliche Hochleistungsanwendungen geeignet ist.

Darüber hinaus lagen die Anforderungen von Hydro Leduc an die Drehmomentmessung lediglich bei bis zu 1.300 Nm und somit bei Weitem unterhalb der Leistung des T40B, der Messungen von bis zu 2.000 Nm sowie eine direkte Messung (also ohne Aufnehmer oder Multiplizierer, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen könnten) ermöglicht. Alexis Sanchis erläutert die Übertragung der Drehmomentmessung an die Erfassungselektronik über den Frequenzausgang des Aufnehmers, worin bei diesem Projekt eine besondere Herausforderung bestand:

„Aufgrund der durch einige große elektrische Motoren in der Nähe des Aufnehmers auftretenden elektromagnetischen Störung haben wir uns dabei nicht für den Spannungsausgang, sondern für den Frequenzausgang entschieden.“

Software als Schlüsselfaktor für Messung und Management

Die für die Datenverarbeitung und Steuerung des Prüfstands eingesetzte Software InNova wurde in der Programmiersprache .NET (von Microsoft) geschrieben und wird von InTest kontinuierlich verbessert. Diese Open-Source-Software kann vom Anwender individuell angepasst werden, um den Prüfstand gemäß seinen Anforderungen zu entwickeln.
So kann beispielsweise der Prüfstand von Hydro Leduc, der ursprünglich zum Prüfen von Motoren mit variablem Hubraum vorgesehen war, nun für sämtliche Motoren von Hydro Leduc, d. h. für ungefähr 350 verschiedene Modelle, eingesetzt werden. Auf diese Weise kann Hydro Leduc Daten für statistische Bewertungen sammeln, um abweichende Entwicklungen in der Produktion bereits zu einem frühen Zeitpunkt zu erkennen und so eine lückenlose Rückführbarkeit der Produkte zu gewährleisten.

Warum war der T40B die beste Option?

Aufgrund der Flexibilität, Messsicherheit und Präzision des Drehmomentaufnehmers T40B in dem neuen Prüfstand, entschied man sich bei Hydro Leduc dazu, diesen Aufnehmer pauschal für sämtliche Prüfstände des Unternehmens zu übernehmen. Durch den T40B konnte also nicht nur die Produktivität des Unternehmens angekurbelt werden, sondern er ermöglichte der Instandhaltungsabteilung von Hydro Leduc auch eine Begrenzung der Stückzahlen an Bestandsartikeln und somit ein vereinfachtes Teilemanagement. Zusammenfassend bietet der Drehmomentaufnehmer T40B folgende Vorteile:

  • Hohe Messgenauigkeit: 1024 Impulse/Umdrehung
  • Winkelgenauigkeit von bis zu 212 Schritten
  • Integrierter, für Magnetfelder optimierter Sensor
  • Hohe Signalqualität und ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis
  • Kein zusätzlicher Abgleich zwischen Impulsrad und Sensor erforderlich
  • Luftspalt von bis zu 2,5 mm zwischen Impulsrad und Sensor
  • Gegen Umwelteinflüsse geschützt

Hydro Leduc

Hydro Leduc ist ein auf die Entwicklung und Fertigung hydraulischer Motoren und Komponenten spezialisiertes Unternehmen, das bei zahlreichen Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen weltweit Pionierarbeit geleistet hat. Aufgrund seines technischen Know-hows und mehr als 150 Patenten erfüllt Hydro Leduc durch zuverlässige Produkte die Anforderungen der Kunden.

Weitere Informationen unter: http://www.hydroleduc.com/de/

InTest

InTest entwickelt, integriert und liefert schlüsselfertige Prüfstände für die Industrie. Das Unternehmen hat in den vergangenen zehn Jahren weltweit mehr als 120 Industrieprüfsysteme gebaut. Diese Prüfsysteme werden von den Kunden des Unternehmens mit einem Verhältnis von 40:60 sowohl in der F&E-Phase als auch in der Produktionsphase eingesetzt.

Weitere Informationen unter http://intest.info/

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