Drehmomentmessung im Wandel

Mobilitätskonzepte haben sich seit den Anfängen des Verbrennungsmotors und schließlich mit der Einführung des Elektromotors drastisch verändert. Diese Innovationen haben wiederum Auswirkungen auf die für Prüfstände und Drehmomentmessungen maßgeblichen Technologien gehabt. Zwei besonders weit verbreitete Trends in klassischen Anwendungsgebieten sind höhere Drehzahlen pro Minute (min^-1) und die dynamische Drehmomentmessung.

In diesem Artikel untersucht HBM das Feld der Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen und skizziert dabei einige der für die Zukunft zu erwartenden Herausforderungen und Veränderungen.

Die drei klassischen Märkte, die eine Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen erfordern sind die Bereiche Automobil, Luft- und Raumfahrt und industrielle Verarbeitung (Bauteilprüfung, Überwachung von Turbinen, etc.).

In der Automobilbranche ist das Drehmoment eine grundlegende Größe zum Messen der Fahrzeugleistung als Leistungsgewicht und in Abhängigkeit von Motortyp, Funktion von Schaltung und Getriebe, etc. Im Allgemeinen hat es die Drehmomentmessung im Automobilmarkt mit einem Drehzahlbereich zu tun, der gut zu handhaben ist. Ein typischer Dieselmotor läuft mit circa 3.500 bis 5.000 min^-1, während ein Benzinmotor Drehzahlen von bis zu 6.500 min^-1 erreichen kann. Diese Werte sind auf Fahrzeuge der Unter- und Mittelklasse beschränkt.

Im Automobilbereich wird die Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen zu einer Grundvoraussetzung, wenn es um High-End-Sportwagen geht, die mit circa 9.000 min^-1 drehen, oder um Rennwagen (z.B. Formel Eins) und Hochleistungsfahrzeuge mit relativ hohen Drehzahlen von 18.000 min^-1. Die Nachfrage nach Fahrzeugen mit höherem Wirkungsgrad und mehr Leistung macht auch an Einbauteilen wie Turboladern die Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen immer häufiger zu einer Notwendigkeit. Im Standardbetrieb können die Turbinen eines typischen Turboladers mehr als 100.000 min^-1 erreichen.

Das Prüfen von Hochleistungsmotoren, Schaltgetrieben, Antriebs- und Getriebesträngen und Bauteilen in diesem neuen Feld der Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen erfordert eine robuste Lösung.

Im Bereich Luft- und Raumfahrt ist die Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen eine Standardanforderung, sowohl beim Prüfen von Turbinen (circa 22.000 min^-1+) als auch bei schnell drehenden Getrieben (circa 30.000 min^-1+). In verschiedenen Anwendungsfeldern im Luft- und Raumfahrt-Markt werden hohe Drehzahlbereiche erreicht, wodurch dann auch Drehmomentmessungen an Standardbauteilen wie Triebwerken, Lagern, Treibstoffpumpen und Dichtungen betroffen sind. Typische Anwendungen der Luft- und Raumfahrt, die eine Lösung für die Drehmomentmessung bei hohen Drehzahlen erfordern sind:

• Nebenaggregate von Triebwerken (Generatoren, Starter, etc.)
• Prüfen von Kompressoren und Turbinenwellen
• Prüfen von Hubschraubergetrieben

Im Bereich elektrischer Antriebe sind vergleichbare Drehzahlbereiche Berichten zufolge Standard, wobei einige bereits heute erhältliche Synchronmaschinen bis zu 25.000 min^-1 erreichen. Diese Anwendung stellt eine besonders große Herausforderung für die Drehmomentmessung dar, da innovative elektrische Antriebssysteme (z.B. elektrische Antriebsachsen) sich hinsichtlich Massenträgheit und Größe ständig verändern. Ein höheres Leistungsvermögen in puncto Drehzahl hat ebenfalls Auswirkungen auf klassische Industrieprüfstände, insbesondere im Hinblick auf die Elektrifizierung.

Die Elektrifizierung unterliegt den primären Antriebsfaktoren für beständig steigende Drehzahlen und dynamische Drehmomentmessungen. Das zugrunde liegende Konzept ist, durch Erhöhung der Drehzahl des motorisierten Antriebs eine höhere Leistungsdichte zu erzielen ohne das Gerät entsprechend zu vergrößern. Dieser Aspekt stellt die größte Herausforderung für die moderne Drehmomentmessung bei höheren Drehzahlen dar; eine Herausforderung, die für jeden dieser klassischen Märkte gilt.

HBM ist weltweit führend im Bereich der schnellen Drehmomentmessung in anspruchsvollen Anwendungsbereichen. Wir bieten umfassende dynamische Lösungen, die Sie bei Ihren Messungen mit hohen Drehzahlen unterstützen und den Herausforderungen moderner Prüfungen begegnen.

Sollten Sie weitere Informationen wünschen, wenden Sie sich einfach noch heute an einen Mitarbeiter des Teams von HBM.