IME als Innovationstreiber in der Schmierungsuntersuchung

Schmierungsuntersuchungen in Getrieben zählen zu den zentralen Aufgabenbereichen des Instituts für Maschinenelemente und Entwicklungsmethodik der TU Graz. Um der Rolle als Experte in diesem Gebiet gerecht zu werden, hat es sich das IME zur Aufgabe gemacht, derzeit eingesetzte   Untersuchungsmethoden in diesem Bereich weiterzuentwickeln und die Qualität sowie die Aussagekraft der Ergebnisse maßgeblich zu verbessern.
Mit dem heutigen Stand der Technik werden zur Analyse der Schmierkreisläufe in Getrieben unterschiedliche Tests herangezogen. Dabei spielen sogenannte Färbemittel-Tests und visuelle Untersuchungen mittels transparenter Getriebestrukturen eine wesentliche Rolle. Herausforderungen bei diesen Tests, die in der Regel auf Schwenklagen-Prüfständen durchgeführt werden, sind vorallem die beschränkte Aussagekraft sowie der enorme Zeitaufwand dieser Prozeduren. Färbemittel-Tests charakterisieren den Schmierungszustand nur bei einer Drehzahl und transparente Strukturen wie beispielsweise bei Zahnrädern o.ä. sind aufgrund der mechanischen Beanspruchungen nicht überall einsetzbar. Des Weiteren lässt eine visuelle Untersuchung keine objektive Aussage über den Schmierungszustand des Getriebes zu und der Einbau von aufwändiger Sensorik ist aufgrund der räumlichen Gegebenheiten und der zunehmenden strukturellen Verschachtelung nur sehr schwer möglich.
Diese Herausforderungen wurden von IME zum Anlass genommen, ein neues Forschungsprojekt ins Leben zu rufen und in ein neues Fachgebiet vorzustoßen. Mit der Errichtung eines Elektronik-Labors und der Anstellung eines Elektrotechniker-Teams befasst sich das IME erstmals mit der Entwicklung elektronischer Sensortechnik und kann bereits nach kurzer Zeit erste Erfolge in Form eines funktionstüchtigen Sensor-Prototypen vorweisen.
 

FMwMD-Sensor in Ölkanal
© TU Graz/IME

Der entwickelte Sensor mit dem Arbeitsnamen FMwMD wurde für die messtechnische Quantifizierung von Fluss und Temperatur des Schmierstoffs ausgelegt und eignet sich unter anderem auch zur Detektion von Luftblasen und Öl-Spritzern. Durch die miniaturisierte Bauform kann der Sensor direkt an kritischen Messstellen wie Ölbohrungen u.ä. in Getrieben appliziert werden und ermöglicht so ein besseres Verständnis des Schmierungszustandes über den gesamten Betriebsbereich bei jeder Drehzahl, Temperatur und Schwenklage. Dieser neue Ansatz hat das Potential, derzeit verwendete Methoden maßgeblich zu verbessern und bringt neben den genaueren Messergebnissen nicht nur qualitative, sondern auch zeitliche und kostentechnische Vorteile mit sich. Erste Versuche in Pilotprojekten mit Kunden und Partnern des IME lieferten vielversprechende Ergebnisse und bestätigten die Notwendigkeit und die Relevanz dieser neuen Testmethode beziehungsweise des neuen Sensors. 

Schmierungszustand eines Getriebes auf System- und Komponentenebene anhand der FMwMD-Messergebnisse
© TU Graz/IME

Weitere technologische Entwicklungsschritte sehen die Realisierung einer minimal-invasiven Bauform vor. Zusätzlich wird an einer drahtlosen Datenübertragung gearbeitet, um die Messdaten aus dem Getriebe heraus übermitteln zu können. Mit dieser Entwicklung verfolgt das IME das Ziel, basierend auf den zahlreichen Verbesserungen einen neuen Standard für Schmierungsuntersuchungen zu setzen und den patentierten Sensor als „Must-Have“ für Schwenklagenuntersuchungen und Beölungsanalysen zu etablieren.

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