Das Tätigkeitsfeld der Sonderprüfstände am IME platziert sich strategisch in der Lücke zwischen einfachen Standardprüfständen und hochkomplexen Gesamtsystemprüfständen. Mit unserer Erfahrung und dem uns zur Verfügung stehenden Umfeld können wir gezielte Prüfstandslösungen zu grundlegenden Entwicklungsfragen mit hohem Neuheitsgrad bereitstellen.

In Abhängigkeit der jeweiligen Entwicklungsfragestellung werden Untersuchungen an einzelnen Komponenten oder auch Teilsystemen vorgenommen. Der Detaillierungsgrad der Umgebungseinflüsse (Belastung, Schmierung, Temperatur, etc.) wird je nach Anforderung an das jeweilige Projekt angepasst. 

Unsere Kompetenzen beinhalten sowohl die Konzeption, Konstruktion, Inbetriebnahme und das Betreiben des Prüfstands, als auch die Datenverarbeitung und Analyse der angefallenen Messergebnisse.

So sind von kurzen Einzelkomponententests unter stationären Bedingungen, bis hin zu Subsystemtests mit Parametervariation in hochtransienten Dauerlaufzyklen, alle Möglichkeiten offen.

Im Folgenden wird eine Auswahl an derzeit bestehenden Sonderprüfständen präsentiert.

Der Prüfstand dient zur experimentellen Untersuchung von Wälzlagern unter definierten Betriebsbedingungen. Er wurde speziell für Hochdrehzahlversuche, unterschiedliche Schmierkonzepte sowie kombinierte Lastzustände entwickelt. Durch den modularen Aufbau können verschiedene Lagerbauarten, Schmierstoffe und Belastungsszenarien realitätsnah getestet werden.

Hintergrund

Wälzlager sind zentrale Maschinenelemente und beeinflussen maßgeblich die Lebensdauer, Effizienz und Betriebssicherheit technischer Systeme. Besonders bei hohen Drehzahlen oder komplexen Lastzuständen bestimmen Schmierung, Temperaturentwicklung und Kraftverhältnisse das Lagerverhalten.

Der Prüfstand ermöglicht es, diese Zusammenhänge unter kontrollierten Bedingungen systematisch zu analysieren. Der Lagerprüfstand ist modular aufgebaut und erlaubt die gezielte Variation zentraler Betriebsparameter wie Drehzahl, Schmierungszustand, axiale und radiale Belastung, sowie der Umgebungstemperatur.

Konzept und Fähigkeiten

• Antrieb über Motorspindeln (bis 36.000 U/min)
• Schmierungskonzepte
  • Fettgeschmierte Lager
  • Ölgeschmierte Lager mit Öleinspritzschmierung oder Ölsumpf 
• Ölkonditionierung: 10 °C bis 90 °C
• Gehäusekonditionierung: 0 °C bis 100 °C
• Zwei getrennte Aufbauten (können simultan oder einzeln betrieben werden)

2-Lager-Aufbau: Axialkraft

Ein integrierter Axialkraftaufbau ermöglicht das Aufbringen definierter axialer Lasten auf das Prüflager.

• Dynamische Axialkraft (pneumatisch bis zu 1,4 kN)
• Umlaufende Radialkraft (Unwucht)

4-Lager-Aufbau: Kombinierte Axial- und Radialkraft

Für realitätsnahe Betriebsbedingungen steht ein separater Aufbau zur Verfügung, bei dem axiale und radiale Kräfte gleichzeitig eingeleitet werden können.

• Axialkraft (statisch mittels Tellerfedern)
• Dynamische Radialkraft (pneumatisch bis 18 kN)

Untersuchungen

• Hochdrehzahluntersuchungen von Wälzlagern
• Vergleich unterschiedlicher Schmierstoffe
• Analyse des thermischen Lagerverhaltens
• Untersuchungen bei axialer und radialer Belastung
• Isolierte Validierung von Lager- und Schmierkonzepten
• Nachbildung von potentiellen Schadensmechanismen

Um frühe, belastbare Ergebnisse zu gewinnen, abstrahieren wir das Gesamtsystem und untersuchen ein repräsentatives Teilsystem auf einem eigens konzipierten Prüfstand. So identifizieren wir Schwachstellen und optimieren das Beölungs- und Kühlsystem, bevor kostenintensive Gesamttests starten.

Hintergrund

• Kühlung und Schmierung sind entscheidend für Lebensdauer, Effizienz und vor allem Leistungsfähigkeit moderner E Maschinen.
• Kritische Punkte: Wicklungsköpfe des Stators, Rotorblechpaket (Temperatur der Permanentmagnete), Rotorlager und Radialwellendichtringe (RWDR).
• CFD-Simulationen liefern wertvolle Hinweise, die reale Zweiphasenströmung (Öl/Luft) und Komponentenschädigung erfordern jedoch Versuchsdaten zur Validierung. 

Konzept und Fähigkeiten

• Modularer Aufbau, inkl. originalgetreuer Nachbildung von Gehäuse- und Bauteilgeometrien sowie die Art der Ölzufuhr.
• Antrieb über Motorspindeln (bis 36.000 U/min)
• Konditionierungssystem für Öl:
  • Variable Volumenströme
  • Temperatur: 10 °C bis 70 °C
  • Kontinuierliche sowie intermittierende Beölung
• Ermittlung der Ölverteilung durch Volumenstrommessung an fünf Positionen

Der Prüfstand ist darauf ausgelegt, spezifische Betriebsbedingungen effizient und gezielt nachzubilden, die in übergeordneten Systemumgebungen wie elektrischen Antriebssträngen nur mit hohem Aufwand isoliert darstellbar sind.

Konzept und Fähigkeiten

Um reale Einsatzbedingungen präzise abzubilden, können am Prüfstand folgende Parameter systematisch variiert werden:

• Drehzahl: 0 bis 24.000 U/min (sowohl als Stationärpunkte als auch in Form definierter Drehzahlprofile)
• Druck: Umsetzung von Druckdifferenzen im Bereich von ± 500 mbar
• Lageabweichungen: 
  • Einstellung definierter Winkelfehler im Bereich von 1/100°
  • Reproduzierbare Umsetzung von Koaxialitätsfehlern im Bereich von 1/100 mm
• Schmierung: Einstellbare und quantifizierbare Tropfbeölung
• Temperatur: Thermische Konditionierung der Prüfumgebung
• Prüfkörper: Variabilität von Maß, Werkstoff und Oberflächenbeschaffenheit durch austauschbare Wellen und Dichtringe