Lagersystementwicklung

Wälzlager können abhängig von den Einsatz- und Betriebsbedingungen limitierende Maschinenelemente für das jeweilige System darstellen. Derartige Anwendungen sind beispielsweise schnelllaufende Antriebe von E-Fahrzeugen. Das IME beschäftigt sich mit der anforderungsgerechten Gestaltung und Auslegung der Wälzlagersysteme – dies beinhaltet neben den Wälzlagern selbst, deren mechanische Umgebung sowie die thermische und schmierungstechnische Randbedingungen. Des Weiteren wird auf selbst entwickelten Prüfständen das Verhaltens der Wälzlagersysteme in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Belastung, Drehzahl, Schmierungssituation aber auch Fertigungs- und Montagetoleranzen untersucht.


Ultraschall-Reflexion-Messsystem - Erfassung der Schmierfilmdicke bei Wälzlagern

Beschreibung:
Am Österreichischen Kompetenzzentrum für Tribologie - AC2T research GmbH mit Sitz in Wiener Neustadt wird an einem Messsystem geforscht, das Verschleiß, Veränderung in einem Tribosystem und Schmierfilmdicken messtechnisch erfassen kann. Das Messsystem arbeitet nach dem Prinzip der Ultraschall-Reflexion. Ein am Prüfkörper angebrachter piezoelektrischer Wandler sendet Ultraschall aus, das reflektierte Signal gibt Aufschluss über Veränderungen des Prüfkörpers und eignet sich auch zur Ermittlung der Schmierfilmdicke im Wälzkontakt zwischen Wälzkörper und Lagerring. Die Anwendung bei hochdrehenden Wälzlagern (> 20 000 U/min) wurde noch nicht erforscht.
Einsatz findet die Schmierfilmdickenmessung beispielsweise bei der Zustandsüberwachung - Condition Monitoring - von Wälzlagern. Dabei wir der Lagerzustand derzeit mithilfe verschiedener Messgrößen wie Temperatur, Beschleunigung, oder Drehmoment erfasst. Prognosemodelle nutzen die Signale zur Ermittlung einer Schädigungsentwicklung und unterstützen so eine vorbeugenden Wartung - Predictive Maintenance – zur Vermeidung oder Reduzierung von Stillstandzeiten.
Ziel ist es, kritische Betriebszustände zu erfassen, welche zu einer Schädigung führen können. Dadurch können zustandsabhängig Betriebsparameter (Last, Beölung, Drehzahl…) zur Gewährleistung eines schädigungsfreien Betriebs angepasst werden.

Ziel:

  • Erheben des Stands der Technik auf dem Gebiet hochdrehender Lager und der Schmierfilmausbildung
  • Anwendung u.a. eines Ultraschall Messsystems zur Beobachtung des Tribologischen Kontaktes im Wälzlager
  • Charakterisierung des Schmierstoffes und dessen Veränderung infolge der tribologischen Belastung
  • Durchführen oder Begleitung von Versuchen zur Validierung der Versuchsmethodik
    • Verifizieren der Tauglichkeit zur Bestimmung der Schmierfilmdicke im Wälzkontakt, gegebenenfalls anhand eines stationären, modellhaften Aufbaues
    • Optional Verknüpfen mit weiteren Messsignalen (Beschleunigung, Temperatur, Reibmoment…)
  • Darstellung der Ergebnisse, daraus abgeleitet Empfehlungen für die weitere Vorgehensweise.

Beginn: ab sofort
Bezahlung: nach Vereinbarung
Kontakt: Assoc. Prof. DI Dr. techn. Michael Bader, Tel. 0316 873-7366, michael.badernoSpam@tugraz.at


Untersuchung von Wälzlagerbeschichtungen mit Fokus auf E-Mobility-relevante tribologische und elektrische Eigenschaften

Beschreibung:
Wälzlager stellen bei Antrieben von E-Fahrzeugen eine kritische oder limitierende Komponente dar. Beschichtung können Eigenschaften bzgl. Reibung & Verschleiß positiv beeinflussen. Zusätzlich ist bei E-Antrieben das Vorhandensein elektrischer Potentiale (die einen Stromdurchgang durch die Komponenten hervorrufen) von Bedeutung für Funktion und Lebensdauer der Wälzlager.
Eine Materialklasse, die sich bezüglich beider Anforderungen günstig verhalten könnte, sind kohlenstoffbasierte Dünnschichten.
Es soll das Gesamtsystem aus Wälzlager, Beschichtung und Schmierstoff aus elektrischer und tribologischer Sicht betrachtet werden, welches die Disziplinen Werkstoffkunde, Elektrotechnik, Tribologie und Maschinenelemente mit einschließt.
Die Arbeit soll im Sinne einer Potentialanalyse Wegbereiter für ein mögliches, anschließendes Forschungsprojekt sein und wird in Kooperation mit dem Österreichischen Kompetenzzentrum für Tribologie - AC2T research GmbH - in Wiener Neustadt durchgeführt.

Inhalt und Ziel:

  • Erheben des Stands der Technik: tribologische Schichten bei Wälzlagern allgemein sowie speziell mit elektrisch günstigem Verhalten (isolierend, o. schadensfrei bei Stromdurchgang)
  • Erarbeiten einer Prüfkette – vom tribologischen Prinzipversuch bis zum Wälzlagerversuch mit anwendungsnahen Beanspruchungen. Fokus auf Infrastruktur am IME und bei AC2T
  • Auswählen geeigneter Beschichtungen
  • Durchführen oder Begleitung von Versuchen zur Validierung potentiell geeigneter Beschichtungen
  • Darstellung der Ergebnisse, daraus abgeleitet Empfehlungen für die weitere Vorgehensweise

Beginn: ab sofort
Bezahlung: nach Vereinbarung
Kontakt: Assoc. Prof. DI Dr. techn. Michael Bader, Tel. 0316 873-7366, michael.badernoSpam@tugraz.at

Kontakt
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Michael Bader
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.

Institut für Maschinenelemente und Entwicklungsmethodik
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