AT525054A4

AT525054A4 - Vorrichtung zur simulation des mechanischen verhaltens eines prüflings

Info

Publication number: AT525054A4
Application number: ATA50783/2021A
Authority: AT
Inventors: Mauthner Wolfgang; Foubert Ing Stefan; Propst Mario; Fleissner Bsc Ing Daniel
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-12-15
Also published as: DE102022125284A1; AT525054B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Simulation des mechanischen Verhaltens eines Prüflings insbesondere eines Elektromotors insbesondere zur Verwendung an einem Prüfstand, wobei die Vorrichtung (1) eine Anschlusseinheit zur Verbindung mit dem Prüfstand, eine Rotorattrappe (20) und eine Statorattrappe (10) aufweist, wobei die Rotorattrappe (20) innerhalb der Statorattrappe (10) verdrehbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Simulation des mechanischen Verhaltens eines Prüflings insbesondere eines Elektromotors insbesondere zur Verwendung an

einem Prüfstand.

Üblicherweise werden Prüfstände für Prüflinge, wie insbesondere Elektromotoren zukunftssicher für höhere Drehzahlen als die Maximaldrehzahl der zum Zeitpunkt der Installation des Prüfstandes verfügbaren Elektromotoren ausgelegt. Die notwendigen Laufversuche für die Verifikation der Spezifikationen wird üblicherweise mit Elektromotoren durchgeführt, die eine geringere zulässige Maximaldrehzahl als der Prüfstand haben. Als Prüfling kommen hier eine Vielzahl an zu prüfenden Vorrichtungen, wie beispielsweise Elektromotoren, Generatoren,

Kompressoren, Pumpen und Ähnliches in Frage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Verifikation eines Prüfstands und dessen Installationsprozesses

anzugeben.

Die obige Aufgabe wird durch den Einsatz einer Vorrichtung zur Simulation des mechanischen Prüflings, insbesondere eines Elektromotors erfüllt. Um die Sicherheit bei derartigen Abnahmemessungen zu erhöhen und auch das Durchfahren von höheren Drehzahlbereichen zu ermöglichen, weist die Vorrichtung eine Anschlusseinheit zur Verbindung mit dem Prüfstand, eine Rotorattrappe und eine Statorattrappe auf, wobei die Rotorattrappe innerhalb der Statorattrappe

verdrehbar angeordnet ist.

Unter einem Prüfling versteht sich hier beispielsweise ein Elektromotor, der zur Prüfung an einem Prüfstand bestimmt ist. Beispielsweise kann es sich sogar um zum Zeitpunkt der Installation des Prüfstandes noch nicht verfügbare Prüflinge, insbesondere Elektromotoren, welche insbesondere eine höhere zulässige Maximaldrehzahl zulassen, handeln, die in der Zukunft verfügbar sein werden und für die das Prüfsystem ausgelegt wird. Es ist unter einem Prüfling aber auch der für die zukünftigen Tests auf dem Prüfstand vorgesehene Prüfling insbesondere Elektromotor zu verstehen, der bereits verfügbar ist.

Die Rotorattrappe und die Statorattrappe weisen zusammen mit den angeordneten Massenelementen den gleichen Schwerpunkt und das gleiche Trägheitsmoment auf, wie der Stator und der Rotor eines Prüflings.

Es ist günstig, wenn die Statorattrappe und/oder die Rotorattrappe eine Aufnahme für zumindest ein Massenelement aufweisen/aufweist und das zumindest eine Massenelement entfernbar an der Aufnahme angeordnet ist, wobei das Massenelement als Statorattrappenelement und/oder als Rotorattrappenelement

ausgeführt sind/ist.

Unter einem Massenelement versteht sich hier ein Gewicht mit einem definierten Schwerpunkt und einer definierten Masse, als auch eine Schwungscheibe mit

definiertem Trägheitsmoment und definiertem Schwerpunkt.

Das Massenelement beziehungsweise die Massenelemente können idealerweise beliebig ausgetauscht und erweitert werden. Dabei sind Rotorattrappenelemente an der Aufnahme der Rotorattrappe angeordnet und Statorattrappenelemente sind an

der Aufnahme der Statorattrappe angeordnet.

Um auch realitätsnahe Unwuchtkräfte abbilden zu können, ist es günstig, wenn die Vorrichtung zumindest ein Unwuchtelement aufweist, das entfernbar am

Massenelement - vorzugsweise dem Rotorattrappenelement - angeordnet ist.

Dies ist vorteilhafterweise derart möglich, dass das Massenelement vorzugsweise das Rotorattrappenelement mehrere Gewindebohrungen aufweist in denen zumindest ein Unwuchtelement angeordnet ist. So kann die Unwucht und eine daraus resultierende Unwuchtkraft durch Entfernen, Hinzufügen und Versetzen der Unwuchtelemente beliebig verändert werden.

Es ist günstig, wenn die Statorattrappe und/oder die Rotorattrappe mit Winkelversatz an der Aufnahme anordenbar sind/ist, wobei der Winkelversatz vorzugsweise durch beigelegte Distanzstücke erreicht wird. Dadurch kann auch der ungünstige Fall eines mit Winkelversatz angeordneten Prüflings beziehungsweise

Elektromotors imitiert werden.

Um auch Achsversatz darstellen zu können, ist in einer besonderen Ausführung der

Vorrichtung vorgesehen, dass die Statorattrappe und/oder die Rotorattrappe

exzentrisch an der Anschlusseinheit zur Verbindung mit dem Prüfstand, vorzugsweise an einer Anschlussplatte anordenbar sind/ist. Die Statorattrappe weist dafür vorzugsweise einen kleineren Außendurchmesser auf als die

Ausnehmung der Aufnahme.

Zur Nachbildung einer Kühlung oder einer Schmierung eines Prüflings ist es günstig, wenn die Rotorattrappe eine Rotorwelle aufweist, die mit der Anschlusswelle drehfest und lösbar verbunden ist, wobei die Rotorwelle als Welle ausgeführt ist, wobei die Welle vorzugsweise eine Anschlussmöglichkeit für Kühloder Schmiermittel aufweist.

Es ist günstig, wenn zumindest eine erste Aufnahme für zumindest ein erstes Massenelement mit zumindest einem Massenelement an einem Ende der Rotorwelle angeordnet ist oder anordenbar ist und zumindest eine zweite Aufnahme für zumindest ein zweites Massenelement mit zumindest einem Massenelement an

einem anderen Ende der Rotorwelle angeordnet ist oder anordenbar ist.

Es ist vorteilhaft, wenn an der Rotorwelle zumindest eine Montagemöglichkeit für einen Rotor eines Drehzahlaufnehmers und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen Temperatursensor vorgesehen ist. Dadurch kann das Verhalten einer Prüflingsattrappe - vorzugsweise einer Motorattrappe - genau überwacht

werden.

Dies wird ebenfalls erreicht, wenn an zumindest einer Lagerstelle zwischen

Rotorattrappe und Statorattrappe ein Temperatursensor vorgesehen ist.

In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass zumindest einen Massenelement vorgesehen ist, welches zur Verschiebung des Schwerpunkts der Statorattrappe inklusive Rotorattrappe relativ zur Anschlusseinheit beziehungsweise

relativ zu dem Prüfstand vorgesehen ist.

In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass zumindest ein Ausrichtungselement zur Ausrichtung der Statorattrappe inklusive Rotorattrappe

vorgesehen ist.

Um noch flexibler auf die an die Vorrichtung gestellten Anforderungen reagieren zu können, ist es günstig, wenn die Statorattrappe eine Aufnahme für mehrere

aneinander stapelbare Massenelemente aufweist. Dadurch kann die Vorrichtung

einfach und schnell je nach Bedarf erweitert werden.

Es ist günstig, wenn die Massenelemente der Rotorattrappe als Schwungscheiben

ausgeführt sind.

In weiterer Folge wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden

Ausführungsbeispiels in den Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ansicht;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Schnitt entlang einer Längsebene;

Fig. 3 die Vorrichtung ohne Anschlusswelle; und

Fig. 4 die Vorrichtung ohne Anschlusswelle und ohne Anschlussplatte.

In Fig. 1 ist eine erste Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Diese Vorrichtung 1 weist zum Anschluss an einen nicht näher gezeigten Prüfstand eine Anschlussplatte 2 auf. Über die Anschlussplatte 2 wird die Vorrichtung 1 drehfest mit dem Prüfstand verbunden. Durch die Anschlusspatte 2 hindurch reicht hier eine Anschlusswelle 3. Diese ist mit einer Welle 4 formschlüssig drehfest verbunden (Fig. 2). Über diese Anschlusswelle 3 wird die Drehbewegung eines Antriebs des nicht näher gezeigten Prüfstands auf die Vorrichtung 1 weitergegeben. Die Vorrichtung 1 dient dabei der Simulation des Prüflings - vorzugsweise eines Elektromotors an

dem Prüfstand.

An der Anschlussplatte 2 ist eine Aufnahme 11 einer Statorattrappe 10 mittels Schrauben 5 befestigt. An der Statorattrappe 10 sind hier in der gezeigten Ausführung acht Massenelemente angeordnet. Diese werden hier als Statorattrappenelemente 12 bezeichnet. Diese Statorattrappenelemente 12 sind an der Aufnahme 11 befestigt. Die gesamte Aufnahme 11 kann mithilfe eines Ausrichtungselements 14 oder mehrerer Ausrichtungselemente 14 mit Stellschrauben entlang der Anschlussplatte 2 ausgerichtet werden. In der gezeigten Ausführung sind vier Ausrichtungselemente 14 vorgesehen. Mit einem optional

vorgesehenen Deckel 15 ist die Statorattrappe 10 verschließbar.

Die Statorattrappenelemente 12 dienen als zusätzliche Masse.

In Fig. 2 ist in dem Schnitt erkennbar, dass die Welle 4 mit Lagern innerhalb der Statorattrappe 10 drehbar gelagert ist, wobei die Lager hier als Kugellager ausgeführt sind. Zur Überwachung der Kugellager ist zumindest ein Temperatursensor innerhalb einer Lagerstelle 6 oder an einem Lager vorgesehen.

Die Welle 4 ist drehfest mit einer Aufnahme 21 zu einer Rotorattrappe 20 verbunden. An der Welle 4 ist in einer besonderen Ausführung ein Rotor eines

Drehzahlaufnehmers angeordnet.

Die Aufnahme 21 weist in dieser Ausführung konzentrische Gewindebohrungen auf, die zur Befestigung von Massenelementen, nämlich Rotorattrappenelemente 22

dienen.

Innerhalb der Gewindebohrungen können auch Unwuchtelemente angeordnet werden. Diese Unwuchtelemente können beispielsweise Wurmschrauben bilden, die in die Gewindebohrungen eingeschraubt werden.

Ein Rotorattrappenelement 22 ist an einer ersten Aufnahme 21 an einem zur Anschlusswelle 3 gewandten Ende a angeordnet. An einem zweiten Ende b, das von der Anschlusswelle 3 abgewandt ist, ist an einer zweiten Aufnahme 21 ein weiteres Rotorattrappenelement 22 vorgesehen.

Über Abdrückschrauben 23 wird eine Demontage oder das Aufbringen einer winkeligen Fehlausrichtung erleichtert. Mit Hilfe der Abdrückschrauben 23 können Ausrichtplättchen zum Einstellen einer winkeligen Fehlausrichtung leichter

eingesetzt werden.

In Fig. 3 ist die Vorrichtung 1 ohne Anschlusswelle 3 gezeigt. Dabei ist eine

Anschlussmöglichkeit 7 für Flüssigkeiten wie Kühlmittel an der Welle 4 erkennbar.

Fig. 4 zeigt die Statorattrappe 10 mit radial innerhalb angeordneter Rotorattrappe 20 an der Welle 4.

Zur Durchführung einer Abnahmemessung wird nun die Prüflingsattrappe mit einem

Prüfstand über die Anschlusseinheit mit der Anschlusswelle 3 und der

Anschlussplatte 2 verbunden. Dabei werden die gewünschten Eigenschaften des Prüflings mit der Vorrichtung 1 nachgebildet. Es werden entsprechend dem Prüfling Rotorattrappenelemente 22 und Statorattrappenelemente 12 an den Aufnahmen 21, 11 angeordnet und die Aufnahme 12 der Statorattrappe 10 mit den Ausrichtungselementen 14 positioniert. Bei gewünschtem Versatz wird die Statorattrappe 10 mit den Ausrichtungselementen 14 dementsprechend angeordnet. Bei gewünschtem Winkelversatz werden nicht näher gezeigte Keile

beigelegt und fixiert.

Der Rotorattrappe 20 werden bei gewünschter Unwucht noch Unwuchtelemente

zugefügt.

Anschließend wird der Versuch auf dem Prüfstand mit gleichzeitiger Messung durchgeführt. Hierbei werden beispielsweise Schwingungen des Prüfstands ermittelt und bestimmt, ob diese innerhalb eines erlaubten Bereichs auftreten und eine Maximalamplitude nicht überschritten wird.

AP

30.09.2021

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung (1) zur Simulation des mechanischen Verhaltens eines Prüflings insbesondere eines Elektromotors insbesondere zur Verwendung an einem Prüfstand, wobei die Vorrichtung (1) eine Anschlusseinheit zur Verbindung mit dem Prüfstand, eine Rotorattrappe (20) und eine Statorattrappe (10) aufweist, wobei die Rotorattrappe (20) innerhalb der Statorattrappe (10) verdrehbar angeordnet ist.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorattrappe (10) und/oder die Rotorattrappe (20) eine Aufnahme (11; 21) für zumindest ein Massenelement aufweist und das zumindest eine Massenelement entfernbar an der Aufnahme (11;21) angeordnet ist, wobei das Massenelement als Statorattrappenelement (12) und/oder als

Rotorattrappenelement (22) ausgeführt ist/sind.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest ein Unwuchtelement aufweist, das entfernbar am Massenelement - vorzugsweise dem Rotorattrappenelement (22) - angeordnet

ist.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenelement - vorzugsweise das Rotorattrappenelement (22) - mehrere Gewindebohrungen aufweist in denen zumindest ein Unwuchtelement

angeordnet ist.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorattrappe (10) und/oder die Rotorattrappe (20) mit Winkelversatz an der Aufnahme (11; 21) anordenbar sind/ist, wobei der Winkelversatz vorzugsweise durch beigelegte Distanzstücke erreicht wird.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorattrappe (10) und/oder die radial innerhalb der Statorattrappe (10) angeordneter Rotorattrappe (20) exzentrisch an der Anschlusseinheit zur Verbindung mit dem Prüfstand - vorzugsweise an einer

Anschlussplatte (2) anordenbar sind/ist.

11.

12.

13.

8

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorattrappe (20) eine Rotorwelle aufweist, die mit der Anschlusswelle (3) drehfest und lösbar verbunden ist, wobei die Rotorwelle als Welle (4) ausgeführt ist, die vorzugsweise eine Anschlussmöglichkeit (7) für Flüssigkeiten wie Kühlmittel und/oder Schmiermittel aufweist.

Vorrichtung(1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Aufnahme (21) für zumindest ein erstes Massenelement mit zumindest einem Massenelement an einem Ende (a) der Rotorwelle angeordnet ist oder werden kann und zumindest eine zweite Aufnahme (21) für zumindest ein zweites Massenelement mit zumindest einem Massenelement an einem anderen Ende (b) der Rotorwelle angeordnet ist oder

werden kann.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rotorwelle zumindest eine Montagemöglichkeit für einen Rotor eines Drehzahlaufnehmers und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder

einen Temperatursensor vorgesehen ist.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Lagerstelle (6) zwischen Rotorattrappe (20) und

Statorattrappe (10) ein Temperatursensor vorgesehen ist.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ausrichtungselement (14) zur Ausrichtung der Statorattrappe inklusive Rotorattrappe relativ zur Aufnahmeeinheit vorgesehen ist.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorattrappe (10) eine Aufnahme (11) für mehrere aneinander stapelbare Massenelemente zur Verschiebung des Schwerpunkts der Vorrichtung aufweist.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenelemente der Rotorattrappe als Schwungscheiben ausgeführt sind.