AT525716A1 - DYNAMIC TEST BENCH FOR DUT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen dynamischen Prüfstand (1) für Prüflinge (2), insbesondere Motoren, Antriebsstränge, Getriebe oder Fahrzeuge, mit einer Leistungsbremse (3) mit zumindest einer über mindestens ein Wälzlager (4) in einem Gehäuse (5) gelagerten Welle (6), wobei das Wälzlager (4) zumindest einen inneren Laufring (41), zumindest einen äußeren Laufring (42) und eine Mehrzahl von zwischen dem inneren Laufring (41) und dem äußeren Laufring (42) angeordneten, insbesondere kugelförmigen, kegelförmigen oder zylindrischen, Wälzkörpern (43) aufweist. Um die Übertragung von Schwingungen zwischen der Welle (6) und dem Gehäuse (5) der Leistungsbremse (3) wirksam und dauerhaft zu vermindern, ist vorgesehen, dass zwischen der Welle (6) und dem Gehäuse (5) zumindest ein Quetschfilmdämpfer (8) angeordnet ist, der zumindest einen mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsraum (80) aufweist.The invention relates to a dynamic test stand (1) for test specimens (2), in particular engines, drive trains, transmissions or vehicles, with a power brake (3) with at least one shaft (6) mounted in a housing (5) via at least one roller bearing (4). ), wherein the roller bearing (4) has at least one inner race (41), at least one outer race (42) and a plurality of, in particular spherical, conical or cylindrical, arranged between the inner race (41) and the outer race (42), Has rolling elements (43). In order to effectively and permanently reduce the transmission of vibrations between the shaft (6) and the housing (5) of the power brake (3), at least one squeeze film damper (8) is provided between the shaft (6) and the housing (5). is arranged, which has at least one damping chamber (80) filled with a damping liquid.
Description
Die Erfindung betrifft einen dynamischen Prüfstand für Prüflinge, insbesondere für Motoren, Antriebsstränge, Getriebe oder Fahrzeuge, mit einer Leistungsbremse mit zumindest einer über mindestens ein Wälzlager in einem Gehäuse gelagerten Welle, wobei das Wälzlager zumindest einen inneren Laufring, zumindest einen äußeren Laufring und eine Mehrzahl von zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordneten - insbesondere kugelförmigen oder kegelförmigen oder zylindrischen - Wälzkörpern aufweist. Weiters betrifft die Erfindung eine The invention relates to a dynamic test stand for test specimens, in particular for engines, drive trains, transmissions or vehicles, with a power brake with at least one shaft mounted in a housing via at least one roller bearing, the roller bearing having at least one inner race, at least one outer race and a plurality of arranged between the inner race and the outer race - has rolling elements - in particular spherical or conical or cylindrical. The invention also relates to a
Leistungsbremse für diesen Prüfstand. Dynamometer for this test stand.
Auf dynamischen Prüfständen für Prüflinge - wie zum Beispiel Motoren, Antriebsstränge, Getriebe oder gesamte Fahrzeuge - ist es das primäre Ziel, dem Prüfling jene Belastungszustände zu vermitteln, die im realen Einsatz, zum Beispiel beim Betrieb eines Fahrzeuges mit einem Motor bzw. Antriebsstrang auf der Straße, auftreten. Die Belastung des Prüflings erfolgt dabei in der Regel mit einer Eintriebsbzw. Belastungsmaschine (Leistungsbremsen bzw. Dynamometer) in Form von On dynamic test benches for test items - such as engines, drive trains, transmissions or entire vehicles - the primary goal is to convey to the test item those load conditions that occur in real use, for example when operating a vehicle with an engine or drive train on the street, occur. The test item is usually loaded with a drive or Loading machine (dynamometers or dynamometers) in the form of
Elektromotoren. electric motors.
Aus der JP S61124844 A ist ein Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge bekannt, welcher zur Verminderung der Geräuschabstrahlung zwischen Lagerkäfig und Lagerkörper Dämpfungsmaterial aus synthetischem Harz aufweist. Nachteilig ist, dass derartige Dämpfungsmaßnahmen leicht verschleißen oder beschädigt werden können, was sich nachteilig auf die Dämpfungsfunktion auswirkt. JP S61124844 A discloses a roller dynamometer for motor vehicles which has damping material made of synthetic resin to reduce the noise emission between the bearing cage and the bearing body. The disadvantage is that such damping measures can easily wear out or be damaged, which has a negative effect on the damping function.
Es ist bekannt, Wälzlager mit sogenannten Quetschfilmdämpfern (Squeeze Film Dampfer) auszustatten, um die Übertragung von Schwingungen zu vermeiden bzw. um Schwingungen zu dämpfen. Insbesondere werden Quetschfilmdämpfer eingesetzt, um Schwingungen bei schnell drehenden Maschinenteilen wie Gasturbinen oder Flugzeugaggregaten zu dämpfen. Squeeze Film Dämpfer weisen einen Dämpfungsraum auf, welcher mit einer unter Druck stehenden Dämpfungsflüssigkeit gefüllte ist. Quetschfilmdämpfer sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen EP 2643601 A1, EP 1170520 A2, EP 3002434 A1, EP 3228886 A1, EP 3453912 A1, EP 1431600 A1, EP 3260718 A1, US 2002/0067871 A1, It is known to equip roller bearings with so-called squeeze film dampers (squeeze film dampers) in order to avoid the transmission of vibrations or to dampen vibrations. In particular, squeeze film dampers are used to dampen vibrations in high-speed machine parts such as gas turbines or aircraft assemblies. Squeeze film dampers have a damping chamber that is filled with damping fluid under pressure. Squeeze film dampers are known, for example, from the publications EP 2643601 A1, EP 1170520 A2, EP 3002434 A1, EP 3228886 A1, EP 3453912 A1, EP 1431600 A1, EP 3260718 A1, US 2002/0067871 A1,
US 4,175,803 A, US 4429923 A oder US3,756,672 A, US 4440456 A oder EP 2110519 A2 bekannt. US 4,175,803 A, US 4,429,923 A or US 3,756,672 A, US 4,440,456 A or EP 2110519 A2.
Bei konventionellen dynamischen Prüfständen wurde bisher aus rotordynamischer Sicht ein Einsatz von Quetschfilmdämpfern nicht für notwendig erachtet und nicht in Erwägung gezogen. Insbesondere beim Einsatz dynamischen Prüfständen von Hochleistungsmaschinen hat sich allerdings gezeigt, dass konventionelle Dämpfungsmaßnahmen, beispielsweise durch Einsatz von speziellen Werkstoffen In conventional dynamic test benches, the use of squeeze film dampers was not considered necessary from a rotordynamic point of view and was not considered. In particular when using dynamic test benches for high-performance machines, however, it has been shown that conventional damping measures, for example through the use of special materials
nicht ausreichen. not suffice.
Aufgabe der Erfindung ist es bei einem dynamische Prüfstand der eingangs genannten Art zuverlässig und dauerhaft die Übertragung von Schwingungen The object of the invention is the reliable and permanent transmission of vibrations in a dynamic test stand of the type mentioned
zwischen Welle und Gehäuse wirksam und dauerhaft zu vermindern. between shaft and housing effectively and permanently.
Erfindungsgemäß wird die Lösung der gestellten Aufgabe bei einem dynamischen Prüfstand der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass zwischen der Welle und dem Gehäuse zumindest ein Quetschfilmdämpfer angeordnet ist, der zumindest einen mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsraum According to the invention, the solution to the problem set is achieved in a dynamic test stand of the type mentioned in that at least one squeeze film damper is arranged between the shaft and the housing, which has at least one damping chamber filled with a damping fluid
aufweist. having.
Der Quetschfilmdämpfer vermindert wirkungsvoll und dauerhaft die Übertragung von Schwingungen zwischen der Welle und dem Gehäuse. The squeeze film damper effectively and permanently reduces the transmission of vibrations between the shaft and the housing.
In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Quetschfilmdämpfer zwischen dem äußeren Laufring, und dem Gehäuse angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der zumindest eine Quetschfilmdämpfer zwischen einer den äußeren Laufring des Wälzlagers umgebenden Lagerhülse und dem Gehäuse angeordnet ist. Dies Ausführung erlaubt In a structurally simple variant of the invention, it is provided that the squeeze film damper is arranged between the outer race and the housing. It is particularly advantageous if the at least one squeeze film damper is arranged between a bearing sleeve surrounding the outer race of the roller bearing and the housing. This execution allows
einen einfachen Ein- und Ausbau des Wälzlagers. easy installation and removal of the rolling bearing.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dämpfungsraum über zumindest eine Druckleitung mit einem hydraulischen Druckerzeuger strömungsverbunden ist oder mit einem - vorzugsweise externen hydraulischen Druckerzeuger strömungsverbindbar ist. Der Druckerzeuger ist dabei in einer Ausführungsvariante der Erfindung insbesondere ausschließlich mit dem Dämpfungsraum verbunden oder verbindbar. Einer weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der hydraulische Druckerzeuger außer mit dem Dämpfungsraum auch mit anderen hydraulischen Komponenten, beispielsweise hydrostatische Lagerungen von Getrieben oder hydrostatische Lagerungen einer Pendelmaschine verbunden oder verbindbar ist. Dadurch, dass ein Druckerzeuger In one embodiment variant of the invention, it is provided that the damping chamber is flow-connected via at least one pressure line to a hydraulic pressure generator or can be flow-connected to a—preferably external—hydraulic pressure generator. In one embodiment of the invention, the pressure generator is or can be connected exclusively to the damping chamber. A further variant of the invention provides that the hydraulic pressure generator is or can be connected not only to the damping chamber but also to other hydraulic components, for example hydrostatic bearings of transmissions or hydrostatic bearings of a pendulum machine. Because a pressure generator
für mehrere Verwendungszwecke vorgesehen ist, lassen sich Synergieeffekte intended for several purposes, synergy effects can be achieved
nutzen. to use.
Der Druckerzeuger ist vorteilhafterweise über zumindest eine Druckleitung mit The pressure generator is advantageously connected via at least one pressure line
einem hydraulischen Druckerzeuger strömungsverbindbar. flow-connectable to a hydraulic pressure generator.
Wegen der zusätzlichen Ölversorgung ist ein höherer Aufwand bei der Ausführung und bei der Auslegung, insbesondere durch Einbeziehung von Berechnungsmethoden wie FEM (Finite-Elemente-Methode), CFD (ComputationalFluid-Dynamics) oder dergleichen, erforderlich, weshalb Quetschfilmdämpfer bisher bei Leistungsbremsen nicht eingesetzt wurden. Demgegenüber stehen allerdings Because of the additional oil supply, more effort is required in the execution and in the design, in particular due to the inclusion of calculation methods such as FEM (Finite Element Method), CFD (Computational Fluid Dynamics) or the like, which is why squeeze film dampers have not been used in power brakes to date . On the other hand, however
folgende Vorteile: the following advantages:
° Schwingungsreduktion; ° vibration reduction;
° Robuster gegen Fehlstellungen (durch Fehlanwendungen oder Prüflingsschaden); ° More robust against misalignments (due to misuse or test specimen damage);
° Robuster gegen Fehlzusammenbau (selbstständige radiale Ausrichtung des Lagers im Film); ° More robust against incorrect assembly (independent radial alignment of the bearing in the film);
° Sicherstellen der Loslagerfunktion unabhängig von zum Beispiel Korrosion, Temperaturungleichheiten zwischen Gehäuse und Wälzlager; ° Ensuring the floating bearing function independent of, for example, corrosion, temperature inequalities between the housing and the roller bearing;
° Elektrische Entkopplung des Wälzlagers. ° Electrical decoupling of the rolling bearing.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der nicht einschränkenden Fig. näher The invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting figures
erläutert. Darin zeigen schematisch explained. In it show schematic
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen dynamischen Prüfstand und 1 shows a dynamic test stand according to the invention and
Fig. 2 ein Wälzlager einer Leistungsbremse des dynamischen Prüfstandes. 2 shows a roller bearing of a power brake of the dynamic test bench.
Fig. 1 zeigt einen dynamischen Prüfstand 1 für Prüflinge 2, beispielsweise für Motoren, Antriebsstränge, Getriebe oder Fahrzeuge. Der dynamische Prüfstand 1 weist eine Leistungsbremse 3 (Dynamometer) mit zumindest einer über mindestens ein Wälzlager 4 in einem Gehäuse 5 der Leistungsbremse 3 gelagerten Welle 6 auf, welche über eine Kupplung 7 mit dem Prüfling 2 drehfest verbunden ist. 1 shows a dynamic test bench 1 for test specimens 2, for example for engines, drive trains, transmissions or vehicles. The dynamic test bench 1 has a dynamometer 3 (dynamometer) with at least one shaft 6 mounted in a housing 5 of the dynamometer 3 via at least one roller bearing 4, which shaft is non-rotatably connected to the test specimen 2 via a clutch 7.
Fig. 2 zeigt ein Wälzlager 4 zur Lagerung der Welle 5 der Leistungsbremse 3. Das Fig. 2 shows a roller bearing 4 for supporting the shaft 5 of the dynamometer 3. The
Wälzlager ist beispielsweise als Kugellager oder Rollenlager ausgebildet und weist Rolling bearing is designed and has, for example, as a ball bearing or roller bearing
zumindest einen inneren Laufring 41, zumindest einen äußeren Laufring 42 und eine Mehrzahl von zwischen dem inneren Laufring 41 und dem äußeren Laufring 42 angeordneten - insbesondere kugelförmigen oder zylindrischen - Wälzkörpern 43 at least one inner race 41, at least one outer race 42 and a plurality of - in particular spherical or cylindrical - rolling elements 43 arranged between the inner race 41 and the outer race 42
auf. on.
Der äußere Laufring 42 des Wälzlagers 4 ist von einer Lagerhülse 44 umgeben. The outer race 42 of the roller bearing 4 is surrounded by a bearing sleeve 44 .
Zwischen der Lagerhülse 44 und dem Gehäuse 5 der Leistungsbremse 3 ist zumindest ein Quetschfilmdämpfer 8 angeordnet, der zumindest einen mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsraum 80 aufweist. Der ringförmig die Lagerhülse 44 umgebende Dämpfungsraum 80 ist seitlich mittels zweier Dichtungselemente 81, 82 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Die Dichtelemente 81, 82 können beispielsweise O-Ringe sein. Alternativ zu Dichtungselemente 81, 82 können auch dichtende Presspassungen zwischen Lagerhülse 44 und Gehäuse 5 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Dämpfungsraum 80 beispielsweise in die Lagerhülse 44 und/oder in das Gehäuse 5 At least one squeeze film damper 8 is arranged between the bearing sleeve 44 and the housing 5 of the power brake 3, which has at least one damping chamber 80 filled with a damping fluid. The damping chamber 80 annularly surrounding the bearing sleeve 44 is sealed off from the environment at the side by means of two sealing elements 81, 82. The sealing elements 81, 82 can be O-rings, for example. As an alternative to sealing elements 81, 82, sealing press fits between bearing sleeve 44 and housing 5 can also be provided. In this case, the damping chamber 80 can be inserted, for example, in the bearing sleeve 44 and/or in the housing 5
als Ringraum eingeformt sein. be formed as an annular space.
Über zumindest eine Druckleitung 9 ist der Dämpfungsraum 80 mit einem externen hydraulischen Druckerzeuger 90 strömungsverbunden oder strömungsverbindbar. Über die Druckleitung 9 wird eine Dämpfungsflüssigkeit in den Dämpfungsraum 80 gefördert und unter Druck gehalten, wobei zwischen dem Druckerzeuger 90 und dem Druckraum 80 ein Rückschlagventil 91 angeordnet sein kann. Die Lagerhülse 44 ist nur über die im Dämpfungsraum 80 angeordnete Dämpfungsflüssigkeit und die Dichtungselemente 81, 82 mit dem Gehäuse 5 verbunden, wodurch eine Übertragung von Schwingungen zwischen Welle 6 und dem Gehäuse 5 wirksam The damping chamber 80 is flow-connected or can be flow-connected to an external hydraulic pressure generator 90 via at least one pressure line 9 . A damping fluid is conveyed into the damping chamber 80 via the pressure line 9 and is kept under pressure, it being possible for a check valve 91 to be arranged between the pressure generator 90 and the pressure chamber 80 . The bearing sleeve 44 is only connected to the housing 5 via the damping fluid arranged in the damping chamber 80 and the sealing elements 81, 82, as a result of which vibrations are effectively transmitted between the shaft 6 and the housing 5
vermindert wird. is diminished.
Durch den Quetschfilmdämpfer 8 Through the squeeze film damper 8
e werden weniger Schwingungen in den Rotor der Leistungsbremse 3 eingeleitet; e fewer vibrations are introduced into the rotor of the power brake 3;
e Wird ein besseres Dämpfungsverhalten in harschen Betriebsbedingungen erreicht; e Better damping behavior is achieved in harsh operating conditions;
e ist die Leistungsbremse robuster gegen Fehlstellungen, beispielsweise durch e the dynamometer is more robust against misalignments, for example due to
Fehlanwendungen oder Prüflingsschaden; Misuse or damage to the test specimen;
e ist die Leistungsbremse robuster gegen Fehlzusammenbau, da eine selbständige radiale Ausrichtung des Lagers im Quetschfilm erfolgt; e the dynamometer is more robust against incorrect assembly, since the bearing is radially aligned independently in the squeeze film;
e Wird die Loslagerfunktion unabhängig von Korrosion, Temperaturungleichheiten zwischen Gehäuse und Lager sichergestellt; e Is the non-locating bearing function ensured regardless of corrosion, temperature inequalities between the housing and the bearing;
e Wird auf einfache Weise eine elektrische Entkoppelung (=Isolierung) des Lagers - insbesondere bei Elektromotorprüfständen - erreicht; e Is an electrical decoupling (=insulation) of the bearing achieved in a simple manner, particularly in the case of electric motor test benches;
e werden geringere Lagertemperaturen erzielt. e lower storage temperatures are achieved.
Ein weiterer Vorteil ist, dass größere Toleranzen zwischen der Lagerhülse 44 und dem Gehäuse 5 zugelassen werden können, wodurch die Fertigung vereinfacht A further advantage is that greater tolerances can be permitted between the bearing sleeve 44 and the housing 5, which simplifies manufacture
wird, becomes,
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