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Die Erfindung betrifft einen Lagerprüfstand zur Durchführung von Messungen an einem Abgasturboladerlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Messung eines Abgasturboladerlagers mit Hilfe des Lagerprüfstandes zur Durchführung von Messungen an einem Abgasturboladerlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art.
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Es sind Lagerprüfstände zur Durchführung von Messungen eines Radial- oder Axiallagers bekannt, wobei diese Lager grundsätzlich unabhängig und losgelöst von ihrer Einsatzperipherie, wie bspw. Gehäuse, mit Hilfe dieser Lagerprüfstände vermessen werden. Diese Lagerprüfstände weisen Simulationsvorrichtungen auf zur Simulierung von Axial- oder Radialkräften, denen im Realbetrieb die Lager ausgesetzt sind. Allerdings liegt dennoch oftmals eine Differenz zwischen den Reibungszuständen der mit Hilfe dieser Lagerprüfstände vermessenen Lagern und den entsprechenden Reibungszuständen in den Lagern im Realbetrieb vor, da die Einsatzperipherie nur unzureichend abgebildet ist und somit die im Realbetrieb auftretenden hydrodynamischen Zustände nur unzureichend abbildbar sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lagerprüfstand zur Durchführung von Messungen an einem Abgasturboladerlager, mit dessen Hilfe die Einsatzperipherie abbildbar ist sowie ein Verfahren zur Vermessung eines Abgasturboladerlagers mit Hilfe des Lagerprüfstandes bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Lagerprüfstand zur Durchführung von Messungen an einem Abgasturboladerlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Vermessung eines Lagers mit Hilfe des Lagerprüfstandes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
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Der Lagerprüfstand zur Durchführung von Messungen an einem Abgasturboladerlager, mit einer drehbar gelagerten Verbindungswelle, wobei die Verbindungswelle mit Hilfe eines Antriebmotors antreibbar ist, weist ein Abgasturboladermodul auf, wobei das Abgasturboladermodul ein mit Hilfe des Abgasturboladerlagers gelagertes Laufzeug eines Abgasturboladers aufnehmbar gestaltet ist, und eine Welle des Laufzeugs mit der Verbindungswelle koppelbar ist.
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Üblicherweise werden Lager eines Laufzeugs von Abgasturboladern unabhängig vom gesamten, im Abgasturbolader zum Einsatz kommenden Laufzeug in Einzeluntersuchungen vermessen. Dabei wird das Lager auf einer drehbaren Versuchswelle positioniert, wobei diese Versuchswelle mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben wird. Die Einsatzperipherie des Lagers, das heißt, das Laufzeug selbst, weitere Lager, welche im Realbetrieb abstützend wirken, ein Lagerabschnitt, in welchem das Lager und das Laufzeug aufgenommen sind, usw. werden nicht abgebildet.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Abgasturboladermoduls ist es realisierbar, ein Lager eines Laufzeugs eines Abgasturboladers zu prüfen, unter den Bedingungen, wie es in einem Abgasturbolader im Realbetrieb zum Einsatz kommt. Dies ist insofern von Vorteil, da die das Laufzeug im realen Abgasturbolader drehbar lagernden Abgasturboladerlager im Zusammenspiel mit ihrer Einsatzperipherie prüfbar sind, so dass von realen Bedingungen bei der Vermessung auszugehen ist. Dies führt zu unverfälschten Messergebnissen, so dass mit Hilfe dieser Ergebnisse optimale Bedingungen für die Entwicklung eines wirkungsgradoptimierten Abgasturboladers geschaffen sind.
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Des Weiteren können zu einer Absicherung der Abgasturboladerlager mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lagerprüfstandes auch Messungen durchgeführt werden, deren Randbedingungen wie bspw. Drehzahl der Welle, Schmiermitteltemperatur oder Schmiermittelvolumenstrom, weit oberhalb oder unterhalb der üblichen Betriebsrandbedingungen liegen, so dass auch neue Erkenntnisse zum Betriebsverhalten der Abgasturboladerlager gewonnen werden können.
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In einer Ausgestaltung des Lagerprüfstands ist das Abgasturboladermodul mehrteilig aufgebaut, mit einem ersten Modulblock zur Abbildung einer Verdichterradkammer, einem zweiten Modulblock zur Abbildung einer Turbinenradkammer und ein dritter Modulblock zur Abbildung eines Lagerabschnitts. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass eine schnelle und günstige Modifizierung des Laufzeugs durchgeführt werden kann. Soll beispielsweise zur Variation einer Massenträgheit nur das Verdichterrad ausgewechselt werden, so muß lediglich eine Änderung am ersten Modulblock vorgenommen werden. Die beiden andern Modulblöcke bleiben erhalten. Somit können unterschiedliche Einflüsse auf das hydrodynamische Verhalten des Lagers schnell und kostengünstig abgebildet und variiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Lagerprüfstands ist ein Lagerabschnitt des Abgasturboladermoduls mindestens zweiteilig ausgestaltet. Die mehrteilige Bauweise des Lagerabschnitts weist den Vorteil einer schnellen und günstigen Modifizierung des Lagerabschnitts zur schnellen Überprüfung unterschiedlicher Lagergeometrien auf. Der Lagerabschnitt, bzw. der dritte Modulblock, weist einen ersten Blockteil und einen zweiten Blockteil auf. In diesem dritten Modulblock sind die Lager drehfest aufgenommen. Um einen Lagerabstand bspw. der Radiallager zueinander, zu verändern, ist es ausreichend einen Abstandshalter zwischen den ersten Blockteil und den zweiten Blockteil einzufügen. Sinnvollerweise sollte bei der Untersuchung des Lagerabstandes eine Messreihe so geplant sein, dass ein kleinster Lagerabstand ausschließlich mit Hilfe des ersten Blockteils und des zweiten Blockteils realisiert werden kann.
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So kann auch eine Lagerhülse im dritten Modulblock vorgesehen werden, mit deren Hilfe eine Verspannung der Radiallager im Lagerabschnitt realisiert wird. Die Lagerhülse stellt ein einfach und kostengünstig herzustellendes Bauteil dar. Sollen beispielweise Lager mit unterschiedliche Lagergeometrien, wie Lagerbreite, -abstand, -durchmesser, geprüft werden, so erfolgt die Prüfung unter Beibehaltung des ursprünglichen Messblocks, wobei ausschließlich die Lagerhülse und bei Variation des Lagerabstandes des Abstandshalter auszutauschen und die Welle entsprechend anzupassen sind.
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Ebenso können auf einfache und kostengünstige Weise Untersuchungen zur Variation von Schmiermittelzuflüssen (wie bspw. die Geometrie einer Zulauföffnung eine Abgasturboladerlagers, Lage der Zulauföffnung im Abgasturboladerlager, usw.) und/oder eines Abstandes der Lagerhülsen zueinander oder deren Sicherungselemente wie bspw. Sicherungsringe, oder der Einsatz des Abstandshalters anstatt der Sicherungselemente durchgeführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der dritte Modulblock unabhängig voneinander ausgestaltete Schmiermittelzufuhrkanäle für jedes Abgasturboladerlager auf, wobei die Schmiermittelzufuhrkanäle einenends mit dem Abgasturboladerlager und anderenends mit einer Schmiermittelversorgungseinheit verbindbar sind. Bei der Erfassung bzw. Bestimmung eines Reibungszustands eines Lagers besteht die Problematik, dass, sofern die Schmiermittelzufuhrkanäle der einzelnen Lager abhängig voneinander ausgebildet sind, Interferenzen zwischen den einzelnen Schmiermittelflüssen auftreten. Zur Eliminierung dieser Interferenzen und somit zur exakten Abbildung eines Reibungszustandes eines einzigen Lagers sind die Schmiermittelzufuhrkanäle unabhängig voneinander ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Reibungszustand eines Abgasturboladerlagers einstellbar, wobei ein Schmiermittel zur Erzeugung des Reibungszustandes im Abgasturboladerlager stromauf des Abgasturboladerlagers mit Hilfe eines Regelelementes konditionierbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass während eines Messvorganges der Reibungszustand des Lagers mit Hilfe des Regelelementes variierbar ist. Ist das Regelelement beispielsweise in Form eines Ventils ausgestaltet, so kann mit Hilfe des Ventils die Schmiermittelmenge, demzufolge ein Schmiermittelvolumenstrom variiert werden. Die Variation der Schmiermittelmenge führt gleichzeitig zu einer Änderung eines Druckes, welcher sich somit mit Hilfe des Regelelements veränderbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Schmiermittelversorgungskanal vorteilhafterweise ein Temperaturmesselement zur Messung einer Schmiermitteltemperatur und/oder ein Druckmesselement zur Messung eines Druckes des Schmiermittels und/oder ein Volumenstrommesselement zur Messung eines Volumenstromes des Schmiermittels und/oder ein Regelelement zur Regelung einer Schmiermittelmenge auf, so dass sich ein Reibungszustand des Lagers analysieren lässt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist zur Realisierung von Axialkräften das Abgasturboladermodul mindestens eine Elektromagnetspule auf. Mit Hilfe der Elektromagnetspule lassen sich auf ein Verdichterrad des Laufzeugs wirkende Axialkräfte besonders vorteilhaft simulieren, da neben einer Feinjustierung der Axialkräfte grundsätzlich die Einstellung stationärer Kraft möglich ist. Die Elektromagnetspule ermöglicht eine berührungslose Kraftübertragung, welche insbesondere günstig bei hohen Drehzahlen ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermessung eines Abgasturboladerlagers mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lagerprüfstandes wobei in einem Abgasturboladermodul des Lagerprüfstandes ein mit Hilfe des Abgasturboladerlagers gelagertes Laufzeug eines Abgasturboladers aufgenommen wird und eine Welle des Laufzeugs mit der Verbindungswelle gekoppelt ist, wobei Versuchsparameter zur Untersuchung eines Lagerverhaltens variiert werden.
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Da mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lagerprüfstandes ein Abgasturboladerlager in Verbindung mit seiner Einsatzperipherie geprüft werden kann, ist der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Variation zahlreicher Versuchsparameter, wie bspw. eine Lagergeometrie des Lagers, Schmiermitteleintrittsöffnungen der Lager, eine Oberflächenbeschaffenheit der Lager, ein Lagerspiel zwischen der Lager, ein Schmiermittelparameter (Schmiermittelvolumenstrom, Schmiermitteltemperatur), und weitere mehr, zu sehen, da somit Auswirkungen der entsprechenden Versuchsparameter auf den Reibungszustand (Festkörperreibung, Mischreibung und Gleitreibung) des Lagers, auf die Reibleistung des Lagers und auf eine Lagerstabilität, sprich das Schwingungsverhalten des Lagers analysierbar sind.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Reibungszustand des Lagers mit Hilfe einer Konditionierung eines Schmiermittelparameters eines Schmiermittels eingestellt. Üblicherweise weist ein hydrodynamisches Gleitlager zur Erzielung einer Gleitreibung im Betrieb ein Schmiermittel auf, wobei der entsprechende Reibungszustand im Gleitlager selbst über eine Viskosität des Schmiermittels mit Hilfe der Schmiermittelparameter Schmiermitteltemperatur, Schmiermitteldruck und Schmiermittelvolumenstrom beeinflussbar und somit veränderbar ist. Dadurch, dass nun ein Reibungszustand des Lagers mit Hilfe einer Konditionierung mindestens eines dieser Schmiermittelparameter eingestellt wird, lässt sich das Verhalten des Lagers in definierten Betriebspunkten bestimmen, die z. B. am Motorprüfstand schwer oder nicht eingestellt werden können.
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Ebenso lässt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise durch Variation eines Schmiermittelparameters ein optimaler Reibungszustand des Lagers bestimmen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zur Messung eines Lagers werden die Schmiermittelparameter stromauf des Lagers sowie die Schmiermittelparameter stromab des Lagers protokolliert werden. Durch die Messung der Schmiermittelparameter stromauf und stromab der Lager können bspw. bei Messung der Schmiermitteltemperatur Rückschlüsse auf die Reibleistung gezogen werden. Oder es kann bei Messung eines Schmiermitteldruckes ein Rückschluss auf einen geforderten Rücklaufdruck gezogen werden, welcher ein Maß dafür ist, ob der Schmiermitteldurchlauf im Schmiermittelversorgungskanal frei ist, oder ob eventuell der Schmiermittelversorgungskanal teilweise oder vollständig undurchströmbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei zeigen:
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1 In einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Lagerprüfstand,
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2 einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Lagerprüfstandes gem. 1 und
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3 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt des Lagerprüfstandes gem. 1.
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Ein erfindungsgemäßer Lagerprüfstand 1 ist gemäß einer in 1 dargestellten perspektivischen Ansicht aufgebaut. Der Lagerprüfstand 1 ist modular aufgebaut, wobei einzelne Module mit Hilfe von Stützvorrichtungen 2 auf eine Lochschiene 3 montierbar sind und somit unterschiedliche Abstände zwischen den einzelnen Modulen realisierbar sind. Neben einem Abgasturboladermodul 4 weist der Lagerprüfstand 1 ein Antriebsmodul 5 auf, wobei das Antriebsmodul 5 einen Elektromotor 6 umfasst. Der Elektromotor 6 dient dem Antrieb des im Abgasturboladermodul 4 integrierten, in 2 näher dargestellten Laufzeugs 7 eines Abgasturboladers, wobei eine Welle 8 des Laufzeugs 7 mit dem Elektromotor 6 verbunden ist.
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Zur Erfassung von Drehmomenten und Drehzahlen der Welle 8 ist eine Verbindungswelle 9 zwischen der Welle 8 des Laufzeugs 7 und dem Elektromotor 6 vorgesehen, welche an einem Ende mit dem Elektromotor 6 und am gegenüberliegenden Ende mit der Welle 8 verbunden ist, wobei als Koppelelement 10 jeweils eine Kupplung in Form einer Miniaturbalgkupplung vorgesehen ist. Die Verbindungswelle 9 weist eine Drehzahl- und einen Drehmomentmessvorrichtung 11 in Form eines Drehzahl- und Drehmomentsensors auf. Zur Fixierung der Verbindungswelle 9 dient ein Verbindungsmodul 12, welches auf der Lochschiene 3 unverrückbar gehalten ist.
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Zur Fixierung des Abgasturboladermoduls 4 ist ein Trägermodul 13 vorgesehen. Das Abgasturboladermodul 4 könnte auch direkt an der Lochschiene 3 fixiert werden.
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Das Abgasturboladermodul 4 ist mehrteilig aufgebaut und ist das Laufzeug 7 aufnehmbar ausgestaltet. Es umfasst einen ersten Modulblock 14 zur Abbildung einer Verdichterradkammer des Abgasturboladers, eine zweiten Modulblock 15 zur Abbildung einer Turbinenradkammer des Abgasturboladers und einen dritten Modulblock 16 zur Abbildung eines Lagerabschnitts des Abgasturboladers. Der dritte Modulblock 16, im Weiteren auch als Lagerabschnitt bezeichnet, ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut und weist einen ersten Messblock 17, einen zweiten Messblock 18 sowie ein zwischen dem ersten Messblock 17 und dem zweiten Messblock 18 positioniertes Abstandshalterelement 19 auf. Das Abstandshalterelement 19 ist in Form einer Distanzscheibe ausgebildet.
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Das Laufzeug 7 weist ein Verdichterrad 20 und Turbinenrad 21 auf, wobei das Verdichterrad 20 mit dem Turbinenrad 21 mit Hilfe der Welle 8 drehfest verbunden ist. Das Verdichterrad 20 und das Turbinenrad 21 weisen keine Radschaufeln auf und sind in Form von rotationssymmetrischen Surrogaten ausgebildet, so dass Luftverwirbelungen, welche im Realbetrieb des Abgasturboladers auftreten, vermieden werden. Luftverwirbelungen führen zu einem zusätzlichen Moment und würden die Reibleistungsmessung beeinflussen.
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Im Realbetrieb des Abgasturboladers in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine, wirken Axialkräfte auf das Laufzeug 7, welche es am Lagerprüfstand 1 abzubilden gilt. In einem nicht näher dargestellten Luftführungsabschnitt des Abgasturboladers ist ein nicht näher dargestelltes, Radschaufeln aufweisendes Verdichterrad des Abgasturboladers drehbar gelagert, welches mit Hilfe der Welle mit einem nicht näher dargestellten, in einem nicht näher dargestellten Abgasführungsabschnitt des Abgasturboladers drehbar gelagerten Turbinenrad drehfest verbunden ist. Im Realbetrieb des Abgasturboladers herrschen nun zum einen Drücke im Luftführungsabschnitt und zum anderen Drücke im Abgasführungsabschnitt, welche im Wesentlichen über einen großen Betriebsbereich des Abgasturboladers unterschiedlich sind. Die dabei aus den Druckunterschieden resultierende Axialkräfte auf das Laufzeug 7 gilt es am Lagerprüfstand 1 zu realisieren. Zur Simulation dieser Axialkräfte sind im Abgasturboladermodul 4 eine erste Elektromagnetspule 22 und eine zweite Elektromagnetspule 23 vorgesehen, mit deren Hilfe entsprechend unterschiedliche Axialkräfte auf das Laufzeug 7 realisierbar sind.
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Das Verdichterrad 20 ist in Form einer runden Scheibe ausgebildet und ist im ersten Modulblock 14 positioniert. Es besteht aus einem ferromagnetischen Material und ist zwischen der ersten Elektromagnetspule 22 und der zweiten Elektromagnetspule 23 angeordnet, sodass mit Hilfe unterschiedlicher Spannungen in den Elektromagnetspulen 22, 23 eine auf die Scheibe 20 wirkende Axialkraft eingestellt werden kann. Diese Scheibe 20 weist die wesentlichen physikalischen Eigenschaften des mit Radschaufeln versehenen Verdichterrades des zu prüfenden Abgasturboladers auf, wie bspw. Gewicht und Massenträgheitsmoment.
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Das Turbinenrad 21 ist zylinderförmig ausgestaltet und am Ende der Welle 8 angeordnet, wobei es mit der Welle 8 einteilig ausgebildet ist. Der Zylinder 21 ist im zweiten Modulblock 15 angeordnet. Er und alle weiteren Bauteile sind aus nicht magnetischen Materialien hergestellt. Wie die Scheibe 20 besitzt auch der Zylinder 21 die wesentlichen physikalischen Eigenschaften, Gewicht und Massenträgheitsmoment, des mit Radschaufeln versehenen Turbinenrades, welches dem zu prüfenden Abgasturbolader entspricht.
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Das Laufzeug 7 ist mit Hilfe eines Axiallagers 24, eines ersten Radiallagers 25 und eines zweiten Radiallagers 26 im Abgasturboladermodul 4 drehbar gelagert. Das Axiallager 24 ist fest im ersten Messblock 14 des Abgasturboladermoduls 4 eingespannt. Das Axiallager 24 ist mit einem drehfest mit der Welle 8, diese umfassend ausgebildeten Lagerbund 27 sowie mit einer drehfest mit der Welle, diese umfassend ausgebildeten Lagerscheibe 28 verbunden und dient der axialen Abstützung der Welle 8 im Abgasturboladermodul 4. Mit Hilfe des Lagerbundes 27 und einer Klemmvorrichtung 29, welche hier in Form einer Mutter ausgebildet ist, ist die Scheibe 20 drehfest mit der Welle 8 verbunden.
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Die Welle 8 ist mit Hilfe der Radiallager 25, 26 radial abgestützt, wobei die Radiallager 25, 26 mit Hilfe von Sicherungselementen 30, hier in Form von Sicherungsringen ausgebildet, gegen axialen Versatz geschützt sind. Eine Lagerhülse 31, welche die Radiallager 25, 26 umfassend ausgebildet ist, stützt die Radiallager 25, 26 gegenüber dem ersten Messblock 17, dem zweiten Messblock 18 und dem Abstandshalterelement 19 ab. Die Lagerhülse 31 ist mit Hilfe von Sicherungselementen, bspw. in Form von Schrauben, gegen Verdrehen gesichert.
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Durch den modularen Aufbau des Abgasturboladermoduls 4, insbesondere dem modularen Aufbau des dritten Modulblocks 16, ist die Möglichkeit einer einfachen, schnellen und kostengünstigen Modifikation der Lager 24, 25, 26 gegeben. Soll beispielsweise der Lagerabstand zwischen dem ersten Radiallager 25 und dem zweiten Radiallager 26, oder ein Lagerdurchmesser oder eine Lagerbreite der Radiallager 25, 26 geändert werden, so sind die Lagerhülse 31 und/oder das Abstandshalterelement 19 den entsprechenden Geometrien anzupassen.
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Im ersten Messblockteil 17 und im zweiten Messblockteil 18 sind Sensoren 32 der Messperipherie angeordnet. Diese Sensoren 32 sind bspw. Temperatursensoren, Drehzahlsensoren und Beschleunigungssensoren. Die Drehzahlsensoren sind in Form von Wirbelstromsensoren, die Temperatursensoren in Form von Widerstandsthermometer ausgebildet. Es weist jedes Lager, das heißt das Axiallager 24 und die Radiallager 25, 26 jeweils die entsprechenden Sensoren 32 auf, damit das Lagerverhalten des entsprechende Lagers 24, 25, 26 exakt und unverfälscht analysiert und eingestellt werden kann. Die Drehzahlsensoren werden üblicherweise bei frei drehenden, bzw. schwimmend ausgestalteten Radiallagern eingesetzt.
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Des Weiteren weisen der erste Messblock 17 und der zweite Messblock 18 Schmiermittelversorgungskanäle 33 auf, wobei jedem Lager 24, 25, 26 ein einziger Schmiermittelversorgungskanal 33 zugeordnet ist. Im ersten Messblock 17 und im zweiten Messblock 18 ist im Bereich der Radiallager 25, 26 jeweils ein Beschleunigungssensor 32 zur Aufnahme von Schwingungen vorgesehen, mit Hilfe derer eine Beurteilung eines Dämpfungsverhalten der Radiallager 25, 26 vorgenommen werden kann. Ebenso kann auch nur ein einziger Beschleunigungssensor 32 zur Aufnahme der Schwingungen vorgesehen sein.
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Die Schmiermittelversorgung der Lager 24, 25, 26 ist gemäß der 3 aufgebaut. Im dritten Modulblock 16, dem Lagerabschnitt, sind die Schmiermittelversorgungskanäle 33 für jedes Lager 24, 25, 26 unabhängig voneinander ausgebildet, wobei die Schmiermittelversorgungskanäle 33 einenends mit dem Lager 24, 25, 26 und anderenends mit einer gemeinsamen Schmiermittelversorgungseinheit 34 verbunden sind. Die Widerstandsthermoelemente 32 sind in den entsprechenden Schmiermittelversorgungskanälen 33 angeordnet, wobei jedes Lager 24, 25, 26 je ein Widerstandsthermoelement 32 aufweist.
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Mit Hilfe von weiteren Widerstandsthermoelementen 32 werden die Schmiermitteltemperaturen an einem nicht näher dargestellten Schmiermitteleintrittsbereich und einem nicht näher dargestellten Schmiermittelaustrittsbereich der Schmiermittelversorgungseinheit 34 sowie einenends der Schmiermittelversorgungskanäle 33 erfasst.
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Zur Bestimmung des Verhaltens des Lagers sind weiterhin ein Druckmesselement 32 zur Messung eines Druckes des Schmiermittels, ein Volumenstrommesselement 32 zur Messung eines Volumenstromes des Schmiermittels sowie ein Regelelement 35 zur Regelung einer Schmiermittelmenge in jedem Schmiermittelversorgungskanal 33 vorgesehen.
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Mit Hilfe der vorgesehenen Messelemente 32 werden die entsprechenden Schmiermittelwerte stromauf des Lagers 24, 25, 26 bestimmt. Die Bestimmung der Schmiermittelwerte erfolgt für jedes Lager 24, 25, 26. Aufgrund der unabhängigen Ausbildung der Schmiermittelversorgungskanäle 33 kann somit jedes Lager 24, 25, 26 gezielt mit einer bestimmten Schmiermittelmenge versorgt werden, wobei die Schmiermittelmenge mit Hilfe des Regelelementes 35 einstellbar ist.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Lagerprüfstandes 1 ist eine nicht näher dargestellte Wärmequelle der Schmiermittelversorgungseinheit 34 zugeordnet, mit deren Hilfe das Schmiermittel konditionierbar ist, derart, dass eine bestimmte Schmiermitteltemperatur einstellbar ist.
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Im Rahmen eines Messprogramms sind die folgenden Versuchsparameter gemeinsam oder getrennt voneinander zu verändern:
- – eine Lagergeometrie des Lagers 24, 25, 26, das heißt eine sowie eine Lagerposition im Lagerabschnitt 16, Schmiermitteleintrittsöffnungen der Lager 24, 25, 26
- – eine Oberflächenbeschaffenheit der Lager 24, 25, 26
- – ein Lagerspiel zwischen dem Axiallager 24 und der Lagerscheibe 28 bzw. dem Lagerbund 27,
- – der Schmiermittelparameter Schmiermittelvolumenstrom, wodurch sich ein entsprechende Schmiermitteldruck einstellt,
- – der Schmiermittelparameter Schmiermitteltemperatur, wodurch eine entsprechende Schmiermittelviskosität eingestellt wird,
- – die Axialkräfte und Radialkräfte,
- – eine Drehzahl der Welle 8,
- – einen Durchmesser der Welle 8,
- – einen Werkstoff des Lagers 24, 25, 26 und
- – Fixierungselemente der Lagerhülse 25, 26 (bspw. Sicherungsring, Distanzelement zwischen den Lagerhülsen 25, 26).
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lagerprüfstand 1 können die Variationen der Versuchsparameter einfache und kostengünstige Weise durchgeführt werden.
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Durch die Variation der genannten Versuchsparameter, sowohl unabhängig voneinander als auch in Kombination miteinander, ist es möglich die Auswirkungen der Versuchsparameter auf den Zustand des Lagers 24, 25, 26 im Betrieb des Abgasturboladers, die Reibleistung und die Lagerstabilität sowie das Schwingungsverhalten zu analysieren und eindeutige Aussagen zu treffen.
