EP4695595A1 - Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen - Google Patents

Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen

Info

Publication number
EP4695595A1
EP4695595A1 EP24721055.2A EP24721055A EP4695595A1 EP 4695595 A1 EP4695595 A1 EP 4695595A1 EP 24721055 A EP24721055 A EP 24721055A EP 4695595 A1 EP4695595 A1 EP 4695595A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
test
testing
designed
test bench
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24721055.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Reichelt
Andreas Staudigel
Patrick Moehrlein
Stephan Noeth
Klaus Koenig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102024109694.2A external-priority patent/DE102024109694A1/de
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4695595A1 publication Critical patent/EP4695595A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers

Definitions

  • the invention relates to a testing and evaluation device which is intended for the calibration of bearing test benches, whereby the bearing test benches are friction test benches for testing rotary bearings, in particular rolling bearings, for example wheel bearings.
  • the invention also relates to a method for the calibration of such bearing test benches.
  • the invention relates to a test bench arrangement which comprises a bearing test bench and a rolling bearing to be tested with this bearing test bench as a test object.
  • WO 2019/170186 A1 discloses a test bench and a method for testing a bearing arrangement.
  • the bearing arrangement can be a rolling bearing for a wind turbine.
  • WO 2019/170186 A1 assumes that natural facts exist that have a fundamental influence on the operation of the entire bearing. Based on this consideration, the definition of environmental scenarios is proposed that influence the service life of the bearing. This leads to different load scenarios relating to the bearing arrangement, which are mapped to shortened test scenarios in order to minimize the test duration. In the case of WO 2019/170186 A1, roller bearings in particular are tested.
  • DE 10 2020 100 912 A1 deals with the testing of a rolling bearing using vibration analysis.
  • a first bearing ring of the rolling bearing is driven, while a vibration signal is recorded on a second bearing ring.
  • Various test bench arrangements are shown, for example, in the documents DE 10 2013 106 779 B4 and EP 2 264 421 B1. In the latter case, an electric machine is provided for driving and/or loading a test object.
  • US 2,944,417 A shows a test bench designed for measuring procedures running over longer periods of time, in which brake shoes act on a rotating shaft.
  • the invention is based on the object of further developing devices and methods for bearing testing, in particular rolling bearing testing, compared to the aforementioned prior art, whereby a particularly favorable relationship between the expenditure on equipment on the one hand and the accuracy and reproducibility of tests, even in the case of carrying out numerous measuring procedures according to a uniform test scheme with several, similar or different devices, is sought on the other hand.
  • the bearing test benches can in particular be test benches with which tests are carried out on unsealed, play-free double-row rolling bearings, in particular wheel bearings.
  • the object is also achieved by a test bench arrangement constructed according to claim 5, which comprises a bearing test bench designed as a friction test bench and a rolling bearing as the test object.
  • the object is achieved by a method designed according to claim 6 for adjusting bearing test benches designed as friction test benches.
  • Embodiments and advantages of the invention also apply mutatis mutandis to the devices, i.e. the testing and evaluation device, the test bench arrangement and the individual bearing test benches, and vice versa.
  • the testing and evaluation device comprises a plurality of identical or different bearing test benches, each of which is designed as a friction test bench for testing a rotary bearing having two bearing rings.
  • the testing and evaluation device also comprises data recording devices assigned to the individual bearing test benches, which are linked to a common centrally or decentrally constructed data processing unit, which is also assigned to the testing and evaluation device and is set up to compare specific properties of the bearing test benches with one another.
  • one of the bearing test benches can be provided as a reference test bench, which can be operated with a standardized test bearing.
  • the test bearing can be a rolling bearing, for example.
  • the same rolling bearing or a rolling bearing of the same type can be subjected to tests on at least one other bearing test bench in order to test its properties in the sense of a comparison with the reference test bench.
  • the bearing test benches that have to be calibrated allow the testing of rolling bearings in particular, but can also be used to test plain bearings. In both cases, tests can be carried out under load, i.e. axial and/or radial test loads. Load-free tests can also be carried out on the bearings.
  • a first bearing ring of the bearing can be held by a support of the bearing test bench, while the second bearing ring is acted upon by a hysteresis brake, also provided by the bearing test bench.
  • a moment introduced into the support can be recorded by means of a measuring device, which is coupled to the said data recording device or integrated into such a device.
  • the bearing test bench comprises a compressed air-operated lubrication device with which the rotary bearing is lubricated during the test.
  • the lubrication device is designed to supply lubricant to the rotary bearing, in particular rolling bearings, in a finely distributed manner in the form of air-oil lubrication using a compressed air stream.
  • air-oil lubrication As far as possible forms of air-oil lubrication are concerned, reference is made to the documents DE 10 2004 006 313 B4, DE 10 2014 209 235 A1, DE 000SC014461 MAZ and WO 2012/010566 A1 as examples.
  • a lubricant is supplied to the rotary bearing to be tested either continuously or discontinuously by means of air-oil lubrication.
  • the lubrication device designed for oil mist lubrication makes a significant contribution to ensuring that the bearing runs under largely constant, defined conditions throughout the entire test, even over a longer period of time, and thus excellently complements the hysteresis brake, which enables fine adjustment of the braking torque acting on the bearing.
  • hysteresis brakes As far as possible designs of hysteresis brakes are concerned, reference is made to the documents US 6,257,380 B1, WO 96/01779 A1 and EP 0 960 467 B1 as examples.
  • the test bench arrangement comprises a bearing test bench designed as a friction test bench and a rolling bearing as a test object, whereby the bearing test bench has a hysteresis brake coupled to a bearing ring of the test object.
  • the bearing test bench also has a compressed air-operated lubrication device intended for lubricating the test object using air-oil lubrication. This lubrication device is not only intended for supplying an air-oil mixture to the test object, but also enables the permanent discharge of the lubricant flow supplied to the test object using compressed air.
  • the test object which is used in the test bench arrangement and enables a comparison of test benches, is a play-free multi-row, in particular double-row, unsealed rolling bearing.
  • Fig. 1 a bearing test bench in a schematic sectional view
  • Fig. 2 shows a symbolic representation of a testing and evaluation device intended for the comparison of test benches, which comprises the bearing test bench according to Fig. 1 and another bearing test bench.
  • the bearing 2 is designed as a double-row rolling bearing, the rolling element rows 3, 4 of which are arranged in an O-arrangement in the bearing 2.
  • An outer ring of the bearing 2 is designated 6, an inner ring 7.
  • the bearing 2 is designed to absorb axial forces, radial forces and tilting loads.
  • a cage for guiding the rolling elements 5, i.e. balls, is not shown.
  • the rolling bearing 2 is not sealed, in contrast to the condition in which it is placed on the market.
  • a lubrication device 8 which introduces lubricant, namely oil, through the fixed outer ring 6 with the aid of compressed air into the bearing interior, i.e. between the two rows of rolling elements 3, 4. In this way, air-oil lubrication, i.e. oil mist lubrication, of the bearing 2 is realized.
  • the lubricating device 8 is designed as a drip oiler which is operated with compressed air.
  • a compressed air connection of the lubricating device 8 which is provided for this purpose is designated 9.
  • the oil mist lubrication implemented with the lubricating device 8 uses 1 drop of oil per minute and is operated with a pressure of 5 bar, which is applied to the compressed air connection 9.
  • Oil mist can leave the bearing 2 at its front sides, as indicated in the upper area of the rolling bearing in Figure 1.
  • cover disks (not shown in Figure 1) which leave a 0.2 mm wide air gap. In contrast to seals, the cover disks therefore have no braking effect. Due to the missing seals, no overpressure or underpressure can build up in the bearing 2 during test bench operation.
  • the bearing test bench 1 has a hysteresis brake 10.
  • the hysteresis brake 10 is designed as an electronically controlled drag device. Its rotor, designated 11, is connected to the inner ring 7 in a rotationally fixed manner.
  • the associated stator of the hysteresis brake 10, designated 12, is mechanically coupled to the outer ring 6 via a holder 13.
  • the holder 13 supports a torque that is introduced into the outer ring 6 of the rolling bearing 2 during operation.
  • a measuring device 15 is provided for measuring this supporting moment, with a mechanical connecting part between the outer ring 6 and the measuring device 15 being designated 14.
  • the connecting part 14 can be located between the outer ring 6 and the holder 13, also referred to as the receptacle, with the measuring device 15 measuring forces which act on the connecting part 14 - or deformations of the connecting part 14 caused by such forces - into electrical signals which are further processed in digital form.
  • the measuring device 15 is supported, as outlined in Figure 1, on an adjacent structure 16, which is not necessarily part of the bearing test bench 1.
  • the drag torque which is generated by the hysteresis brake 10 at a defined level, acts in the same direction as the friction torque of the rolling bearing 2.
  • the lubrication device 8 is set in such a way that the bearing 2 is operated at a constant temperature level during the entire test procedure.
  • the data recording devices 17, 18 are linked to a data processing unit 19, wherein the division into two data recording devices 17, 18 and a single data processing unit 19 as shown in Fig. 2 is to be understood functionally and does not imply any statement about the actual positioning and separation or combination of components of the data processing.
  • the data processing unit 19 carries out a comparison between the measurements carried out with the various bearing test benches 1, 21.
  • This comparison serves in particular to detect deviations of the properties of the bearing test bench 21 from the properties of the reference test bench 1.
  • the reference test bench 1 can be used to carry out a comparison with any number of additional bearing test benches 20.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Eine Prüf- und Auswerteeinrichtung (21) zum Abgleich von Lagerprüfständen (1, 20) umfasst eine Mehrzahl an Lagerprüfständen (1, 20), welche jeweils als Reibungsprüfstand zur Prüfung eines zwei Lagerringe (6, 7) aufweisenden Rotativlagers (2) ausgebildet sind. Weiter umfasst die Prüf- und Auswerteeinrichtung (21 ) den einzelnen Lagerprüfständen (1, 20) zugeordnete Datenaufnahmevorrichtungen (17, 18), welche mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinheit (19) verknüpft sind, die dazu eingerichtet ist, spezifische Eigenschaften der Lagerprüfstände (1, 20) miteinander zu vergleichen.

Description

Prüfstandsanordnunq, Prüf- und Auswerteeinrichtunq sowie Verfahren zum Abgleich von Laqerprüfständen
Die Erfindung betrifft eine Prüf- und Auswerteeinrichtung, welche zum Abgleich von Lagerprüfständen vorgesehen ist, wobei es sich bei den Lagerprüfständen um Reibungsprüfstände zur Prüfung von Rotativlagern, insbesondere Wälzlagern, beispielsweise Radlagern, handelt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abgleich von solchen Lagerprüfständen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Prüfstandsanordnung, welche einen Lagerprüfstand sowie ein mit diesem Lagerprüfstand zu prüfendes Wälzlager als Prüfling umfasst.
Die WO 2019/170186 A1 offenbart einen Prüfstand und ein Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung. Insbesondere kann es sich bei der Lageranordnung um eine Wälzlagerung für eine Windkraftanlage handeln. Die WO 2019/170186 A1 geht davon aus, dass naturgegebene Fakten existieren, welche grundsätzlichen Einfluss auf den Betrieb der gesamten Lagerung haben. Ausgehend von dieser Überlegung wird die Definition von Umgebungsszenarien vorgeschlagen, welche Einfluss auf die Lebensdauer der Lagerung haben. Dies führt zu unterschiedlichen, sich auf die Lageranordnung beziehenden Belastungsszenarien, welche auf verkürzte Prüfszenarien abgebildet werden, um die Prüfdauer zu minimieren. Im Fall der WO 2019/170186 A1 werden insbesondere Rollenlager geprüft.
Vorrichtungen zur Wälzlagerprüfung, welche auch Kippmomente in die Prüfung einbeziehen, sind zum Beispiel in den Dokumenten DE 10 2008 060 762 A1 und DE 10 2014 008 127 A1 beschrieben.
Die DE 10 2020 100 912 A1 hat die Prüfung eines Wälzlagers mittels Schwingungsanalyse zum Gegenstand. Hierbei wird ein erster Lagerring des Wälzlagers angetrieben, während an einem zweiten Lagerring ein Schwingungssignal aufgenommen wird. Verschiedene Prüfstandsanordnungen gehen zum Beispiel aus den Dokumenten DE 10 2013 106 779 B4 und EP 2 264 421 B1 hervor. Im letztgenannten Fall ist eine Elektromaschine für den Antrieb und/oder die Belastung eines Prüflings vorgesehen.
Die US 2,944,417 A zeigt einen für über längere Zeiträume laufende Messprozeduren ausgelegten Prüfstand, in welchem Bremsbacken auf eine rotierende Welle wirken.
Die Vorrichtung nach der US 2,944,417 A ist speziell für die Prüfung der Reibeigenschaften chemisch behandelter metallischer Oberflächen konzipiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren zur Lagerprüfung, insbesondere Wälzlagerprüfung, gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen apparativem Aufwand einerseits und der Genauigkeit sowie Reproduzierbarkeit von Prüfungen, auch im Fall der Durchführung zahlreicher nach einem einheitlichen Prüfschema ablaufenden Messprozeduren mit mehreren, gleichartigen oder unterschiedlichen Vorrichtungen, andererseits angestrebt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine einen Abgleich von Lagerprüfständen ermöglichende Prüf- und Auswerteeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Nach Anspruch 4 kann es sich bei den Lagerprüfständen insbesondere um Prüfstände handeln, mit welchen Prüfungen an nicht abgedichteten spielfreien zweireihigen Wälzlagern, insbesondere Radlagern, durchgeführt werden. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch eine nach Anspruch 5 aufgebaute Prüfstandsanordnung, welche einen als Reibungsprüfstand ausgebildeten Lagerprüfstand sowie ein Wälzlager als Prüfling umfasst.
Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein nach Anspruch 6 gestaltetes Verfahren zum Abgleich von als Reibungsprüfständen ausgebildeten Lagerprüfständen. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Abgleichverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtungen, das heißt die Prüf- und Auswerteeinrichtung, die Prüfstandsanordnung sowie die einzelnen Lagerprüfstände, und umgekehrt.
Die anmeldungsgemäße Prüf- und Auswerteeinrichtung umfasst eine Mehrzahl an gleich- oder verschiedenartigen Lagerprüfständen, welche jeweils als Reibungsprüfstand zur Prüfung eines zwei Lagerringe aufweisenden Rotativlagers ausgebildet sind. Ferner umfasst die Prüf- und Auswerteeinrichtung den einzelnen Lagerprüfständen zugeordnete Datenaufnahmevorrichtungen, welche mit einer gemeinsamen, ebenfalls der Prüf- und Auswerteeinrichtung zuzurechnenden, zentral oder dezentral aufgebauten Datenverarbeitungseinheit verknüpft sind, die dazu eingerichtet ist, spezifische Eigenschaften der Lagerprüfstände miteinander zu vergleichen.
Insbesondere kann einer der Lagerprüfstände als Referenz-Prüfstand vorgesehen sein, welcher mit einem standardisierten Prüflager betreibbar ist. Bei dem Prüflager kann es sich zum Beispiel um ein Wälzlager handeln. Dasselbe Wälzlager oder ein Wälzlager desselben Typs kann Prüfungen auf mindestens einem weiteren Lagerprüfstand unterzogen werden, um dessen Eigenschaften im Sinne eines Abgleichs mit dem Referenz-Prüfstand zu testen.
Die Lagerprüfstände, welche einem Abgleich zu unterziehen sind, ermöglichen insbesondere die Prüfung von Wälzlagern, können jedoch auch zur Prüfung von Gleitlagern vorgesehen sein. In beiden Fällen können Prüfungen unter Last, das heißt axialen und/oder radialen Prüflasten, vorgesehen sein. Ebenso sind lastfreie Prüfungen an den Lagern durchführbar.
In allen Fällen kann ein erster Lagerring des Lagers von einer Aufnahme des Lagerprüfstandes gehalten werden, während auf den zweiten Lagerring eine ebenfalls durch den Lagerprüfstand bereitgestellte Hysteresebremse einwirkt. Ein in die Aufnahme eingeleitetes Moment kann mittels einer Messvorrichtung erfasst werden, welche mit der genannten Datenaufnahmevorrichtung gekoppelt oder in eine solche Vorrichtung integriert ist.
Gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen umfasst der Lagerprüfstand eine druckluftbetriebenen Schmiervorrichtung, mit welcher das Rotativlager während der Prüfung geschmiert wird. Die Schmiervorrichtung ist dazu ausgebildet, mit Hilfe eines Druckluftstroms Schmiermittel fein verteilt in Form einer Luft-Öl-Schmierung dem Rotativlager, insbesondere Wälzlager, zuzuführen. Was mögliche Formen der Luft-Öl- Schmierung betrifft, wird beispielhaft auf die Dokumente DE 10 2004 006 313 B4, DE 10 2014 209 235 A1 , DE 000SC014461 MAZ und WO 2012/010566 A1 hingewiesen. Im vorliegenden Fall wird im Wege der Luft-Öl-Schmierung ein Schmiermittel entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich dem zu prüfenden Rotativlager zugeführt.
Die zur Ölnebelschmierung ausgebildete Schmiervorrichtung trägt maßgeblich dazu bei, dass das Lager während des gesamten Ablaufs der Prüfung, auch über einen längeren Zeitraum, unter weitestgehend konstanten, definierten Bedingungen läuft und ergänzt damit in hervorragender Weise die Hysteresebremse, welche eine feine Einstellung des auf den Lagerung wirkenden Bremsmoments ermöglicht. Was mögliche Gestaltungen von Hysteresebremsen betrifft, wird beispielhaft auf die Dokumente US 6,257,380 B1 , WO 96/01779 A1 und EP 0 960 467 B1 hingewiesen.
Was die Größe des im Rahmen des Abgleichs verschiedener Lagerprüfstände zu prüfenden Lagers sowie Drehzahlen und Kräfte, die auf das Lager einwirken, betrifft, existieren keine prinzipiellen Beschränkungen. Sofern das Lager als Wälzlager ausgebildet ist, kann es sich um ein einreihiges oder mehrreihiges Lager, insbesondere ein spielfreies Lager, handeln.
Das anmeldungsgemäße Verfahren bietet insbesondere die Möglichkeit, einen dynamischen Abgleich von Wälzlager-Reibungsprüfständen, die an beliebigen Standorten betrieben werden können und nicht notwendigerweise gleichartig aufgebaut sind, durchzuführen. Im Zuge des Abgleichs der Lagerprüfstände ermittelte Eigenschaften der Prüfstände sind nutzbar, um bei Bedarf Parameter, mit denen die betreffenden Prüfstände betrieben werden, anzupassen. Eine solche Anpassung kann grundsätzlich entweder automatisch oder durch Bedienpersonal erfolgen.
Für den Abgleich der Lagerprüfstände, welche auch von verschiedenen Herstellern bereitgestellt werden können, eignen sich besonders spielfreie Wälzlager, die ihre Reibungseigenschaften nahezu nicht mehr verändern. Beispielsweise werden als Wälzlager zweireihige Schrägkugellager in O-Anordnung mit einer Vorspannung in der Größenordnung von 10 pm bis 20 pm verwendet.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass verschiedene Grundkonzeptionen von Wälzlager-Prüfständen spezifische Vor- und Nachteile mit sich bringen. Beispielsweise haben sich Prüfstandstypen, welche Dreiringlager als Stützlager nutzen, grundsätzlich bewährt. Im Vergleich hierzu zeichnen sich Prüfstände, welche ein hydrostatisches Stützlager aufweisen, zwar durch einen besonders reibungsarmen Betrieb aus, emittieren jedoch Wärme in das Prüflager. Ebenso gibt es die grundsätzliche Möglichkeit, ein Reibmoment ohne Stützlagerung lastfrei zu messen. In allen Fällen kann die von Prüfstand zu Prüfstand unterschiedliche Wärmeabfuhr eine Rolle beim Abgleich der Prüfstände erschweren.
Bei der anmeldungsgemäßen Lösung wird ein Vergleich zwischen verschiedenen Prüfständen insbesondere dadurch erleichtert, dass der dem Lager, insbesondere Wälzlager, mit Hilfe von Druckluft zugeführte Schmiermittelstrom wieder aus dem Lager ausgeleitet wird, so dass sich ein gut reproduzierbarer Zustand einstellt.
Allgemein zeichnet sich das im Rahmen des anmeldungsgemäßen Verfahrens umgesetzte Konzept zur Wälzlagerprüfung dadurch aus, dass in einen ersten Lagerring des Wälzlagers mittels einer Hysteresebremse ein Moment, das heißt Schleppmoment, eingeleitet wird, während dem Wälzlager mit Druckluft Schmiermittel, insbesondere Öl, zugeführt und ein einen zweiten Lagerring des Wälzlagers abstützendes Moment gemessen wird.
Dank der mit Hilfe der Schmierung zumindest näherungsweise konstant gehaltenen Temperatur stellt sich das wälzlagereigene Reibmoment auch unter Last stabil ein. Zur ungehinderten Ableitung von Schmiermittel aus dem Wälzlager wird dieses in vorteilhafter Verfahrensführung frei von Dichtungen im Prüfstand betrieben. Statt Dichtungen können Abdeckscheiben verwendet werden, welche einen Luftspalt zwischen rotierendem und nicht rotierendem Lagerteil frei lassen.
Die Abfuhr von Wärme aus dem Wälzlager wird insbesondere durch die Druckluft bewirkt, mit welcher Schmieröl in das Wälzlager gefördert wird. Die Menge des mit der Druckluft mitgeführten Schmieröls kann hierbei bedarfsgerecht eingestellt werden, beispielsweise auf einen Tropfen Öl pro Minute. Insgesamt ist die Schmiervorrichtung damit als sogenannter Tropföler ausgebildet. Dieser kann beispielsweise mit Druckluft, die unter einem Überdruck von 5 bar steht, betrieben werden.
Der Innenring des in den Prüfstand eingesetzten Lagers, beispielsweise zweireihigen Kugellagers, wird von einer Spindel getragen, welche mit Hilfe der Hysteresebremse, insbesondere Präzisions-Hysteresebremse, mit einem bremsenden, mit hoher Genauigkeit einstellbaren Moment beaufschlagt wird. Zur exakten E i nstel Ibarkeit der Hysteresebremse trägt insbesondere eine Präzisions-Bestromungseinheit bei, welche die Generierung eines exakt definierten Magnetfelds ermöglicht. Die Hysteresebremse ist in Zusammenwirkung mit dem zu prüfenden Wälzlager derart gestaltbar, dass allenfalls ein geringer Wärmestrom von der Hysteresebremse auf das Wälzlagers übertragen wird. Zur Minimierung des Wärmeübertrags auf das Wälzlagers kann insbesondere der Stoffstrom, welcher mit Hilfe der Schmiervorrichtung durch das Wälzlager geleitet wird, beitragen. Zur Bestromung der Hysteresebremse ist beispielsweise ein stromgeregeltes Präzisi- ons-Labornetzgerät geeignet. Damit kann selbst bei Temperaturveränderungen ein gleichbleibender, stabiler Erregerstrom erzeugt werden.
Zusätzlich zum Strom, mit welchem die Hysteresebremse betrieben wird, kann auch die Richtung, aus welcher der Strom geändert wird, erfasst werden. Was die Schmiervorrichtung betrifft, kann insbesondere der Luftdruck sowie die Schmierstoffmenge, das heißt Ölmenge, welche von der Schmiervorrichtung abgegeben wird, während des Betriebs des Lagerprüfstands erfasst werden. Des Weiteren kann die Erfassung der Lagerdrehzahl sowie einer Temperatur des Lagers vorgesehen sein.
Die anmeldungsgemäße Prüfstandsanordnung umfasst einen als Reibungsprüfstand ausgebildeten Lagerprüfstand sowie ein Wälzlager als Prüfling, wobei der Lagerprüfstand eine mit einem Lagerring des Prüflings gekoppelte Hysteresebremse aufweist. Weiter weist der Lagerprüfstand eine druckluftbetriebene, zum Schmieren des Prüflings per Luft-Öl-Schmierung vorgesehene Schmiervorrichtung auf. Diese Schmiervorrichtung ist nicht nur zur Zuleitung eines Luft-Öl-Gemisches zum Prüfling vorgesehen, sondern ermöglicht auch die permanente Ableitung des dem Prüfling per Druckluft zugeführten Schmiermittelstroms. Bei dem Prüfling, welcher in der Prüfstandsanordnung verwendet wird und einen Abgleich von Prüfständen ermöglicht, handelt es sich um spielfreies mehrreihiges, insbesondere zweireihiges, nicht abgedichtetes Wälzlager.
Insgesamt sind die erfassten Daten in eine Messdatenerfassungsstrategie einbindbar, welche über eine Mehrzahl an Lagerprüfständen hinweg einheitlich angewandt wird. Dies ermöglicht einen Prüfstandsabgleich, welcher weit über eine statische Kalibrierung hinausgeht.
Der Lagerprüfstand ist beispielsweise für Messungen an Radlagern für Kraftfahrzeuge ausgelegt. Alternativ sind Varianten des Lagerprüfstandes realisierbar, in welchen größere Lager, insbesondere für stationäre Anwendungen, geprüft werden. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teilweise grob vereinfacht:
Fig. 1 einen Lagerprüfstand in einer schematisierten Schnittdarstellung,
Fig. 2 in symbolisierter Darstellung eine zum Abgleich von Prüfständen vorgesehene Prüf- und Auswertevorrichtung, welche den Lagerprüfstand nach Fig. 1 sowie einen weiteren Lagerprüfstand umfasst.
Ein Lagerprüfstand 1 ist zur Prüfung eines Lagers 2 vorgesehen, bei welchem es sich im vorliegenden Fall um ein speziell für die Prüfung modifiziertes Radlager für einen PKW handelt. Die mit MA bezeichnete Mittelachse des Lagers 2, das heißt Prüflings, stellt zugleich die Mittelachse des Lagerprüfstands 1 dar. Im Ausführungsbeispiel ist die Mittelachse MA horizontal ausgerichtet, was jedoch nicht zwingend ist. Der Lagerprüfstand 1 wird auch als Referenz-Prüfstand, das Lager 2 auch als Referenz-Lager bezeichnet. Eine insgesamt mit 21 bezeichnete Prüf- und Auswerteeinrichtung dient dazu, Eigenschaften des Referenz-Prüfstands 1 mit Eigenschaften eines weiteren Lagerprüfstands 21 , welcher im vorliegenden Fall eine vom Referenz-Prüfstand 1 abweichende Bauform hat, abzugleichen.
Das Lager 2 ist als zweireihiges Wälzlager ausgeführt, dessen Wälzkörperreihen 3, 4 sich in O-Anordnung im Lager 2 befinden. Ein Außenring des Lagers 2 ist mit 6, ein Innenring mit 7 bezeichnet. In an sich bekannter Ausführung ist eine mehrteilige Gestaltung der Lagerringe 6, 7 möglich. Das Lager 2 ist dazu ausgebildet, Axialkräfte, Radialkräfte sowie Kippbelastungen aufzunehmen. Ein Käfig zur Führung der Wälzkörper 5, das heißt Kugeln, ist nicht eingezeichnet. Das Wälzlager 2 ist im Gegensatz zum Zustand, in welchem es in den Verkehr gebracht wird, nicht abgedichtet. Zur Schmierung des Lagers 2 im Lagerprüfungstand 1 ist eine Schmiervorrichtung 8 vorgesehen, welche Schmiermittel, nämlich Öl, durch den feststehenden Außenring 6 hindurch mit Hilfe von Druckluft in den Lagerinnenraum, das heißt zwischen die beiden Wälzkörperreihen 3, 4, einleitet. Auf diese Weise ist eine Luft-Öl-Schmierung, das heißt Ölnebelschmierung, des Lagers 2 realisiert.
Die Schmiervorrichtung 8 ist als Tropföler ausgebildet, welcher mit Druckluft betrieben wird. Ein zu diesem Zweck vorhandener Druckluftanschluss der Schmiervorrichtung 8 ist mit 9 bezeichnet. Die mit der Schmiervorrichtung 8 realisierte Ölnebelschmierung verbraucht 1 Tropfen Öl pro Minute und wird mit einem Druck von 5 bar, welcher am Druckluftanschluss 9 anliegt, betrieben. Ölnebel kann, wie im oberen Bereich des Wälzlagers in Figur 1 angedeutet ist, das Lager 2 an dessen Stirnseiten verlassen. An Stelle der nicht vorhandenen Dichtungen sind in Figur 1 nicht eingezeichnete Abdeckscheiben vorhanden, welche einen 0,2 mm breiten Luftspalt freilassen. Die Abdeckscheiben üben damit im Gegensatz zu Dichtungen keine bremsende Wirkung aus. Aufgrund der fehlenden Dichtungen kann sich im Lager 2 im Prüfstandsbetrieb kein Über- oder Unterdrück aufbauen.
Um den rotierenden Lagerring 7, das heißt Innenring, in definierter Weise zu bremsen, weist der Lagerprüfstand 1 eine Hysteresebremse 10 auf. Die Hysteresebremse 10 ist als elektronisch geregelte Schleppvorrichtung ausgebildet. Deren mit 11 bezeichneter Rotor ist drehfest mit dem Innenring 7 verbunden. Der zugehörige, mit 12 bezeichnete Stator der Hysteresebremse 10 ist mechanisch über eine Halterung 13 mit dem Außenring 6 gekoppelt. Die Halterung 13 stützt ein Moment ab, welches beim Betrieb des Wälzlagers 2 in dessen Außenring 6 eingeleitet wird.
Zur Messung dieses abstützenden Moments ist eine Messvorrichtung 15 vorgesehen, wobei ein mechanisches Verbindungsteil zwischen dem Außenring 6 und der Messvorrichtung 15 mit 14 bezeichnet ist. Anders als in Figur 1 vereinfacht dargestellt, kann sich das Verbindungsteil 14 zwischen dem Außenring 6 und der auch als Aufnahme bezeichneten Halterung 13 befinden, wobei die Messvorrichtung 15 Kräfte, welche auf das Verbindungsteil 14 wirken - oder durch solche Kräfte verursachte Verformungen des Verbindungsteils 14 - in elektrische Signale umsetzt, die digitalisiert weiterverarbeitet werden.
Die Messvorrichtung 15 stützt sich, wie in Figur 1 skizziert, an einer Umgebungskonstruktion 16, welche nicht zwingend dem Lagerprüfstand 1 zuzurechnen ist, ab. Das Schleppmoment, welches durch die Hysteresebremse 10 in definierter Höhe erzeugt wird, wirkt in dieselbe Richtung wie das Reibmoment des Wälzlagers 2. Die Schmiervorrichtung 8 ist derart eingestellt, dass das Lager 2 während der gesamten Prüfprozedur auf einem konstanten Temperaturniveau betrieben wird.
Was den Aufbau der gesamten Prüf- und Auswerteeinrichtung 21 betrifft, wird auf die Fig. 2 verwiesen. Danach ist jedem der Lagerprüfstände 1 , 21 , welche einem Abgleich zu unterziehen sind, eine Datenaufnahmevorrichtung 17, 18 zugeordnet. Die in Fig. 2 nicht gesondert dargestellten Messvorrichtungen 15 sind in den jeweiligen Datenaufnahmevorrichtungen 17, 18 zuzurechnen.
Die Datenaufnahmevorrichtungen 17, 18 sind mit einer Datenverarbeitungseinheit 19 verknüpft, wobei die aus Fig. 2 hervorgehende Unterteilung in zwei Datenaufnahmevorrichtungen 17, 18 und eine einzige Datenverarbeitungseinheit 19 funktionell zu verstehen ist und keine Aussage über die tatsächliche Positionierung und Trennung oder Zusammenfassung von Komponenten der Datenverarbeitung impliziert.
In jedem Fall nimmt die Datenverarbeitungseinheit 19 einen Abgleich zwischen den mit den verschiedenen Lagerprüfständen 1 , 21 durchgeführten Messungen vor. Dieser Abgleich dient insbesondere dazu, Abweichungen der Eigenschaften des Lagerprüfstands 21 von den Eigenschaften des Referenz-Prüfstands 1 zu detektieren. Wie weiter in Fig. 2 veranschaulicht ist, existieren Datenleitungen 22, mit welchen die Lagerprüfstände 1 , 21 mit der Datenverarbeitungseinheit 19 verknüpft sind. Damit ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, Ergebnisse der beim Betrieb der verschiedenen Lagerprüfstände 1 , 21 vorgenommenen Messungen zu nutzen, um beim zukünfti- gen Betrieb der Lagerprüfstände 1 , 21 Betriebsparameter neu einzustellen. Dies betrifft in besonderem Maße den Lagerprüfstand 21 . In nicht dargestellter Weise ist der Referenz-Prüfstand 1 nutzbar, um einen Abgleich mit einer beliebigen Anzahl zusätzlicher Lagerprüfstände 20 durchzuführen.
Bezuqszeichenliste
1 Lagerprüfstand, Referenz-Prüfstand Lager, Rotativlager, Wälzlager, Prüfling Wälzkörperreihe
Wälzkörperreihe
Kugel, Wälzkörper
Außenring
Innenring
Schm iervorrichtung
9 Druckluftanschluss
10 Hysteresebremse
11 Rotor
12 Stator
13 Aufnahme
14 mechanisches Verbindungsteil
15 Messvorrichtung
16 Umgebungskonstruktion
17 Datenaufnahmevorrichtung
18 Datenaufnahmevorrichtung
19 Datenverarbeitungseinheit
20 Lagerprüfstand
21 Prüf- und Auswerteeinrichtung
22 Datenleitung
MA Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1 . Prüf- und Auswerteeinrichtung (21 ) zum Abgleich von Lagerprüfständen (1 , 20), umfassend eine Mehrzahl an Lagerprüfständen (1 , 20), welche jeweils als Reibungsprüfstand zur Prüfung eines zwei Lagerringe (6, 7) aufweisenden Rotativ- lagers (2) ausgebildet sind, sowie den einzelnen Lagerprüfständen (1 , 20) zugeordnete Datenaufnahmevorrichtungen (17, 18), welche mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinheit (19) verknüpft sind, die dazu eingerichtet ist, spezifische Eigenschaften der Lagerprüfstände (1 , 20) miteinander zu vergleichen.
2. Prüf- und Auswerteeinrichtung (21 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerprüfstände (1 , 20) eine Aufnahme (13) zur Halterung des ersten Lagerrings (6), eine Hysteresebremse (10) zum Bremsen des zweiten Lagerrings (7), sowie eine Messvorrichtung (15) zur Messung des in die Aufnahme (13) eingeleiteten Moments aufweist.
3. Prüf- und Auswerteeinrichtung (21 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerprüfstände (1 , 20) eine druckluftbetriebene Schmiervorrichtung (8) zum Schmieren des Rotativlagers (2) per Luft- Öl-Schmierung aufweist.
4. Verwendung einer Prüf- und Auswerteeinrichtung (21) nach Anspruch 1 zur Durchführung von Prüfungen mittels der Lagerprüfstände (1 , 20) an einem spielfreien, nicht abgedichteten zweireihigen Wälzlager (2).
5. Prüfstandsanordnung, umfassend einen als Reibungsprüfstand ausgebildeten Lagerprüfstand (1 , 20) sowie ein Wälzlager als Prüfling (2), wobei
- der Lagerprüfstand (1 , 20) o eine mit einem Lagerring (6, 7) des Prüflings (2) gekoppelte Hysteresebremse (10), sowie o eine druckluftbetriebene, zum Schmieren des Prüflings (2) per Luft- Öl-Schmierung vorgesehene Schmiervorrichtung (8), welche zur permanenten Ableitung des dem Prüfling (2) per Druckluft zugeführten Schmiermittelstroms ausgebildet ist, aufweist, und
- der Prüfling (2) als spielfreies mehrreihiges, nicht abgedichtetes Lager ausgebildet ist.
6. Verfahren zum Abgleich von als Reibungsprüfständen ausgebildeten Lagerprüfständen (1 , 20), wobei mittels der Lagerprüfstände (1 , 20) gleichartige oder identische Rotativlager (2), welche jeweils zwei Lagerringe (6, 7) umfassen, geprüft werden, indem in einen der beiden Lagerringe (7) mittels einer Hysteresebremse ein Moment eingeleitet wird, während ein den anderen Lagerring (6) abstützendes Moment gemessen wird, und wobei spezifische, bei der Prüfung der Rotativlager (2) detektierte Eigenschaften der Lagerprüfstände (1 , 20) miteinander verglichen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Lagerprüfstände (1 , 20) dem Rotativlager (2) mit Druckluft Schmiermittel im Sinne einer Öl-Luft-Schmierung zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der per Druckluft zugeführte Schmiermittelstrom permanent aus dem Wälzlager (2) abgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der Prüfung zusätzlich die Drehzahl sowie eine Temperatur des Wälzlagers (2) aufgezeichnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wälzlagers (2) durch das zugeführte Schmiermittel konstant gehalten wird.
EP24721055.2A 2023-04-13 2024-04-11 Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen Pending EP4695595A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023109271 2023-04-13
DE102024109694.2A DE102024109694A1 (de) 2023-04-13 2024-04-08 Prüf- und Auswerteeinrichtung sowie Verfahren zum Abgleich von Lagerprüfständen
PCT/DE2024/100304 WO2024213205A1 (de) 2023-04-13 2024-04-11 Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4695595A1 true EP4695595A1 (de) 2026-02-18

Family

ID=90829134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24721055.2A Pending EP4695595A1 (de) 2023-04-13 2024-04-11 Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4695595A1 (de)
KR (1) KR20250163968A (de)
CN (1) CN120826596A (de)
WO (1) WO2024213205A1 (de)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2944417A (en) 1957-04-04 1960-07-12 Bernard C Stupp Apparatus for making friction tests
CA2067706A1 (en) 1992-03-12 1993-09-13 John E. Duncan Hysteresis brake and method of calibration thereof
DE4424457A1 (de) 1994-07-12 1996-01-18 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektromagnetische Hysteresebremse
DE19705290A1 (de) 1997-02-12 1998-09-24 Zahnradfabrik Friedrichshafen Hysteresebremse
JP2004251323A (ja) 2003-02-18 2004-09-09 Ntn Corp 円筒ころ軸受
DE102008060762A1 (de) 2008-12-05 2010-06-10 Schaeffler Kg Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern
AT10813U3 (de) 2009-06-16 2010-03-15 Avl List Gmbh Prüfstandsanordnung
DE102010032110A1 (de) 2010-07-23 2012-01-26 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Fanglager für einen berührungslos gelagerten Rotor
DE102013106779B4 (de) 2013-06-28 2023-06-01 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Prüfstandsanordnung
DE102014209235A1 (de) 2014-05-15 2015-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager und Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers
DE102014008127A1 (de) 2014-06-06 2015-12-17 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Lager-Reibungsprüfung mit Kippmoment
CN206095632U (zh) * 2016-07-22 2017-04-12 湖南科技大学 传动支撑双列深沟球轴承润滑与加载试验台
DE102018104900B4 (de) 2018-03-05 2025-12-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Prüfstand und Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung
DE102020100912A1 (de) 2020-01-16 2021-07-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Wälzlagern mittels Schwingungsanalyse
DE102021106593B3 (de) * 2021-03-18 2022-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Charakterisieren eines Prüfstands
CN218628979U (zh) * 2022-09-16 2023-03-14 昆明理工大学 一种可变工况轴承实验台

Also Published As

Publication number Publication date
CN120826596A (zh) 2025-10-21
WO2024213205A1 (de) 2024-10-17
KR20250163968A (ko) 2025-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69837847T2 (de) Vorrichtung zur prüfung der hauptmotorenlager in schienenfahrzeugen
DE60206120T2 (de) Methode und System zur Lagerüberwachung
DE4219318C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Kontaktwinkels von Kugellagern
DE102009016161B4 (de) Vorrichtung zur Geräuschprüfung eines Radiallagers
EP2131178B1 (de) Diagnoseverfahren für zumindest ein Kugellager, insbesondere für ein Schrägkugellager, korrespondierendes Diagnosesystem sowie Verwendung eines derartigen Diagnosesystems
DE60109367T2 (de) Wälzlagereinheit
DE112005002077T5 (de) Zustandserfassungsvorrichtung, Zustandserfassungsverfahren, Zustandserfassungsprogramm, Informationsaufzeichnungsmedium dafür sowie Zustandsanzeigevorrichtung, Zustandsanzeigeverfahren, Zustandsanzeigeprogramm und Informationsaufzeichnungsmedium dafür
DE112017000950T5 (de) Abnormalitäts-Diagnosevorrichtung und Abnormalitäts-Diagnoseverfahren
EP3447469A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines gleitlagers
WO2014190983A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur nachschmierung eines fettgeschmierten wälzlagers
EP2653848A1 (de) Vorrichtung zur Messung der Lagerluft eines Wälzlagers
DE2947937A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von waelzlagerschaeden
DE2831158A1 (de) Einrichtung zur ermittlung der eingenschaften eines schmiermittels
DE102020100221B3 (de) Verfahren zum Herstellen von Wälzlagern, Wälzlager und deren Verwendung, sowie Messgerät und Fertigungsanlage
WO2024213205A1 (de) Prüfstandsanordnung, prüf- und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum abgleich von lagerprüfständen
DE102024109694A1 (de) Prüf- und Auswerteeinrichtung sowie Verfahren zum Abgleich von Lagerprüfständen
DE102010005057A1 (de) Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes eines Schmiermittels in einem Lager
DD221276A1 (de) Vorrichtung zur fuehrung und lagerung rheologischer messsysteme, insbesondere rotationsrheometer
DE102008030227A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Lagervorspannung an einem angetriebenen Drehkörper
WO2021143965A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur prüfung von wälzlagern mittels schwingungsanalyse
DE102017212666A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Zustands eines mechanischen Bauteils, Verwendung eines Messgeräts, System, Verfahren zur Bestimmung des Zustands eines mechanischen Bauteils
DE102021104853B3 (de) Radsatzlager für ein Schienenfahrzeug
DE2612911C3 (de) Vorrichtung zur Prüfung von Wälzlagern
DE2425017C3 (de) Prüfmaschine für Schmierstoffe
WO2019206452A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines wellendichtrings

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251113

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR