Messung des Resonanzverhaltens und der Dämpfung bei Motorlagern

Ing. Buero Dieter Munkes News   •   June 2, 2016

Diese Messung wird gewöhnlich mittels Hydraulik gemacht.

Der Nachteil ist die geringe Bewegungsbandbreite (Massebedingt) 0.1mm/100Hz.

Es wurde der Ansatz gemacht mit einem 200W Elektrommagneten gegen ein 10KW Hydraulikaggregat anzutreten.

Das Projekt würde sich alleine aus den Stromkosten rechnen.

Da die Zahl der Motorlager künftig sinkt, Elektromotoren bezüglich Lagerung einfacher sind wurde das Projekt seitens des Kunden abgebrochen.

So eine Messung besteht aus 3 Funktionsblöcken, der Messaufnahme und Anregung und Auswertung.

Messanordnung :

  1. Der Prüfling steckt in einer Halterung, die auf einem Messtisch steht.
  2. Die Oberseite des Prüflings hat den Aufnahmedorn analog zum Fahrzeugmotor.
  3. Darauf ist ein Kistler Piezo Sensor befestigt.
  4. Dieser wird nun von einem starken Elektromagneten nach unten gedrückt.
  5. Am zweiten Ende des Magneten ist ein LVDT Wegsensor.

Messaufnahme:

  1. Beide Signale Kraft und Weg werden mit 2Khz aufgezeichnet.
  2. In beiden Signalpfaden sind exakt die gleichen Filter verbaut.

Anregung:

  • Es wird eine Anregung mit einem Chirp-Signal ähnlich Radar verwendet. Natürlich bei den niedrigen NF Frequenzen.
  • Testdauer ca, 2 Sek

Auswertung

  • Zeitgleich zu Start der Erregung wird die Erfassung gestartet.
  • Die Signale werden zeitlich korreliert.
  • Die Signale werden gefiltert.
  • Beide Signale werden nach fenstern FFT gerechnet (Komplex)
  • Beide FFT´s werden im komplexen durcheinander dividiert.
  • Heraus kommt die komplexe Impedanz je Frequenz
  • Es wird nach Scalierung Betrag und Phase ausgegeben.

In der Grafik ist links oben die Anregung, rechts oben Kraft/Weg als X/Y

Unten ist dann Betrag und Phase.

Klingt einfach, war tricky,

Die Probleme sind:

  • Erzeugung der Vorlast beim Lager.
  • Masse des Aufbaus behindert bei den oberen Frequenzen
  • Resonanzen müssen in den Bereich unterhalb oder oberhalb des Messbereiches gebracht werden.
  • Hub vs Kraft beim Magneten

Es wurde ein Magnet mit Eisenkern verwendet.  (1500N)

Vorteil:

  • preiswert <1k€

Nachteil:

  • Ansteuerung nichtlinear
  • Masse des Kerns.

Ein Antrieb in der Kraftklasse als Moving Coil hätte klar Vorteile ist jedoch erheblich teurer,

Trotzdem wäre das ganze natürlich übertragbar auf andere Dämpfer (ebike Federgabel& Sitz, Elektromotoren)