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Fraunhofer LBF Hochfrequenzprüfstand verbessert Lager und minimiert Lärm

| Redakteur: Katharina Juschkat

Das Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit hat einen neuen Hochfrequenzprüfstand eingeführt, um damit das Transferverhalten von Lagern zu ermitteln. Mit dem Prüfstand sind Prüffrequenzen von bis zu 2000 Hz möglich.

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Mit einer Frequenz von bis zu 2000 Hertz lassen sich Werkstoffe und Bauteile mit dem neuen Hochfrequenzprüfstand des Fraunhofer LBF untersuchen.
Mit einer Frequenz von bis zu 2000 Hertz lassen sich Werkstoffe und Bauteile mit dem neuen Hochfrequenzprüfstand des Fraunhofer LBF untersuchen.
(Bild: Fraunhofer LBF/Raapke)

Lärm- und Vibrationsquellen auf den Grund gehen und Gegenmaßnahmen entwickeln sind Forschungsschwerpunkte der Schwingungstechnik des Fraunhofer LBF. In einem breiten Frequenzbereich untersucht und entwickelt das Institut passive und aktive Lager, um Schwingungen zu entkoppeln. Jetzt hat das LBF seine Möglichkeiten erweitert und einen neuen Hochfrequenzprüfstand in Betrieb genommen, um das dynamische Transferverhalten von Lagern zu ermitteln.

In nahezu allen technischen Bereichen müssen Produkte hohe Anforderungen erfüllen. Abhängig vom Produkttyp muss es besonders sicher, funktional, komfortabel oder kostengünstig sein. Für die Funktionalität, Effizienz und Sicherheit gelten zum Teil gesetzliche Vorgaben und normative Standards. Auch indiviudelle Ansprüche müssen Produkte immer häufiger erfüllen.

Schwingungstechnik unterstützt während des Entwicklungsprozesses

Schwingungen können die Eigenschaften eines Produktes beeinflussen und damit schon im Entwicklungsprozess zu Problemen führen. Daher ist es gerade in der Entwicklung wichtig, die eingesetzten Werkstoffe und Bauteile zu prüfen und zu charakterisieren. Lager dienen zur schwingungstechnischen Entkopplung und können damit den Komfort steigern. Die Schwingungstechnik des Instituts untersucht und entwickelt passive und aktive Lager. Damit will das Institut seine Kunden während des Entwicklungsprozesses unterstützen.

Die Lager haben die primäre Aufgabe, eine Schwingungsquelle sicher anzukoppeln, das Gewicht der Schwingungsquelle abzustützen und Schwingungen zu entkoppeln. Zu diesem Zweck muss der Kennwert zuverlässig ermittelt werden, um die Bauteileigenschaften sowie deren Auslegung hinsichtlich der gewünschten Systemcharakteristik zu beurteilen.

Dynamisches Transferverhalten ermitteln

Die dynamische Transfersteifigkeit ist dabei ein wichtiger Kennwert. Sie kennzeichnet in komplexen Größen das vibroakustische Transferverhalten und beschreibt die Trägheits-, Federungs- sowie Dämpfungseigenschaften bei verschiedenen Frequenzen. Üblicherweise erfolgt die dynamische Charakterisierung von Lagern meist mit servohydraulischen Prüfmaschinen, was die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Messergebnisse auf niedrige Prüffrequenzen beschränkt.

Das Fraunhofer LBF setzt einen neuen Hochfrequenzprüfstand ein, um das dynamische Transferverhalten von Lagern zu ermitteln. Der Prüfstand kann die dynamische Steifigkeit bis 2000 Hz untersuchen. Die eingesetzte Aktorik besteht aus einem elektromechanischen Spindelantrieb und einem elektrodynamischen Schwingerreger. Den dynamischen Signalanteilen des Schwingerregers von bis zu 8 kN kann eine statische Vorlast von bis zu 5 kN überlagert werden.

Prüftechnik für den Entwicklungsprozess von Lagern

Der Probenraum mit den Abmessungen 550 mm x 300 mm x 300 mm ermöglicht die Untersuchung von kleinen Werkstoffproben bis hin zu großen Lagern. Während des Prüfbetriebs überwachen die Forscher die relevanten Messgrößen kontinuierlich und zeichnen sie auf. Auch unter Temperatureinfluss kann geprüft werden. Der Prüfstand ist für den spezifizierten Einsatz in Anlehnung an die DIN Normenreihe 10846 nachgewiesen.

Anwender verwenden die Prüftechnik und die Ergebnisse bei dem Entwicklungsprozess von passiven und aktiven Lagern. Zweck des Prüfstands ist die dynamische Charakterisierung von Lagerungskomponenten, Entwicklung und Test von aktiven Lagern, Parametrierung und Validierung numerischer Simulationsmodelle und der Untersuchung von neuen Werkstoffen. Mit dem Ziel, Schwingungen zu entkoppeln, werden Werkstoffe und Bauteile in nahezu allen technischen Bereichen und damit Produkten eingesetzt. Die wesentlichen Industriezweige sind die Automobilindustrie, Transportindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau sowie Konsumgüterindustrie. (kj)

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