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Prüfstand

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Dem Verschleiß virtuell auf der Spur

Text: Bernd Schwarze und Ansgar Wahle, Hochschule Osnabrück FotoS: Hochschule Osnabrück, SEW-Eurodrive
Um den Verschleiß an Drehgestellen von Güterwagen nachzubilden, hat die Hochschule Osnabrück für das Lehrgebiet Konstruktionstechnik einen mobilen Prüfstand aufgebaut.

Ein neuer Prüfstand an der Hochschule Osnabrück hat das Ziel, reale Verschleißszenarien an Drehgestellen von Güterwagen der Bahn nachzubilden. Dabei werden Kontaktsituationen variabel vorgegeben, Belastungen aufgebracht und der Verschleiß der Teile in Abhängigkeit der Lastzyklen ermittelt. Es war das übergeordnete Ziel, industrietypische Antriebstechnik für die Prüfstände zu nutzen. Um sie sowohl in unterschiedlichen Räumen als auch in Vorlesungen und Übungen nutzen zu können, waren mehrere Randbedingungen zu beachten. So mussten bauliche Gegebenheiten wie die Breite von Türen oder die Größe der Aufzüge berücksichtigt werden.

CAD-Daten im Internet abrufen

Eine weitere Vorgabe lautete, umrichtergesteuerte Antriebe für den Prüfstand zu nutzen, die am einphasigen 230V-Netz betrieben werden können. Weiterhin sollten die Antriebe direkt am Umrichter sowie über eine D/A-Schnittstelle von Rechner aus zu steuern sein. Die Auswahl fiel auf Antriebstechnik von SEW-Eurodrive, unter anderem weil den Studierenden schon in der Konstruktionsphase passende CAD-Daten im Internet zur Verfügung stehen. Mit dem CAD-Programm DriveCAD lassen sich schnell und effektiv Zeichnungen der Antriebe erzeugen und zur weiteren Verwendung in andere Systeme laden. Für die Simulation werden drei Prüfmodule durch einen zentralen Getriebemotor anzutreiben. Auf diese Weise können drei Verschleißszenarien parallel gefahren werden. Jedes Prüfmodul realisiert im Wesentlichen eine Kontaktpaarung zwischen einem Prüfkörper und einem Gegenkörper. Dieser wird mittels einer Kurbelwellenkinematik durch den zentralen Antrieb translatorisch hin und her bewegt.Durch wiederholgenaue Vorgabe der Kontaktsituation und Belastungen, die unabhängig in mehreren Achsen erzeugt werden können, lassen sich unterschiedliche Betriebszustände simulieren, wie sie an Achslagerungen von Güterwagen auftreten. Der Prüfstand ist eingebunden in ein Forschungsprojekt zur virtuellen Verschleißsimulation, um den möglichen Verschleiß schon in der Konstruktionsphase vorherzusagen.

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