Wirtschaft
Für Großlager-Tests im neuen Prüfzentrum: SKF schmiert absichtlich falsch
Freitag, der 13.Oktober 2017
Für Großlager-Tests im neuen Prüfzentrum: SKF schmiert absichtlich falsch
Schweinfurt: Gegenwärtig sind selbst die modernsten Computer-Simulationsprogramme kaum im Stande, sämtliche Prozesse in Großlagern wirklichkeitsgetreu abzubilden. Eindeutiges Indiz: Noch immer kommt es in der betrieblichen Praxis vereinzelt zu vorzeitigen Ausfällen von Großlagern, obwohl diese nicht nur mit äußerster Akribie berechnet worden waren, sondern oft sogar über "konstruktive Sicherheitsreserven" verfügten. "Unter realen Bedingungen müssen also gewisse Phänomene auftreten, die von den derzeitigen ,Ursache-Wirkung-Algorithmen' aktueller Simulationsmodelle einfach noch nicht berücksichtigt werden", erläutert Dr. Martin Göbel, Manager Global Testing bei SKF.
Software zu weich für die Wirklichkeit
Um solchen bislang rätselhaften Schadensursachen auf die Schliche zu kommen, hat SKF am Standort Schweinfurt rund 40 Millionen Euro in das leistungsfähigste Großlager-Prüfzentrum der Welt investiert. Darin befindet sich auch ein neuartiger Teststand, der das dynamische Zusammenspiel verschiedener Wälzlager-Bestandteile gnadenlos an deren Grenzen treibt. "Wertvolle tribologische Erkenntnisse erhoffen wir uns insbesondere aus der Analyse der Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Schmierungsbedingungen und verschiedenen Lager-Designs bzw. -Materialien", erklärt Göbel, "denn daraus lassen sich Optimierungspotenziale für künftige Großlager-Generationen ableiten."

Foto: Der neue SKF Prüfstand für Großlager in Anwendungsbereichen wie dem Schiffbau, dem Bergbau, der Zement- und Stahlbranche oder auch der Papierindustrie entwickelt Kräfte von gut einem halben Dutzend Meganewton und kann dabei Rotationsgeschwindigkeiten von über 200 min-1 erzielen. © SKF
 
Zu diesem Zweck hat die SKF Lubrication Systems Germany GmbH den kleineren der beiden neuen "Großlager-Folterknechte" im Sven Wingquist Test Center mit zwei speziellen Schmiersystemen ausgestattet.
Schmierung im Grenzbereich
Der von der Augsburger Renk Test System GmbH entwickelte Prüfstand für Großlager in Industriezweigen wie der Papierproduktion, dem Schiffbau, dem Bergbau oder auch der Zement- und Stahlbranche entwickelt Kräfte von gut einem halben Dutzend Meganewton (etwa so viel wie ein einzelnes Triebwerk der Saturn V-Mondrakete) und kann dabei Rotationsgeschwindigkeiten von weit über 200 min-1 erzielen.



Foto: Das Schmieraggregat für den Prüfstand versorgt dessen "steifigkeits-variable" Lageranordnung mit der optimalen Schmierung. © SKF
 
Diejenigen Lager, die im Prüfstand selbst stecken, sollen ihren Job natürlich möglichst anstandslos verrichten - und dazu trägt u. a. ein transportables SKF Schmiersystem bei. Das rund 6 m breite und etwa 1,6 m tiefe Aggregat fasst 2.500 Liter Schmieröl. In gefülltem Zustand liegt sein Gesamtgewicht bei ca. 6 Tonnen. Dieses System versorgt im Prüfstand eine einzigartige Lageranordnung, deren Steifigkeit dank einer ausgeklügelten Konstruktion gleichsam variabel ist, mit der optimalen Schmierung.
 
Das genau entgegengesetzte Ziel kann ein zweites, ebenfalls "umsetzbares" Schmiersystem verfolgen, das für die Schmierung des eigentlichen Prüflings zuständig ist: Diese Sonderanfertigung kann den Prüfling in punkto "Mangelschmierung" bis an die äußersten Grenzen treiben. Bei gleichen Außenabmessungen fasst dieses System 3.000 Liter Schmieröl und bringt damit ein Gesamtgewicht von gut 7 Tonnen auf die Waage. "Im Grunde handelt es sich hierbei um einen Technologietransfer aus der Papierindustrie", so Falko Liebing, Business Development Manager Pulp & Paper sowie Test Rigs bei der SKF Lubrication Systems Germany GmbH in Hockenheim. "Aber für die speziellen Aufgaben im Prüfzentrum waren diverse Anpassungen nötig - und diese betrafen nicht nur die optische Gestaltung des Geräts oder die ungewohnten Lärmschutz-Maßnahmen!"
Knackpunkt Temperatur
Zum anspruchsvollen Anforderungsprofil der Schweinfurter Großlager-Tester gehörte insbesondere die Hitzeverträglichkeit der Anlage: "Weil die bayerischen Kollegen ihre Wälzlager-Tests unter Extrembedingungen fahren wollen, mussten wir das System auf Öltemperaturen von bis zu 100 Grad Celsius im Zulauf zum Lager auslegen", so Liebing, "und das ist etwa doppelt so hoch wie die Betriebstemperaturen ,normaler' Schmiersysteme." Der Rücklauf-Sammler der Sonderanfertigung vertrage sogar bis zu 150 °C. "Wenn man nun bedenkt, dass sich - gemäß Faustregel - die Viskosität des Schmieröls praktisch halbiert, sobald die Temperatur um 10 Grad steigt, kann man sich grob vorstellen, wie stark die Prüflinge in Mainfranken strapaziert werden sollen", meint Liebing. Damit die Anlage selbst während einer solchen "Hitzeschlacht" keinen Schaden nimmt, ist sie mit einem Kühlsystem auf Basis von Plattenwärmetauschern ausgestattet worden.
Präzise Messungen am Prüfling
Von der Versorgungsstation aus gelangt das Schmieröl über ein Dutzend Leitungen zum Prüfling. An der zwischengeschalteten Verteilkonsole lässt sich sehr präzise dosieren, wie viel Öl pro Leitung zu welchem Schmierpunkt befördert wird. "Das versetzt uns in die Lage, auch in punkto ,Schmiermittel-Menge' die schwierigsten Bedingungen bei verschiedensten Lasten hervorzurufen", erläutert der Leiter des Großlager-Prüfzentrums, Dr. Thomas Zika.
 
Außerdem erlaube es die variable Dosierung in Kombination mit der Vielzahl der Schmierpunkte, die Ölverteilung bzw. den internen Fluss im Prüfling extrem "lokal" zu untersuchen. Zu diesem Zweck verfügt die Vorrichtung zur Aufnahme des Prüflings über ein ganzes Arsenal an weiteren Sensoren. Das Sensor-Sortiment erfasst also nicht nur lokale Temperaturen und deren Trends, sondern beispielsweise auch Schwingungen und Kräfte sowie die Position kritischer Komponenten. "Letztlich erfahren wir dadurch, wo genau unter welchen Bedingungen welche dynamischen Effekte im Lager auftreten", resümiert Zika. "Und die entsprechenden Kenntnisse werden uns dabei helfen, Konstruktion und Design künftiger Großlager so zu optimieren, dass sie bei möglichst geringem Gewicht und minimaler Reibung in ihrer jeweiligen Anwendung ein Maximum an Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erzielen." All dies zusammen schone im Endeffekt Ressourcen - nicht nur während der temporeichen Tests und bei der Herstellung, sondern auch beim Einsatz kommender Großlager-Generationen von SKF. Aus derartigen Effizienz-Gründen wurde der "kleine" Prüfstand mit Mitteln in Höhe von rund 1,6 Mio. Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit gefördert.
 
Das weltweit einzigartige Prüfzentrum ist im Sommer offiziell eingeweiht worden. Inzwischen setzen die SKF Ingenieure alles daran, dass die technologische Pionierleistung die extrem hohen Erwartungen an die Entdeckung bislang noch verborgener "Großlager-Geheimnisse" auch Schritt für Schritt erfüllt: Derzeit arbeiten sie beispielsweise an der Validierung der massiven Hardware und der Kalibrierung der sensiblen Messtechnik.
 
SKF ist ein weltweit führender Anbieter von Wälzlagern, Dichtungen, Schmiersystemen und Mechatronik-Bauteilen mit umfassenden Dienstleistungen in den Bereichen Technischer Support, Wartung und Instandhaltung sowie Engineering-Beratung und Training. Weltweit ist SKF in mehr als 130 Ländern präsent und arbeitet mit rund 17.000 Vertragshändlern zusammen. Im Jahr 2016 erwirtschaftete die Unternehmensgruppe einen Umsatz in Höhe von 72.787 Mio. SEK und beschäftigte 44.868 Mitarbeiter. (Pressemeldung vom 12.10.2017)
Quelle: SKF GmbH | Foto: SKF GmbH
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