Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der derzeitige Ansatz zum sicheren Betrieb von Gleitlagern besteht in der permanenten \u00dcberversorgung des Lagers mit \u00d6l. Dies f\u00fchrt zu erheblichen Energieverlusten, da das Lager nicht im Betriebspunkt minimaler Reibungsverluste l\u00e4uft. Bei gro\u00dfen Gleitlagern liegen die Verlustleistungen im Bereich etlicher Kilowatt.
\nZiel des angedachten Projekts war die Erh\u00f6hung der Energieeffizienz gro\u00dfer Gleitlager. Dies sollte dadurch erreicht werden, dass dem Gleitlager immer nur so viel \u00d6l zugef\u00fchrt wird, dass noch eine sichere hydrodynamische Schmierung vorliegt und die Lagertemperatur nicht \u00fcber Geb\u00fchr ansteigt. Die Energieeinsparung geschieht dann auf drei Wegen:
\n\tEnergieeinsparung durch Verminderung der Fl\u00fcssigkeitsreibung im Schmierspalt
\n\tEnergieeinsparung durch Einsparung von Pumpleistung in der \u00d6lversorgung
\n\tVerringerung der ben\u00f6tigen \u00d6lmenge im System<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Arbeitsschritte wurden durchgef\u00fchrt:
\nAP 1: Bestandsaufnahme und Anforderungsanalyse
\nAP 2: Konzipierung Elektronik, Signalaufbereitung, Sensorik
\nAP 3: Konzipierung Software
\nAP 4: Aufbau und Inbetriebnahme des Systems an den Pr\u00fcfst\u00e4nden MRP und KLP
\nAP 5: Versuchsreihen an den Pr\u00fcfst\u00e4nden
\nAP 6: Entwicklung der Mess- und Regelsoftware
\nAP 7: Pilotanlage\/Reale Produktionsbedingungen
\nAP 8: Optimierung, Technische Dokumentation<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Versuche an den Gleitlagerpr\u00fcfst\u00e4nden haben gezeigt, dass eine Reduzierung der Schmiermittelmenge um bis zu 80\u00b0% m\u00f6glich ist. Dabei konnte das Reibmoment durch Minimierung der Planschverluste und thermische Effekte um bis zu 20 % reduziert werden. Die Einsparungen beziehen sich ausschlie\u00dflich auf die interne Lagerreibung. Das gesamte Potential muss an einem realit\u00e4tsnahen Prototypenaufbau mit einem Gro\u00dfgleitlager unter Ber\u00fccksichtigung der Schmiermittelpumpenleistung aber noch ermittelt werden.
\nWeiterhin hat die Auswertung der K\u00f6rperschalldaten die Ergebnisse eigener Arbeiten best\u00e4tigt. Im gesamten betrachteten Spektrum von 100 bis 300 kHz ist der qualitative Verlauf des Reibmoments wiederzufinden.
\n\u00dcbertr\u00e4gt man die auf Gleitlagerpr\u00fcfst\u00e4nden gewonnenen Ergebnisse auf ein reales System ergibt sich unter der Annahme einer Reduktion der Verlustleistung um 20% und Dauerbetrieb der Maschine (rund um die Uhr, 8700 h\/Jahr) eine rechnerisch abgesch\u00e4tzte Energieeinsparung von ca. 16.000 kWh pro Jahr. Eine gro\u00dfe Maschine, die z. B. 20 solche Lagerungen hat, w\u00fcrde demnach \u00fcbers Jahr 320 MWh einsparen.
\nDie Pumpleistung f\u00fcr ein Lager bei Vollschmierung l\u00e4sst sich grob absch\u00e4tzen zu 100 W. F\u00fcr 20 Lager ergibt sich somit ein Wert von ca. 2 kW, \u00fcbers Jahr gerechnet also gut 17 MWh.
\nDavon ausgehend, dass bei Einsatz des neu zu entwickelnden Systems die Pumpleistung um 80% reduziert werden kann, ergibt sich hier ein Einsparpotenzial von ca. 14 MWh. Auch dies ist kein zu vernachl\u00e4ssigender Betrag.
\nSchlie\u00dflich die ben\u00f6tigte \u00d6lmenge im System: Hier ist ein Wert von 1000 Litern (heute) bei gro\u00dfen Maschinen durchaus realistisch. Eine Verkleinerung auf 200 Liter scheint machbar, d.h. auch hier eine Einsparung von 80%.
\nHinsichtlich der wirtschaftlichen Wirkungen des Projektes konnten die positiven Marktaussichten in Gespr\u00e4chen mit Technikern und Entscheidern grunds\u00e4tzlich best\u00e4tigt werden. Der Markteintritt stellt jedoch in dieser anwendungsbedingt konservativen Branche noch eine gro\u00dfe H\u00fcrde dar. Zusammenfassend ist f\u00fcr die erfolgreiche Vermarktung des Systems eine Anlaufzeit von 2-3 Jahren einzuplanen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es ist geplant die Forschungsergebnisse auf folgenden Tagungen zu pr\u00e4sentieren:
\n\tVDI Fachtagung: Gleit- und W\u00e4lzlagerungen, Schweinfurt, Mai 2011
\n\t8th International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies, Cardiff, Juni 2011
\n\t3rd European Conference on Tribology, Wien, Juni 2011
\n\tASME\/STLE Joint Tribology Conference, Los Angeles, Oktober 2011
\n\tInternational Tribology Conference, Hiroshima, November 2011<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Zusammenarbeit zwischen den Partnern war zielf\u00fchrend und angenehm. Das Projekt hat interessante Ergebnisse geliefert und eine gute wissenschaftliche Basis geschaffen, welche fortw\u00e4hrend erg\u00e4nzt werden kann.<\/p>\n
Dur das Projekt konnte erfolgreich nachgewiesen werden, dass ein sicherer hydrodynamischer Betrieb eines Gleitlagers bei wesentlich geringerem Schmiermitteldurchfluss erfolgen kann, als derzeit von der Normung (VDI und DIN) vorgeschrieben ist. Reibmomentreduzierungen von bis zu 20 % wurden experimentell nachgewiesen. Durch die kontinuierliche Zustands\u00fcberwachung der Lager durch die K\u00f6rperschallanalyse wird die Betriebssicherheit zus\u00e4tzlich gesteigert. <\/p>\n
Die Firma Kr\u00f6hnert Infotecs GmbH wird auf der erzielten Basis das System zur Gleitlagerverschlei\u00df\u00fcberwachung weiter entwickeln. Hierzu werden unterst\u00fctzend einerseits m\u00f6gliche Pilotkunden angesprochen und andererseits zusammen mit dem IPEK weitere Forschungsprojekte beantragt. Mit den Pilotkunden wird angestrebt, auf dem aktuellen Stand eine Serienreife der Anwendung herzustellen. Hierzu sind insbesondere Dauererfahrungen zu sammeln und die Parametrierung des Systems auf das spezifische Lager zu l\u00f6sen. Hierzu wurden erste Gespr\u00e4che von Seiten Kr\u00f6hnert Infotecs mit der Gesch\u00e4fts- und Entwicklungsleitung von Voith BHS und Kolbenschmidt Pierburg gef\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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