Kontaktloses Messen von Wälzkörperdrehbewegungen

Titelbild zum Use Case "Kontaktloses Messen von Wälzkörperdrehbewegungen"

Zielsetzung

  • Messung der kinematischen Daten und Vibrationen einzelner Wälzkörper in einem Pitch-Lager von Windenergieanlagen zur Identifikation von Schlupfzuständen

Zeitraum

2020/2021

Herausforderungen

  • Kleiner Bauraum und schlechte Zugänglichkeit
  • Integration der Messtechnik in hochbelastetes Bauteil
  • Optimale Funkverbindung trotz starker Abdeckung durch Metall in der direkten Umgebung
  • Kontaktlose Akkuladung im Schmierfett ohne Demontage der Wälzkörper durch schlanke Bohrungen
  • Laufzeit von mindestens 10 Stunden bei 13.600 Messpunkten pro Sekunde je Wälzkörper

Umsetzung

  • Messsystem bestehend aus zwei miteinander verbundenen Platinen pro Wälzkörper sowie einem Empfangsmodul zur Datenerfassung mehrerer Wälzkörper
  • In jedem Wälzkörper: eine Platine als Sensor- und Datenübertragungsboard und eine Platine als Power-Management-Board zur Akkuanbindung und -Ladung
  • Integrierte Messkette zur Erfassung von Wälzkörperdrehbewegung (Beschleunigungs-, Drehraten- und Magnetfeldsensorik) und Vibrationen mittels High-Performance-MEMS-Sensorik
  • Kabellose Datenübertragung über integrierte Antenne per nemi Link 2400 Funkverbindung im 2,4 GHz-Frequenzband zu einem Empfangsmodul, das per USB an einen PC angeschlossen wird
  • Akku-Ladeprinzip: Induktiv mittels eigenentwickeltem Ladestab mit integrierter Spule und USB Anschluss zur Spannungsversorgung

Vorteile

  • Messsystem bestehend aus zwei miteinander verbundenen Platinen pro Wälzkörper sowie einem Empfangsmodul zur Datenerfassung mehrerer Wälzkörper
  • In jedem Wälzkörper: eine Platine als Sensor- und Datenübertragungsboard und eine Platine als Power-Management-Board zur Akkuanbindung und -Ladung
  • Integrierte Messkette zur Erfassung von Wälzkörperdrehbewegung (Beschleunigungs-, Drehraten- und Magnetfeldsensorik) und Vibrationen mittels High-Performance-MEMS-Sensorik
  • Kabellose Datenübertragung über integrierte Antenne per nemi Link 2400 Funkverbindung im 2,4 GHz-Frequenzband zu einem Empfangsmodul, das per USB an einen PC angeschlossen wird
  • Akku-Ladeprinzip: Induktiv mittels eigenentwickeltem Ladestab mit integrierter Spule und USB Anschluss zur Spannungsversorgung

Ansicht Wälzlager von oben
Induktives Laden
Wälzlager Gesamtansicht
Grafische Darstellung des kontaktlosen Messens von Wälzkörperdrehbewegungen

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Stephanie Paulus, Martin Noll & Lois Jacobs

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