SKF hat Techniken entwickelt, die den Ingenieuren einen besseren Einblick in den Zustand im Inneren eines Lagers bei seiner Funktion in einer Anwendung vermitteln. Dies hat zur Entwicklung zweier Produkte geführt, die in verschiedensten Anwendungen von der Windenergie bis hin zur Papierherstellung wertvolle Dienste leisten.

Beide Ansätze– das SKF Magic Roller System und die Belastungsmessplatte – haben die Belastungsmessung zur Aufgabe. Die Belastungsmes­sung ist einer der Schlüssel­parameter. Sie liefert Daten darüber, welchen Kräften ein Lager ausgesetzt ist und welche Faktoren für Lager­-größe, -art und -leistung aus­schlaggebend sind.

Das Lager ist eine Grundkom­ponente in Maschinen. Wenn der Konstrukteur Lager und Lagergröße wählt, hängt dies oft von Labortests oder Simulatio­nen einschließlich gewisser Annahmen und Sicherheits­faktoren ab. Kann er auf harte Fakten als Input für seine Abmessungskriterien zurückgreifen, dann ist er in der Lage, sein Produkt hinsichtlich Gewicht, Effizienz und Sicher­heit noch zu optimieren.

 

Somit schafftdas Wissen von der tatsächlichen Belastung, die in einer Maschine wirkt, Mög­lichkeiten, nicht nur die Kons­truktion einer Maschine zu verbessern sondern auch ihren Prozess zu steuern.

Die Messung der Lagerkräfte in einer Maschine liefert präzise Angaben darüber, wie stark die Maschine belastet ist. Ange­nommen, bei einer Maschine werden Rohstoffe in einen Prozess eingegeben, zu dem z. B. das Pressen, Zerkleinern oder Rollen zwischen zwei großen Walzen gehört. Die auf die Lager der Walze einwirkenden Kräfte sind messbar und mitentscheidend über die effizienteste Vorschubrate der Rohstoffe. Ein weiteres Beispiel ist die Bahnen­spannung, bei der Papier, Textilien oder Folien zwischen Walzen gedehnt und aufgerollt werden. Die Bahnenspannung des Werkstoffs ist entscheidend, und die Belastung in den Lagern zur Unterstützung der Walzen ist direkt proportional zu dieser Spannung.

Eine weitere Möglichkeit der Belastungsmessung ist die Zustandsüberwachung. Durch das kontinuierliche Registrieren der Belastung lassen sich Überlastung und Zeitpunkt im Vergleich mit einem vorgege­benen Grenzwert auch lange nach Eintreffen des Ereignisses feststellen, ähnlich wie bei einer Blackbox in Flugzeugen.

 

Magic Rollerund Belastungs­messplatte stellen unterschiedliche Ansätze zur Belastungs­messung dar. Die Belastungsmessplatte wurde in erster Linie für Online-Messungen entwickelt, und ihre Hauptaufgabe besteht in der Quanti­fizierung von Lasten in radialer Richtung. Dabei handelt es sich um ein Produkt, das keinerlei Umkonstruktion des Lagers erforderlich macht.

Die Belastungsmessplatte ist eine neue Produktentwicklung und für SKF patentiert. Eine maßgeschneiderte Platte mit Sensoren ist mit dem SKF Stehlager­gehäuse in eine Einheit integriert. Entwickelt wurde sie zur Beseitigung von Problemen mit herkömmlichen Lasten­messblocks im Hinblick auf die Größe und Übereinstim­mung dieser Kom­ponenten mit den Gehäusen.

An zwei Stellen in der Platte sind zwei Dehnungsmessstreifen Träger angebracht. Während der Belastung wird die Schubverformung des Trägers gemessen, und es wird ein Signal empfangen, das proportional zu der auf die Platte aufgebrachten Belas­tung ist. Ausgehend davon werden die radiale Belastung und die Richtung der radialen Belastung online dargestellt. Alternativ können die vertikale und die horizontale Komponente der Belastung angegeben werden. Die Genauigkeit ist mit einer Fehlerquote von unter 0,5 % sehr gut. Ein analoges oder digitales Ausgangssignal ist wählbar, das sich für die gängigsten kundenseitigen Messinstrumente eignet. Die maximale Größe steht noch nicht fest, aber das komplette Sortiment an SNL Stehlagergehäusen wird auf jeden Fall abgedeckt, was eine Plattengröße von bis zu 550 x 160 mm bedeutet.

Für zahlreiche Anwendungen, bei denen Bahnenmaterial durch Rollbewegungen transportiert wird, erfolgt die Prozesssteue­rung durch Messung der Bahnenspannung.

 

Im Gegensatzdazu ist der SKF Magic Roller ein komplexes Produkt, das die Möglichkeit zur Messung mehrerer Belas­tungsparameter bietet. Aufgrund der Tatsache, dass die Rolle auf die spezifische Anwendung zugeschnitten sein muss, präsentiert sich hier ein Produkt, das im Rahmen der Anwendung konstruiert werden muss. Voraussetzung hierfür ist die enge Zusammen­arbeit zwischen dem Kunden und den SKF Ingenieuren.

1998 wurden die ersten Magic Roller-Tests durchgeführt, dann wurde eine Reihe von Anwendungen mit diesem System entwickelt.

 

Mit dem SKFMagic Rollers können Kraftmessungen an Speziallagern vorgenommen werden. Sie stellen damit ein einzigartiges Kraftmesssystem dar, das sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignet. Eine Rolle pro Wälzkörperreihe wird mit einem Sensor zur Messung der dynamischen Belastung ausgerüstet, und während die Rollen im Lager kreisen, übertragen sie die Lastenwerte per Funksignale, die auf einem Laptop erfasst werden.

Die Rolle selbst ist ein ausgezeichnetes Messinstrument mit einer Dehnungsmessstreifen in einem Hohlraum.

An der Rolle ist eine Telemetrie-Einheit zusammen mit einem Modul für die Energieversorgung angebracht. Diese beiden Komponenten bilden einen Sender von 40 mm Durchmesser und 35 mm Länge.

Da sich das kleine Modul für den Strom dreht und extern mit Strom versorgt werden muss, wird dieser nach dem Induktionsprinzip durch einen Luftschlitz über eine größere Schleife außerhalb des Lagerrings übertragen.

 

Das an die Außenseitedes Lagers übertragene Funksignal wird von einem Receiver emp­fangen, in ein analoges Signal umgewandelt und auf einem Laptop erfasst. Die Daten­erfassung erfolgt gemäß Vor­gaben des Kunden. Die Daten werden zur Berechnung und Analyse an SKF Göteborg geschickt.

Sowohl der Magic Roller als auch die Belastungsmessplatte sind wich­tige Werkzeuge für die Ingen­ieure zur Feststellung der realen Bedingungen in Lagern.

So lassen sich aussagekräftigere Daten zu den Entwurfs­kriterien für die Lagersysteme gewinnen. Dies führt zu ver­besserten Konstruk­tionen und längerer Gebrauchs­dauer.