Baugruppenerprobung und experimentelle Radlager-Betriebslastensimulation im Zweiaxialen Rad-/Naben-prufstand (ZWARP) - Biaxiale Prufeinrichtung fur rotierende Komponenten der Radfuhrung am Fraunhofer LBF

摘要

Die Radlagerung moderner Kraftfahrzeuge ist eine kompakt bauende und hochbeanspruchte Komponente der Radfuhrung. Wahrend ein Teil der drehenden Komponenten - also das Rad und die Nabe - sicherheitsrelevante Bauteile darstellen, die wahrend der bestimmungsgemassen Nutzung des Fahrzeugs nicht versagen durfen, sind Lagerschaden nicht unmittelbar kritisch fur die Sicherheit des Fahrzeugs. In jedem Fall stellt aber eine unzureichende Lebensdauer der Radlager einen technisch wie wirtschaftlich bedeutsamen Schaden dar. Obwohl haufig eingesetzte Bauformen von Walzlagern zu den hinsichtlich der Bauteillebensdauer am besten untersuchten Maschinenelementen gehoren, werden in der Originalbaugruppe eingesetzte Radlager unter betriebsahnlichen Radlastkombinationen nur selten umfassend gepruft. Die erweiterte Nutzung der Zweiaxialen Rad-/Nabenprufstande (ZWARP) fur die Lebensdauerprufung von Radlagern in deren vollstandiger Funktionsumgebung gewahrleistet ein neues und leistungsfahiges Konzept fur die Erprobung einer auf den Fahrzeuglebenszyklus abgestimmten Radlagerkonstruktion. Dabei erfolgt die Radlagerprufung innerhalb einer experimentellen Simulationsumgebung, bei der im Radaufstandspunkt wirksame vertikale und laterale Lastkombinationen zu einer quasistochastischen Zeitreihe zusammengefasst werden. Dieses, aus den Daten von Fahrbetriebsmessungen gestaltete Lastprogramm ist ein zeitgerafftes, fur den Einsatz von Kraftfahrzeugen in Mitteleuropa reprasentatives Beanspruchungskollektiv (《Europazyklus》). Damit erlaubt die Baugruppenerprobung von Rad, Nabe und Radlagereinheit eine integrierte Bewertung der technischen Merkmale sowie der Funktionssicherheit: Der experimentelle Nachweis schliesst beispielsweise eine kontinuierliche Uberwachung der Lagertemperatur sowie eine auf der Analyse der Frequenzgange basierende Schadensfruherkennung ein. In diesem Beitrag werden das technische Prinzip der Zweiaxialen Rad-/Nabenprufstande und die fur die Radlagerprufung notwendigen Erweiterungen vorgestellt. Gleichzeitig wird das fur die Erprobung der gesamten Baugruppe eingesetzte Lastprogramm und dessen charakteristische Merkmale beschrieben: Dabei gewahrleistet die Abfolge zeitvarianter Lastsequenzen eine realistische Simulation physikalischer Lastfalle im Fahrbetrieb. Die Versuchsdurchfuhrung sowie Ergebnisse der experimentellen Betriebslastensimulation werden exemplarisch prasentiert; zuletzt erfolgt eine zusammenfassende Darstellung der Baugruppenerprobung und deren Perspektive fur eine gezielte Weiterentwicklung der Radlagerkomponenten.