rotas-mte: zahnradprüfung mit drehbeschleunigungsmessung · 2014-03-07 · vergleich mit din 3960...
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18.1.2005 1
Erkennung von Produktionsfehlernund akustikrelevante Bewertung
Rotas-MTE: Zahnradprüfung mit Drehbeschleunigungsmessung
18.1.2005 2
Discom Industrielle Meß- und Prüftechnik
Die Firma wurde 1985 gegründet. Der Sitz ist Göttingen. Seit 1989 Meßsysteme für die akustische Qualitätssicherung. Zur Zeit 22 Mitarbeiter.
Die Basis-Systeme sind Rotas und MESAM-4 (DC-Entwicklung). Darauf basieren stationäre und mobile Systeme für die Prüfung von Gesamtfahrzeugen (APAS), Getrieben (ROTAS-GP), Zahnrädern (ROTAS-ZP), Kegelrollenlagern (ROTAS-TMO) und einer Reihe weiterer Komponenten.
MESAM 4
APAS-II
Grundsysteme KomponentenprüfungInnengeräusch
ROTAS-Mobil
18.1.2005 3ZF DZR-Abrollprüfung
Volkswagen D,SA,AR, China,B,SK,BRGetriebe, Innengeräuschprüfung,ZR-Abrollprüfung, Produktionsdaten
Tongil, KoreaSchaltgetriebe, Dauerlaufprüfung
SFT, Magna Stey PowertrainAchsgetriebe
Skoda, CzSchaltgetriebe
Saab, SSchaltgetriebe
SKF D, USA, Indien, UkraineKegelrollen-Lager
Robert Bosch Starter, Einspritzpumpen,Produktionsdaten
Renault, PeugeotAutomatikgetriebe
OpelSchaltgetriebe
DISCOM: Kunden und Anwendungen
New Venture Gear, DAusgleichsgetriebe
Linamar, CanadaAchsgetriebe
Hyundai, KoreaZR-Abrollprüfung
Gearbox, SPSchaltgetriebe, ZR-Abrollprüfung
Ford, DZR-Abrollprüfung
First Automobile Works, ChinaSchaltgetriebe
DaimlerChrysler D, USKooperation MESAM4, Getriebe und Motoren.
Borg-Warner, USA,UKAusgleichsgetriebe und Achsen
Bentley, UKInnengeräuschprüfung APAS
American Axle, USAAchsgetriebe
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Umdrehunssynchrone Getriebeanalyse
Antrieb Zwischen-Welle Abtrieb
Das Getriebegeräusch setzt sichaus der Summe der Einzel-geräusche der mechanischen Komponenten zusammen.
Aus den Übersetzungsverhältnissen lassen sich die Einzelgeräusche zurückgewinnen
UmdrehungssynchroneGetriebeanalyse:Die Signalewerden synchronzu den Getriebe-wellen erfaßt:Akustisches Stroboskop.
Antrieb
Zw.-Welle
Abtrieb
18.1.2005 5
400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 m Rev
-16.0
-8.0
0.0
8.0
16.0
g
ZwAn
-16.0
-8.0
0.0
8.0
16.0
g
ZwAb
-16.0
-8.0
0.0
8.0
16.0
g
TsAb
Synchrone Mittelung II
Beschädigungen werden in dem Synchron-Kanal angezeigt, der auf die beschädigte Welle synchronisiert ist.
Als Meßgröße dient der Crest-Faktordes Zeitsignals
Crest = Spitzenwert/Effektivwert
AG4 V4.0 Typ 39 Palette 67 04.Jun'2000,17:10:16-------------------------------------------------------------------Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E Kx448 Beschaedigung 3.-Gang / Zug 3-Z 16.8/ 12.0/ 9.5 Crest ZwAn--------------------------------------------------------------------
AG4 V4.0 Typ 39 Palette 67 04.Jun'2000,17:10:16-------------------------------------------------------------------Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E Kx448 Beschaedigung 3.-Gang / Zug 3-Z 16.8/ 12.0/ 9.5 Crest ZwAn--------------------------------------------------------------------
18.1.2005 6
Messung der Drehbeschleunigung
n
M
3000
0
0
50 60 70 80 90 100 110 120 130 Ord
40
50
60
70
80
dBV
Mix
Antrieb
GM
2 *GM
GhostOrders
Mechanisches LayoutRotas Geräuschanalyse
TorsionalAccelerometer
5-10 Nm 5-10 Nm
Prüfling
t
t
15-20 s
Abrollrad
Zug-Schub-Messung bei geeigneter Drehzahl. Option Rampe
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Optischer Drehbeschleunigungssensor
Rotierender Messflansch
Beschleunigungs-Sensoren messen Abweichung von gleichförmiger Umdrehung
LED-SenderOptischer Empfänger Stromversorgung fürMessflansch
Beschleunigungs-sensor
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Prüfling
Meisterrad
Drehbeschleunigungs-Sensor
Einflanken-Wälzprüfung mit Linnenbrink
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Stirnradverzahnung mit Drehbeschleunigung
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Rev
V.V
-0.3
-0.2.-0.2
-0.1.-0.1
0.0.0.0
0.1.0.1
0.2.0.2
Crank
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Rev
V.V
-0.3
-0.2.-0.2
-0.1.-0.1
0.0.0.0
0.1.0.1
0.2.0.2
Cam_Shaft
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Rev
V.V
-0.3
-0.2.-0.2
-0.1.-0.1
0.0.0.0
0.1.0.1
0.2.0.2
Crank
0 00 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 Rev
V.V
-0.3
-0.2.-0.2
-0.1.-0.1
0.0.0.0
0.1.0.1
0.2.0.2
Cam_Shaft
Guter Radsatz
Kurbel-wellen-Rad
Nocken-wellen-Rad
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Rev
V.V
-0.24
-0.16.-0.16
-0.08.-0.08
0.00.0.00
0.08.0.08
0.16.0.16
Crank
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Rev
V.V
-0.24
-0.16.-0.16
-0.08.-0.08
0.00.0.00
0.08.0.08
0.16.0.16
Cam_Shaft
Schlechter Radsatz:Exzentrizität am Nockenwellenrad, Tragbildfehler
Schlechter Radsatz: Beschädigung am Nockenwellenrad
Die Bilder zeigen die Drehbeschleunigungs-Signale von drei Stirnradpaarungen. Deutlich können die verschiedenen Fehler unterschieden werden.
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Vergleich mit DIN 3960 Wälzabweichung
Fi’ Einflanken-Wälzabweichung
Fi’Fi’
fk’ kurzwelligerAnteil derWälzabweichung
fk’ fk’
Guter Radsatz Schlechter Radsatz:Exzentrizität am Nockenwellenrad, Tragbildfehler
Die Bilder zeigen die Wälabweichung einer Umdrehung des Nockenwellenrads nach Mittelung über 10 Umdrehungen. Trotz der Messzeit von 25 s unterscheiden sich gute und schlechte Räder nur gering. Fi’ ist sogar kleiner für den schlechten Radsatz.
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Trennung von Verzahnungsfehlern
Im akustischen Signal sind dieAnteile aller Verzahnungen enthalten.
Aus den Übersetzungsverhältnissen des Getriebes lassen sich Ausschnitte des Signals ermitteln, die zu einer Umdrehung einer Welle gehören.Die Zahneingriffspegel sind physikalisch bedingt nur von der Zahnradpaarung abhängig.
Rundlauffehler und Oberflächenfehler jedoch lassen sich den Wellen und Zahnrädern zuordnen. Dazu gehören:
� Exzentrizitäten, � Abweichung von der Kreisform� Teilungsfehler,� Oberflächenwelligkeiten
(Geisterordnungen)� Beschädigungen
Z1
16
Z2
20
Z1
16
Z2
20
Der Zahneingriff hängt von der Paarung ab.
Rundlauf- und Oberflächenfehlerlassen sich den Rädern zuordnen.
16
20
16
20
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50 60 70 80 90 100 110 120 130 Ord
40
50
60
70
80
dBV
Mix
Antrieb
Umdrehungssynchrone Analyse liefert nach Mittelung periodische Signale, die ohne Fourier-Fenster analysiert werden können.
Damit lassen sich im Spektralbereich Ordnungen mit bis zu 60 dB Dämpfung zur Nachbarordnung trennen.
Rundlauf-Fehler können durch die hohe Auflösung klar von Eingriffsfrequenzen getrennt werden. Nur damit ist auch eine eindeutige Zuordnung der Rundlauffehler zu den Getriebewellen möglich.
Blau: Spektrum eines Getriebes mit konventioneller Ordnungsanalyse (Kaiser-Bessel Fenster).
Grün: Ordnungsspektrum des umdrehungsynchron gewonnenen Signals
Geräuschkomponenten einer Verzahnung
ZE 2 *ZE
Rundl. Geisterordnung
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Ergebnisse der Drehbeschleunigungsmessung
und PrüftechnikIndustrielle Meß-
Crank No 30-4005.04.05 10:19
0 20 40 60 80 100 120 Ord 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
dBV
Spectra / Pz1 / SK1 / SpecReport
0 40 80 120 160 200 240 Ord 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
dBV
Spectra / Pz1 / SK2 / SpecReport
0 20 40 60 80 100 120 Ord 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
dBV
Spectra / Pz2 / SK1 / SpecReport
0 40 80 120 160 200 240 Ord 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
dBV
Spectra / Pz2 / SK2 / SpecReport
Zug Schub
Kurbelwelle
Nockenwelle
H1 H2
H3
30 verschiedene Radpaarungen zeigen klar die Zahneingriffsordnungen H1, H2 und H3.
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Bewertung von Ordnungsspektren
10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ord
45
60
75
90
105
dBgVGW
VGW-lim
Die Ordnungsspektren der Synchronkanäleund des Mixkanals werden mit einer Grenz-kurve verglichen. Jeder Ordnung dieser Grenzkurve ist ein Fehlercode zugeordnet, der im System automatisch vergeben werden kann. Bei Überschreitung wird eine Klartext-Fehlermeldung ausgelöst.
Die Grenzkurven bestehen aus Abschnitten,die über einen Lernvorgang ermittelt werdensowie aus Abschnitten, die fest vorgegeben werden können.
Das automatische Lernen wird in Ordnungsbereichen angewandt, über die zunächst keine Kenntnisder Geräuschauswirkungen vorliegt. Hierzu gehören Teilungsfehler, Geister-ordnungen und Lagergeräusche im Mix-Kanal.
Die festen Grenzen werden nach Fahrversuchenauf die Zahneingriffsordnungen und derenSeitenbänder angewandt (“Hüte“), um unzulässige Ab-weichungen der Zahngeometrie und des Rundlaufsfestzustellen
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10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ord
20
40
60
80
100
dBg
MaxBnd
MinBnd
StdDev
AW-avg
SK1-lim
Spektrale Grenzkurven
Grenzkurve aus Mittelwert + Offset + n-fache Standardabweichung. Begrenzung durch:Hüte, Min- und Max-Polygon
Hüte für Zahneingriffsordnungen und Seitenbänder
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Beispiele für Ausfälle in verschiedenen Ordnungen
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Option Datenserver
Server
Auswertung undParametrierung
Prüfstände
Intranet
DatenParameter
Arbeitsplatzmit Internet-Explorer
Zentrale Archivierung der LiniendatenZentrale Parametrier-Daten
Auswertung und Parametrierung von jedem Arbeitsplatz mit Intranet-Anbindung (und Datenbankwerkzeugen)
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Statistische Auswertung
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Zur Überwachung von Ordnungsspektren über einen Produktionszeitraum eignen sich Campbell- oder 3-D-Diagramme. Schnittlinien zeigen die Daten eines Einzelaggregats oder die Zeitreihe einer Spektralenergie
Spektral-Statistiken
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Intranet-Abfrage
Die in der Messdatenbank enthaltenen Informationen können über das Intranet abgerufen werden (.net Server)
Dies erlaubt es, die Produktion in Echtzeit zu überwachen sowie beliebige Zeiträume zu betrachten.
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Auswertung nach Linien und Typen
Die Abfrage kann nach Typen oder nach Linien bzw. Prüfständen aufgeschlüsselt werden.
Neben dem Zeitraum können weitere Auswahlkriterien angegeben werden (z.B. nur Direktläufer).
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Statistik und Prüfstandsabgleich
Produktionsver-läufe können statistisch ausgewertet werden.
Prüfstände lassen sich unmittelbar vergleichen
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Fehlerschwerpunkte und Ausfallraten
Die Ergebnisse werden in Tabellenform und als Grafik bereitgestellt.