Presse

Vibrationsarmer Lauf bringt Leistung und Lebensdauer

Die PMB Bobertag GmbH unterstützt das Racing Team der Universität Kaiserslautern – KaRaT

Bei der Formular Student 2021 tritt das Team mit seinem neuen elektrisch angetriebenen e20 Boliden gegen Studenten aus ganz Europa an. Wir sorgen mit hochpräziser Auswuchttechnik für den ruhigen vibrationsarmen Lauf der Antriebsmotoren.

Die Formular Student wurde 2006 in Deutschland als jährliches Event und internationaler, interdisziplinärer Konstruktionswettbewerb ins Leben gerufen. Jedes Jahr stellen Studierende aus aller Welt ihre selbst entwickelten und konstruierten Formelwagen vor. Sie messen sich dabei in unterschiedlichen Disziplinen. Beginnend bei der Projektarbeit, dem Business Plan und der Inszenierung geht es hin bis zu den dynamischen Disziplinen in denen der Wagen zeigen muss was er kann. Fahrdynamik, Beschleunigung und Durchhaltevermögen, alle Kategorien fließen dabei in die Platzierung mit ein.

Bei der Entwicklung und Herstellung der Fahrzeuge sind die Teams in erheblichem Maße auf die Unterstützung durch  Unternehmen und Lieferanten angewiesen. Dies geschieht als Sponsoring in Form von Dienstleistungen und Beratung. So auch in dieser Saison, die sich bedingt durch Corona bis weit ins nächste Jahr ziehen wird. Der sich neu im Aufbau befindende Bolide „Elektronyde e20“ des Racing Teams setzt dabei voll auf einen elektrischen Antrieb bei dem  jedes Rad einzeln von einem leistungsstarken E-Motor angetrieben wird. Die ersten Testreihen mit dem Fahrzeug sollen im Herbst diesen Jahres stattfinden.

Ausschlaggebend für die E-Motoren ist der zur Verfügung stehende Bauraum, das Gewicht und die Dauerleistung von 20kW pro Motor und 35kW im Peak. Der Markt für solche Motoren ist nicht groß. So entschloss sich das Team der TU und HS Kaiserslautern die am besten in die Konstruktion des Fahrzeugs passenden Motoren zu einem Teil selbst zu entwickeln. Die Fertigung der Motoren und der Rohlinge für die Rotorläufer übernahmen namenhafte Sponsoren. Alles in enger Zusammenarbeit mit KaRaT.

Das nachfolgend notwendige Drahterodieren der Rotorläufer erzeugt zwangsläufig eine fertigungsbedingte Unwucht. Eingebaut in den E-Motor entstehen dann im Betrieb Schwingungen und Vibrationen, die sich über die ganze Antriebseinheit ausbreiten. Um hier hohe Leistung und Zuverlässigkeit, sprich Lebensdauer des Motors und aller angeschlossenen Bauteile zu gewährleisten, muss ausgewuchtet werden. Unser Unternehmen wurden dem Racing Team als Spezialist auf diesem Gebiet empfohlen.

Ziel war es, die Unwucht soweit sinnvoll und wirtschaftlich machbar zu reduzieren.

Im ersten Schritt wurden die Rotoren bei uns auf ihre Unwucht vermessen, um die Ausprägung und Größe der zu fertigenden Ausgleichsscheiben definieren zu können. An diesen Scheiben wird später die Korrektur der Unwucht vorgenommen.

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Im ersten Schritt messen wir die Urunwucht der Elektroläufer

Jeder der vier Rotorläufer wies eine recht hohe Unwucht auf, im Extremfall waren es ca. 2 Gramm auf dem Radius von 25mm, also 50 gmm. Das hört sich erstmal nach wenig an. Betrachtet man die daraus resultierende Fliehkraft ergibt sich ein gänzlich anderes Bild. Bei einer Betriebsdrehzahl von 15.000 U/min zieht bei jeder Umdrehung des Rotors eine Unwuchtkraft von 123 N (Gewichtsäquivalent 12,5 kg) nach außen. Das ist sehr viel und steht einer langen Lebensdauer entgegen.

Nach dieser ersten Vermessung definierten wir die Werte zur Auslegung der Ausgleichsscheiben. Mit den Randbedingungen der hohen Unwucht und des Magnetismus der Läufer wurde als Material für die Scheiben Messing gewählt. Die Wuchtung wird mit bereits aufgepressten Lagern durchgeführt, damit deren Einflüsse auf die Unwucht direkt mit ausgeglichen werden.

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Elektroläufer mit Ausgleichsscheiben aus Messing und aufgepressten Lagern auf dem CAROBA® Balancer OnDesk500
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Messung der Unwucht in 2 Ebenen

Als Ausgleichsverfahren wählten wir das radiale Bohren an den Ausgleichsscheiben. Das Ergebnis der Wuchtung: Wir haben an allen 4 Läufern die Unwucht auf 1/200 der Ausgangsunwucht und eine Restunwucht von wenigen Milligramm reduziert.

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Abtragen der Unwuchtmasse durch radiales Bohren am Ausgleichsring
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Fertig gewuchtet. Die Restunwucht bewegt sich jetzt nur noch im Bereich von wenigen Milligramm

Mit so geringen Restunwuchten ist eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit der E-Motoren gesichert.

Wir wünschen dem Racing Team viel Erfolg in der kommenden Saison der Formular Student.

Mehr Infos auf der KaRaT-Website..

 

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