Motorenprüfstände sind ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung und Forschung im Automobilbereich. Um die Funktion und Leistung von Bauteilkomponenten, wie Entkoppelelementen und Rohrleitungen, zu analysieren, werden dynamische Messsysteme eingesetzt. In diesem Praxisbeispiel werden wir uns mit der 3D-Bewegungsanalyse auf einem Motorenprüfstand befassen und den Aufbau des Messsystems sowie den Einfluss von Bewegungen, Schwingungen und Deformationen genauer betrachten.
Das Messsystem besteht im Wesentlichen aus zwei Kameras, die auf einer Carbon-Basis befestigt sind. Die Länge der Carbon-Basis und die verwendete Brennweite der Objektive bestimmen das Messvolumen. Durch Anpassungen an dieser Beziehung kann das Messvolumen individuell auf das zu untersuchende Objekt eingestellt werden. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die optische Zugänglichkeit zur selben Zeit für beide Kameras gewährleistet ist. Vor dem eigentlichen Messbeginn wird das System mit den aktuellen Parametern auf die konkreten Umgebungsbedingungen eingestellt und auf das Messobjekt fokussiert. Die Kalibrierung bestimmt die Sensorkonfiguration, wodurch die Software in der Lage ist, aus den 2D-Kamerabildern die 3D-Koordinaten der Messpunkte zu berechnen.
Der Einfluss von Bewegungen, Schwingungen und Deformationen auf Bauteilkomponenten spielt eine wichtige Rolle in der Entwicklung und Forschung. Insbesondere bei Entkoppelelementen und Rohrleitungen im Bereich der Abgasanlage ist es entscheidend, eine weitgehende Entkopplung von Bewegungen und Schwingungen des Motors zu gewährleisten. Diese können ansonsten zu einer Verminderung der Lebensdauer der Abgasanlage führen und sich negativ auf den Fahrzeugkomfort auswirken.
Die Verbindung zwischen Motor und Abgasanlage wird durch Entkoppelelemente hergestellt, die eine gasdichte und flexible Verbindung gewährleisten. Dynamische Messsysteme kommen zum Einsatz, um 3D-Bewegungen zu messen und zu visualisieren. Durch die Analyse der Messdaten können Bauteilkomponenten optimiert und Lösungen für eventuelle Probleme gefunden werden.
Bei Messungen auf Motorenprüfständen hat sich ein Messvolumen von ca. 600x600x500mm in Verbindung mit einer 300mm Carbon-Basis bewährt. Diese Konfiguration gewährleistet sowohl maximale Genauigkeit als auch Sicht auf das Messobjekt. Die zu untersuchenden Messstellen werden mit einer hitzebeständigen Farbe behandelt, da im Bereich des Turboladers Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius auftreten können. Zusätzlich werden weiße Messpunkte auf die Verbindungselemente aufgetragen, um Bewegungen und Schwingungen sichtbar zu machen.
In der Analyse von Entkoppelelementen und Rohrverbindungen sind Berechnungen der 6DoF-Komponenten von Interesse. 6DoF steht für „Six Degrees of Freedom“ und ermöglicht die genaue Analyse der Bewegung eines Objekts im Raum. Dabei werden drei Translationen und drei Rotationen berechnet. Die Ergebnisse können mit Simulationen abgeglichen werden, um beispielsweise die Lebensdauer eines Bauteils zu berechnen. Zur Visualisierung der Daten können Vektoränderungen über die Zeit farblich dargestellt werden. Die Messdaten können in verschiedenen Programmen analysiert werden.
Die 3D-Bewegungsanalyse auf Motorenprüfständen bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile. Sie ermöglicht die Optimierung von Bauteilkomponenten, die Verifikation von Bauteilsimulationen und die Berechnung der Lebensdauer von Bauteilen. Durch die genaue Messung und Visualisierung der Bewegungen können Probleme schnell identifiziert und Lösungen gefunden werden. Dies trägt zur Verbesserung der Gesamtfunktion und Leistung von Motoren und Abgasanlagen bei.
Die 3D-Bewegungsanalyse auf Motorenprüfständen ist ein wichtiges Instrument in der Entwicklung und Forschung im Automobilbereich. Durch den Einsatz von dynamischen Messsystemen können Bewegungen, Schwingungen und Deformationen von Bauteilkomponenten analysiert und optimiert werden. Die genaue Messung und Visualisierung der Daten ermöglicht eine schnelle Lösungsfindung und trägt zur Verbesserung der Gesamtfunktion von Motoren und Abgasanlagen bei.