Roll- und Gleit-Tribometer
TWR-3000 Einblicke in die Tribologie an der Wälzfläche
Der TwinRoller-3000 ist ein hochmodernes ZweiRollen/ZweiScheiben-Tribometer, das für die Untersuchung von Reibung, Traktion, Verschleiß und Rollkontaktermüdung (RCF) unter einer Vielzahl von Roll-Gleit-Bedingungen entwickelt wurde. Seine offene Plattformarchitektur bietet einfachen Zugang und Flexibilität für unterschiedliche Versuchsaufbauten. Das System verfügt über zwei drehmomentstarke, unabhängig voneinander gesteuerte Servomotoren, die eine präzise Regelung der Rollgeschwindigkeit und beliebige Schlupfverhältnisse ermöglichen. Die Kontaktkraft wird über Elektroservoantriebe aufgebracht, wodurch eine stabile und genaue Laststeuerung gewährleistet ist. In Kombination mit vollautomatischen Prüfprogrammen und fortschrittlichen Steuerungen liefert der TwinRoller-3000 hochgradig wiederholbare, präzise und zuverlässige tribologische Messungen sowohl für die Forschung als auch für industrielle Anwendungen.
HAUPTMERKMALE
Simulation von Roll- und Gleitbewegungen
Der TwinRoller-3000 bildet reine Roll-, reine Gleit- sowie Wälz-Bedingungen präzise nach und ermöglicht es Forschern und Entwicklern somit, reale mechanische Kontaktverhältnisse nachzubilden, wie sie in Zahnrädern, Wälzlagern und Antriebssystemen vorkommen. Die unabhängige Motorsteuerung ermöglicht eine präzise Einstellung des Schlupfverhältnisses und sorgt so für realistische tribologische Testbedingungen, die vereinfachte oder einmodale Testsysteme übertreffen.
Motoren mit hohem Drehmoment ermöglichen Tests unter hoher Belastung, mit hohem Drehmoment und bei hoher Drehzahl
Der TwinRoller-3000 ist mit Motorkonfigurationen für 220 sowie 308/480 V (Motoren von 3 bis 10 kW) erhältlich, die Tests bei sehr hohen Drehmomenten, hoher Belastung und hoher Drehzahl ermöglichen. Dadurch lassen sich Tests unter Bedingungen durchführen, die den realen Einsatzbedingungen sehr nahe kommen.
Flexible und offene Probenarchitektur für variable Probengeometrien
Der TwinRoller-3000 ermöglicht die einfache Montage verschiedener Rollendurchmesser (bis zu 100 mm Durchmesser) und unterschiedlicher Geometrien. Diese Flexibilität unterstützt ein breites Spektrum an Forschungsanwendungen und eine schnelle Versuchsanordnung. Forscher können ihre Experimente ohne aufwendige Anpassungen zügig anpassen, wodurch sich das System sowohl für die industrielle Entwicklung als auch für die akademische Forschung ideal eignet.
Inline-Messung und Oberflächenanalyse
Der TwinRoller-3000 vereint Inline-Drehmomentmessung, Reibungsüberwachung, akustische Erkennung und optische 3D-Prüfung, um Oberflächenveränderungen und Verschleiß während der Prüfung zu erfassen. Diese einzigartige Funktion bietet Echtzeit-Einblicke in die Rollkontaktermüdung und ermöglicht so eine frühzeitigere Erkennung von Oberflächenschäden sowie ein tieferes Verständnis der tribologischen Mechanismen.
Anwendung mit präziser servogesteuerter Normalkraft
Der TwinRoller-3000 zeichnet sich durch eine präzise, servogesteuerte Kraftaufbringung mit einem breiten Lastbereich von Nano- und Mikrokräften bis zu 8'000 N aus. Austauschbare Kraftmesszellen von 1 N bis 8.000 N ermöglichen präzise Prüfungen, die von empfindlichen Schmierungsuntersuchungen bis hin zu Hochlast-Rollkontakt-Ermüdungsexperimenten reichen, und gewährleisten dabei eine außergewöhnliche Messempfindlichkeit, Stabilität und Wiederholbarkeit.
Kontrolle der Umgebungsbedingungen
Mit dem TwinRoller-3000 lassen sich die Flüssigkeiten während des Tests erwärmen und kühlen. Das Gerät deckt einen Temperaturbereich von -35 bis 150 °C ab.
Mehr dazu
Warum sollte man ein Zweischeiben-Tribometer verwenden?
Die Rollkontaktermüdung (RCF) ist ein häufiger Ausfallmechanismus bei hochbelasteten Wälzkontakten. Sie tritt auf, wenn Oberflächen wiederholten wechselnden Spannungsfeldern ausgesetzt sind, was zur Rissbildung und -ausbreitung führt, die schließlich zu Lochfraß, Abplatzungen oder Materialabtrag führen.
Das Ausmaß und der Mechanismus von RCF hängen von mehreren Faktoren ab, darunter die Reinheit des Schmiermittels, die Materialqualität, die Oberflächentopographie und die Betriebsbedingungen.
Angesichts der rasanten Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszügen, Elektrofahrzeugen, Traktionsgetrieben, Windkraftanlagen und modernen Getriebesystemen ist das Verständnis der Ermüdung im Rollkontakt mittlerweile von entscheidender Bedeutung. Mit Hilfe von Zweischeiben-Tribometern können Ingenieure und Forscher reale Rollkontaktbedingungen simulieren und so dazu beitragen, vorzeitige Bauteilausfälle zu verhindern sowie die Zuverlässigkeit, Effizienz und Lebensdauer mechanischer Systeme zu verbessern.
Tribologie in der E-Mobilität und elektrochemische Impedanz
Integrierter Potentiostat und AC/DC-Stromquellen, die bei verschiedenen Gleit- und Rollversuchen Ströme im Bereich von Mikroampere bis zu mehreren Ampere liefern können. Diese Funktionen ermöglichen die Erzeugung benutzerdefinierter elektrischer Wellenformen sowie die Messung elektrochemischer Eigenschaften in Abhängigkeit von Gleitgeschwindigkeit, Belastung, Temperatur und Schmierregime. Da sich die Kontaktbedingungen von ohmschem zu kapazitivem Verhalten ändern, liefert die elektrochemische Impedanz direkte Einblicke in die Bildung und Dicke des Schmierfilms. Die daraus resultierenden Impedanzkarten ermöglichen eine präzise Identifizierung der Grenzen des Schmierregimes sowie des elektrischen Kontaktverhaltens bei Schmierstoffen für Elektrofahrzeuge, Lagern und Antriebskomponenten.
Testergebnisse mit dem Zweischeiben-Tribometer
Die Daten zeigen die Reibungskoeffizienten bei der Rollkontakt-Ermüdung eines beschichteten und eines unbeschichteten Rollversuchskörpers. Die Oberflächenbehandlungen wurden an einem einzigen Probekörper durchgeführt. Die Daten verdeutlichen die Verlängerung der RCF-Lebensdauer nach dem Aufbringen der thermischen Spritzbeschichtung.
Probe 1 – unbeschichtet
Beispiel 2 – Thermisches Spritzverfahren
- 500 N Kraft
- SRR von 0 bis 0,6
- Temperatur 70 °C
| Lastbereich | 5.000 N / 8.000 N (Ausführung für hohe Belastungen) |
|---|---|
| Drehmoment | Bis zu 60 Nm (bei 480 V) |
| Gleit-Roll-Verhältnis (SRR) | Unabhängig voneinander angetriebene Scheiben zur Erzielung von Gleit-Roll-Verhältnissen (SRR) zwischen -10.000 und +10.000 %. |
| Effektive Rollgeschwindigkeit | bis zu 18 m/s (abhängig von der Größe der Rollen) |
| Temperaturbereich | -35 °C bis 160 °C |
