E-Lub Tester

Das weltweit erste dielektrische Tribometer: tribo-elektrische Prüfung von Schmierstoffen im variabel belasteten Wälzlager

Der E-Lub Tester ist eine neuartige Apparatur, mit der Sie den ohmschen Widerstand, die Kapazität sowie die Durchschlagsfestigkeit Ihres Schmierstoffs in einem Wälzlager unter kontrollierten Einsatzbedingungen bestimmen können.

Hierfür kommt eine hochgenaue und eigenentwickelte Impedanzmessung zum Einsatz, die nach dem Vorbild von flucons genormtem Labor-Konduktometer EPSILON+ konzipiert wurde.

 

Tracking des Schmierungszustands:

Auf Grundlage der am Prüflager gemessenen Impedanz wird mit Hilfe eines patentierten Verfahrens der Schmierungszustand (Grenzschmierung, Mischreibung, Vollschmierung) ermittelt. Eine Schmierungsampel liefert den schnellen Überblick über die derzeitige Kondition im bewegten Lager.

Durch die Verknüpfung mit den elektrischen Schmierstoff-Kenndaten aus dem EPSILON+ gemäß flucons Dualem Ansatz kann zudem für jeden Betriebspunkt die Schmierfilmdicke h_min präzise bestimmt werden.

 

Als Antrieb und für die Axialbelastung des verwendeten Prüflagers (Axialrillenkugellager 51208) wird wahlweise ein Vierkugelapparat von Falex oder Hansa eingesetzt.

Als dritte Option wurde jüngst ein patentiertes vollautomatisches dielektrisches Tribometer entwickelt.

 

Erfassung von Stromdurchschlägen und Schmierfilmdicke:

Neben der Impedanzmessung ermöglicht der E-Lub Tester die Untersuchung von kapazitiven Durchschlagsströmen (sog. EDM-Entladungen) infolge gezielter elektrischer Belastungen, die den Bedingungen im elektrischen Antriebsstrang nachempfunden sind.

 

Somit kann die Performance von Fetten und Ölen im Prüflager unter frei definierbaren Randbedingungen (Laufzeit, Schmierstoff-Temperatur, Drehzahl, mechanische Last, Quell-Spannungssignal beliebiger Form) gezielt und anwendungsgetreu untersucht werden.

 

E-Lub Tester - die wichtigsten Features auf einen Blick:

• dielektrischer Messadapter für den Vierkugelapparat (Hansa VKA-110 oder Falex Four-Ball) oder vollautomatisches Tribometer
• vollständig eigenentwickelte Elektronik mit Impedanzmessgerät und Signalgenerator (Verwendung auch an anderen Maschinenelementen möglich!)
• tribo-elektrische Untersuchung von Fetten und Ölen im variabel belasteten Wälzlager
• temperierte Messzelle zum Einbau in den VKA/Four-Ball oder Stand-Alone-Tester
• Messung der Schmierstoffimpedanz im Lager: Impedanzspektroskopie zur Ermittlung von ohmschem Widerstand und Kapazität im Kennfeld
• Bestimmung von Schmierungszustand und Schmierfilmdicke nach patentiertem Verfahren
• geeignet für Axial-Rillenkugellager vom Typ 51208
• EDM-Breakdown-Analyse: Prüfung funkenrosiver Entladungen, Messung der Durchschlagsspannung und von ohmschen Strömen im Betrieb inkl. statistischer Auswertung
• variable Betriebsparameter: Schmierstofftemperatur (geregelt), elektrische Belastung durch Common-Mode-Spannung; via VKA: Laufzeit, Drehzahl, Axiallast (Speicherung aller relevanten Daten im Messprotokoll)
• inklusive All-in-one-PC mit intuitiver Steuer- und Messsoftware für Windows
• inklusive Julabo-Umwälzthermostat für automatisierte Temperierzyklen
• standardisierte & individualisierbare Messmodi
• in der Normung befindliche Messverfahren
• integrierte Auto-Kalibrierung

 

Aufbau:

Der E-Lub Tester besteht aus zwei Hauptkomponenten: die temperierte Messzelle dient als Wälzlagertopf und kann nach der Rüstung unkompliziert in die jeweilige Antriebszelle (Hansa VKA, Falex Four-Ball oder Stand-Alone-Tribometer) eingesetzt werden. Sie ist mit einem Lemo-Stecker für die Impedanz- und Strom-/Spannungsmessung ausgestattet und zudem unterseitig mit Kanälen versehen, die eine präzise Regelung von Lager- und Schmierstofftemperatur ermöglichen.

Die Elektronik im kompakten 19"-Rack ergänzt den Aufbau. Hierin sind das Impedanzmessgerät sowie die Hardware zur elektrischen Belastung (Signalgenerator & Verstärker) und zur Leistungsmessung (U-,I- und P-Messung) integriert. Das Rack kann unter dem Arbeitstisch der Antriebseinheit montiert oder flexibel unter dem All-in-one-PC neben dem Tribometer platziert werden.

Als Zubehör dient ein Julabo-Umwälzthermostat, der an den VKA-Adapter angeschlossen wird und eine präzise Temperierung des Schmierstoffs im Lager ermöglicht. Durch die mitgelieferte PC-Software können so automatisierte Messläufe in einem definierten Temperaturbereich durchgeführt werden.

Hintergrund: parasitärer Stromfluss durch den Schmierspalt.

Infolge der Elektrifizierung gewinnen die elektrischen und dielektrischen Eigenschaften von Ölen und Fetten zunehmend an Bedeutung. Die in Wälzlagern und anderen Maschinenelementen eingesetzten Schmierstoffe und Betriebsmedien müssen u.a. über eine Mindestleitfähigkeit verfügen, damit statische Aufladungen durch elektrische Felder und in der Folge schädliche Stromdurchschläge minimiert werden können.

Die Untersuchungen zum lagereigenen Funkenerodieren (das in Anlehnung an das Fertigungsverfahren umgangssprachlich auch als Electric Discharge Machining, oder kurz: EDM, bezeichnet wird) sind verhältnismäßig jung. Inzwischen ist jedoch bekannt, dass neben der Reibung auch kapazitive Störströme in Wälzlagern auftreten, die an den Lagerschalen erhebliche Schäden hervorrufen. Infolge des Überschreitens der kritischen Feldstärke im Schmierspalt kommt es zur schlagartigen Entladung mit hoher Stromstärke und zu elektroerosiven Schäden, die sich für gewöhnlich als Krater- und Riffelbildungen (engl. pitting und fluting) in den Laufflächen bemerkbar machen.

Auch der eingesetzte Schmierstoff altert durch das Erreichen der Durchschlagspannung: lokale Übertemperaturen im Tribofilm schädigen Fette wie auch Öle nachhaltig, sodass die Schmierung stark beeinträchtigt und die Lebensdauer des Schmierstoffs vermindert wird.

Ein quasi-kontinuierlicher Stromfluss im Lager (z.B. bei Einsatz von hoch leitfähigen Schmierstoffen) ruft i.A. ebenfalls ein Schadensbild hervor: die sogenannte Glättung kennzeichnet einen großflächigeren parasitären Stromfluss im Antriebsstrang.

Impedanzmessung unter Prozessbedingungen - nach Vorbild des Laborsystems EPSILON+:

flucons E-Lub Tester erlaubt Ihnen, die Schmierstoffimpedanz direkt im variabel belasteten Wälzlager, also unter steuerbaren Prozessbedingungen, zu ermitteln.  Für die Messung wird z.T. auf die bereits bewährte Technologie des Dielektrizitätssensors EPSILON+ zurückgegriffen. Anders als im Rohrkondensator kann die Messung unter dynamischen Bedingungen, d.h. bei variablem Spalt, durchgeführt werden und somit wichtige zusätzliche, anwendungsnahe Erkenntnisse liefern. Die Impedanzspektroskopie von 100 Hz bis 10 MHz erfasst verlässliche Kennwerte für den ohmschen Widerstand und die Kapazität des geschmierten Prüflagers und gibt jederzeit Aufschluss über den aktuellen Schmierungszustand im bewegten Tribo-System.

Intuitive Software zur Automatisierung Ihres Messlaufs:

Mit Hilfe der mitgelieferten Software für Windows werden sowohl die Lagerimpedanz als auch die Durchschlagsfestigkeit Ihres Schmierstoffs für verschiedene Betriebspunkte automatisch erfasst und ausgewertet. Hierfür stehen diverse standardisierte aber auch individuell parametrierbare Prüfmodi zur Verfügung.

Anwendungen:

Die mit dem E-Lub Tester generierten Kenndaten können bei der Schmierstoffentwicklung sowie u.a. für die folgenden Applikationen genutzt werden:

• (Drehzahlvariable) Elektromotoren
• E-Mobilität & EV-Fluid-Formulierung
  
• Getriebetechnik
• Bahntechnik
• Windkraftanlagen

Ebenfalls möglich: Demo- und Service-Messungen in unserem Hause.

Auf Wunsch führen wir mit unseren hauseigenen Apparaturen Messungen für Sie durch. Dies ist selbstverständlich gemäß Normentwurf oder auch mit individuellen, für Sie passenden Randbedingungen (Füllmenge, Temperatur, Drehzahl, Last, Bestromungsintensität, Laufzeit) möglich.

Sprechen Sie uns gern an!

Technische Daten - E-Lub Tester:

Eignung des Messadapters	Hansa VKA-110, Falex Four-Ball, flucon Stand-Alone-Tribometer
Messgrößen	Lagerschmierstoffimpedanz (ohmscher Widerstand & Kapazität); minimale Schmierfilmdicke; Teilentladeeinsetzspannung, Durchschlagspannung, Durchschlagstrom, Durchschlagshäufigkeiten (Verteilung nach Intensität) in Abhängigkeit einstellbarer Betriebsbedingungen
Messmedien	Fette und Öle
verwendeter Lagertyp	Axialrillenkugellager 51208, bevorzugt FAG oder SKF
Material Messzelle (temperierter Lagertopf)	Edelstahl mit PEEK-Gehäuse und isoliertem Griff
Kennfeld-Parameter	Schmierstoff-Temperatur, Axiallast, Drehzahl
Temperaturmessung	2x Pt100 am Wälzlager
Temperaturbereich	20°C bis 120°C
Last	bis 5.000 N*
Drehzahl	bis 6.000 min-1*
Frequenzbereich	100 Hz bis 10 MHz
Common-Mode-Spannung	0 bis 60 V (pk to pk)
Konnektivität	Ethernet
Spannungsversorgung	100-240 V AC, 50/60 Hz
Lieferumfang	Messzelle (temperierter Prüflagertopf) mit Lemo-Sensorkabel und Aufnahmedorn + Zentrierkugel, Elektronik- & Steuereinheit in 19"-Rack, All-inone-PC mit Windows-Programm „flucon E-Lub Tester“, Julabo Magio-Umwälzthermostat mit Kompressor, isolierter Schlauchsatz, Verschleißteil- & Zubehörkit für Plug-and-play-Betrieb

* abhängig vom eingesetzten Antrieb