17. Oktober 2018
Autor: Isabella Börner
Tags: Effizienz

Digital in See stechen II

Umsetzungsprojekt mit der Klingelnberg GmbH

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© Fraunhofer LBF

Der Geschäftsbereich Antriebstechnik der Firma Klingelnberg GmbH umfasst 80 Mitarbeiter und stellt Kegelradsätze für maritime Antriebe her, wie sie bei Ruderpropellern zum Einsatz kommen. Um Ausfälle der Getriebekomponenten durch Grübchenbildung oder Flankenbrüche zu verhindern, werden die Sicherheiten bei der Auslegung erhöht. Aus Gründen der Energieeffizienz müssen Antriebe jedoch möglichst schlank ausgelegt werden, um eine geringe Störkontur im Wasser zu bilden. Grundlage für die Auslegung der Zahnradkomponenten bilden heute ausschließlich theoretische Annahmen zum Lastkollektiv, da die reale Belastung des Antriebs im Einsatz nicht bekannt ist.

Im Rahmen des Projektes wurde ein erster intelligenter Kegelradsatz als Demonstrator entwickelt, der in rauer Betriebsumgebung des Ruderpropellers Belastungsdaten aufnehmen und kabellos übertragen soll. Das intelligente Sensorsystem besteht aus einem DMS-Sensor inklusive Brückenschaltung zur dynamischen Drehmomenterfassung, einem Mikrokontroller zur Datenverarbeitung, einer WLAN-Einheit zur Datenübertragung sowie einer Einheit zur Energieversorgung. Der Prototyp wurde in einem nicht-rotierenden Prüfstand unter wechselnden Lasten erfolgreich validiert. Das Sensorsignal wurde per WLAN-Zugriff auf einem zentralen Rechner dargestellt und ausgewertet. Zusätzlich wurden Faser-Bragg-Gitter-Sensoren als alternative Sensorkonzepte zur Lastdatenerfassung erprobt. Nächste Schritte sind die weitere Integration des Sensorsystems in den Antriebsstrang und der Testbetrieb im rotierenden Prüfstand.

Die generierten Sensordaten dienen zum einen der Zustandsüberwachung des Kegelradsatzes in Ruderpropellern, was eine Grundlage für eine vorbeugende Instandhaltung ist. Zum anderen ermöglicht die Erfassung realer Lastdaten während des Betriebs des Kegelradsatzes eine anwendungsspezifische Auslegung von Kegelradsätzen.

Digital in See stechen I

 

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Klingelnberg GmbH

Der Geschäftsbereich Antriebstechnik / Lohnverzahnung der Klingelnberg GmbH entwickelt Kegelradsätze und unterschiedliche Verzahnungskomponenten für Kegelräder – von Standardlösungen bis hin zu High-End-Anwendungen.

Standort: Hückeswagen

Mitarbeiter: 80

Branche: Maschinen- und Anlagenbau

Umsetzungsprojekt: Realisierung eines intelligenten Kegelradsatzes für Ruderpropeller durch Sensorintegration, um reale Lastdaten während des Betriebs zu erfassen und kabellos zu übertragen.

Projekterfolg: Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) des Kegelradsatzes von Ruderpropellern sowie verbesserte Produkt- bzw. Dienstleistungsentwicklung durch Anwendung der Erkenntnisse aus den Betriebslastdaten des Kegelradsatzes.

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