Entwicklung und Implementierung einer Prüfmethode zur experimentellen Robustheitsbestimmung von Bremssystemen hinsichtlich Bremsenquietschen. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Das Geräusch- und Schwingungsverhalten nimmt einen immer größeren Stellenwert bei der Beurteilung des Gesamteindrucks eines PKWs durch den Kunden ein. Diesbezüglich wurde speziell der Bedarf einer neuen Methodik für eine detaillierte Systembewertung der Radbremse hinsichtlich des Schwingungs- und Geräuschverhaltens ermittelt. Als Erweiterung der bestehenden Matrix-Prüfstandsversuche wurden Ansätze gewählt, die modalen Eigenschaften des Schwingungssystems zur Bewertung der Robustheit zu nutzen. Aufgrund der besonderen Anforderungen im Betrieb von Bremssystemen ist eine angepasste Prüfmethode zur Erfassung der modalen Parameter erforderlich, welcher sich diese Arbeit widmet. Anhand der maschinenakustischen Messkette werden experimentelle und theoretische Vorbetrachtungen getroffen, welche die Prüfmethodik der Modalanalyse an das nichtlineare und zeitinvariante Verhalten eines Radbremssystems anpasst. Darauf aufbauend wird ein Programmablaufplan entwickelt und abschließend eine beispielhafte Messung durchgeführt.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846722348morit.txt
Ermittlung eines prozesssicheren Parametersatzes beim Spritzguss des Hybridträgers eines Kontaktiermoduls. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Glühkerzen der neuesten Generation werden im Boschwerk in Eisenach hergestellt. Der Hybridträger ist das Gerüst des Sensors und trägt die Steuerungselemente. Beim Spritzgießen des Hybridträgers gibt es wesentliche Qualitätsmerkmale, die nicht erfüllt werden. Viele mangelhafte Teile müssen aussortiert werden. Dies steigert die Herstellungskosten. Ein wesentliches Qualitätskriterium ist die Ebenheit des Hybridträgers, welche durch Abdrücke auf ihrer Hybridfläche beeinträchtigt wird. Die aktuellen Prozessgrößen beim Spritzgießen sind ungenau definiert und dadurch ist die Fertigung instabil. Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines festen Parametersatzes für einen sicheren und reproduzierbaren Spritzgießverlauf. Dazu wird zunächst das Spritzgießen als solches ausführlich veranschaulicht und die konkreten Fehler definiert. Nach der Beschreibung des aktuellen Ist-zustandes sowie der verwendeten Parameter erfolgt mit Hilfe von systematischen Methoden eine detailierte Ursachenforschung für den bestimmten Fehler. Auf dieser Grundlage wurden drei verschiedene Optimierungsmaßnahmen erprobt, mit denen bereits eine wesentliche Verbesserung des bestehenden Spritzprozesses erreicht werden kann. Das anschließende Bewertungsmodell bringt die effektivste Lösung hervor.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846557304bagir.txt
Untersuchung der Einflussparameter auf die Belastung des Rotorsatzes einer geregelten Pendelschieberölpumpe im verbrennungsmotorischen Betrieb. - 185 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
In der Antriebstechnologie von Personenkraftwagen spielen auch in Zukunft Verbrennungsmotoren eine primäre Rolle. Gleichzeitig werden die gesetzlichen und gesellschaftlichen Anforderungen an die Motoren hinsichtlich Energieeffizienz, Umweltfreundlichkeit und steigender Leistung immer größer. Diese Ziele werden durch konsequente "Downsizing-Strategien" verfolgt, welche hohe Leistungsdichten bei niedrigen Kraftstoffverbräuchen realisieren sollen. Eine lukrative Methode die Energieeffizienz eines Verbrennungsmotors zu erhöhen ist die Optimierung von Nebenaggregaten durch die Verringerung derer Reibleistung im verbrennungsmotorischen Betrieb. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Belastungen, die auf das Downsizing-Konzept der kennfeldgeregelten Tandempumpe, ein geometrischer Zusammenschluss der Öl- und der Unterdruckpumpe, wirken. Hierfür werden alle relevanten bisher getätigten simulativen Ermittlungen zusammengefasst und Anforderungen an eine Messelektronik definiert, die im verbrennungsmotorischen Betrieb am Vollmotorprüfstand und im Fahrzeugbetrieb das Drehmoment und die Drehzahl an der Tandempumpe hochdynamisch erfassen kann. Nach der Auswahl einer geeigneten Messmethode über eine technische und wirtschaftliche Bewertung wurde die Elektronik in Zusammenarbeit mit einem Entwicklungspartner entwickelt und hergestellt. Durchgeführte Strukturmechaniksimulationen der Messelektronik sichern die Festigkeit der Konstruktion für die kritischen Betriebszustände ab. Nach der Validierung der entwickelten Messelektronik wird aufbauend eine Betriebslastmessung an einem Verbrennungsmotor am Vollmotorprüfstand geplant, durchgeführt und ausgewertet. Für die Prüfplanung und die Entwicklung eines Prüfprogramms werden Vorsorgeuntersuchungen am Komponentenprüfstand der Tandempumpe durchgeführt und ausgewertet sowie schon getätigte Mehrkörpersimulationen der Belastungen analysiert. Die Auswertungen der Betriebslastmessung veranschaulichen die real existierenden Belastungen auf die Tandempumpe im verbrennungsmotorischen Betrieb und geben Rückschlüsse auf deren Einflussparameter sowie einen Ausblick auf künftige Weiterentwicklungen, insbesondere im Hinblick auf die Robustheitssteigerung des Rotorsatzes der Tandempumpe.
Entwicklung und Inbetriebnahme eines Mess- und Regelkonzepts für einen Corner-Modul-Prüfstand zur Charakterisierung von Reifen- und Fahrwerkseigenschaften. - 75 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Das grundlegende Ziel dieser Arbeit ist die Inbetriebnahme des neu entwickelten Corner-Modul-Prüfstandes auf dem Vier-Rollen-Prüfstand am Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der Technischen Universität Ilmenau. Dieser dient der Charakterisierung von Reifen- und Fahrwerkseigenschaften. Zunächst sind für die Fahrzeughalbachse (Corner-Modul) die Messmethoden zur Erfassung der Radstellungsgrößen und weiterer Fahrwerksparameter wie Raddrehzahl und Rollhalbmesser auszuwählen. Aktuell können die Radstellungsgrößen nur manuell verstellt werden. Entsprechend wird ein Messkonzept für die vorhandene Messtechnik erarbeitet. Für die Regelung steht die Automatisierungsplattform PUMA-Open-Application und das Echtzeitrechensystem InMotion-Realtime-Node zur Verfügung. Grundsätzlich läuft die Steuerung des Rollenprüfstandes über die PUMA-Open-Application. Der Corner-Modul-Prüfstand wird als Hardware-in-the-Loop (HIL)-Prüfstand in eine Fahrdynamiksimulation eingebunden. Dazu wird ein MATLAB-Simulink-Modell erstellt. Dieses läuft über die Fahrdy-namik-Simulationssoftware IPG CarMaker auf dem Echtzeitrechensystem InMotion. Dadurch ist eine Rückspeisung der gemessenen Kräfte am Corner-Modul in die Simulation möglich. Mit der erstellten Regelung können Fahrprofile und Reifenkennlinien aufgenommen werden. Zum Bauteilschutz der Scheibenbremse und des Reifens werden entsprechende Sicherheitsfunktionen implementiert. Für die erstellte Regelung wird eine Messprozedur erstellt. Abschließend werden erste Messungen mit dem Corner-Modul-Prüfstand durchgeführt und ausgewertet. Dabei liegt das Augenmerk auf der prinzipiellen Funktionstüchtigkeit und dem erfolgreichen Zusammenwirken aller Systeme. Damit ist mit dieser Arbeit die Grundlage für strukturierte Messungsdurchführungen zur Aufnahme kompletter Reifenkennfelder sowie Untersuchungen am Fahrwerk auf dem Rollenprüfstand gelegt.
Durchführung einer Analyse zur Ermittlung des Reifeneinflusses auf Ausrollversuche auf realer und gekrümmter Fahrbahn. - 41 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der TU Ilmenau ist seit 2015 mit einem Vierrollenprüfstand ausgestattet, welcher neben herkömmlichen Prüfstandversuchen auch x-in-the-loop Anwendungen ermöglichen soll. Neben wissenschaftlichen Mitarbeitern arbeiten auch Studenten mit dem neuen System. Diese Arbeit stellt einen Einstieg in die Nutzung des Prüfstands dar. Im Rahmen der Arbeit werden Ausrollversuche auf einem Testgelände, sowie erste Vorversuche zur Inbetriebnahme eines PKW auf dem Prüfstand unternommen. Weiterhin werden mögliche Fehlerquellen bei der genaueren Untersuchung am Reifen im Zusammenspiel mit dem Gesamtfahrzeug im Zuge von Ausrollversuchen identifiziert. Es werden Lösungsansätze zur Vermeidung von Störungen der Messungen erarbeitet. Ein Schwerpunkt der Forschung am FG Kraftfahrzeugtechnik ist die Analyse des Verhaltens von PKW-Reifen bei verschiedenen Reifenfülldrücken. Langfristig sollen so Systeme entwickelt werden, die das Reifenverhalten situativ anpassen können. Um diese zum Teil schon als Prototypen vorhandenen Systeme testen zu können, ist der Einsatz des Rollenprüfstands als elementarer Bestandteil der Forschung ein Ziel. Daher wurde der Parameter Reifenfülldruck gewählt, um zu untersuchen, welchen Einfluss die Änderung eines Parameters auf dem Rollenprüfstand auf Ausrollversuche hat. Konkret wird untersucht, welchen Einfluss die Änderung des Rollwiderstandes durch Änderung des Reifenfülldrucks auf die Ausrollkurve eines ansonsten unveränderten Fahrzeuges auf dem Prüfstand hat. Es wird näher auf die möglichen Ursachen von Ungenauigkeiten in der Erfassung von Daten im Realfahrbahnversuch und Prüfstandversuch eingegangen. Weiterhin sollen Vorschläge zur Eliminierung von Messungenauigkeiten erarbeitet werden.
Online-Messung des Luftgehalts im Prüföl und Korrelation mit der Schließdauer des Common Rail-Injektors. - 135 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
In der Prüftechnik ist es elementar alle Einflüsse sowie deren Auswirkungen auf den Prüfprozess zu kennen und diese durch darauf abgestimmte Maßnahmen auszuschalten, um exakte und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich folgende Arbeit mit der Wirkung von unterschiedlichem Luft- bzw. Sauerstoffgehalt im Prüfmedium auf die Funktionsprüfung von Common Rail-Injektoren. Hierzu soll ein Messaufbau mit zwei ausgewählten Messmitteln (Sauerstoffsensor, Dichtesensor) realisiert werden. Ziel ist es, den Einfluss aus dem Luftgehalt im Prüföl auf die Schließdauer der Injektoren aufzuzeigen und durch das Festlegen von Grenzwerten für den Partialdruck des Sauerstoffs im Prüföl bzw. der Dichte einen stabilen, prüfölunabhängigen Prüfprozess zu sichern. Als Teil der Arbeit werden, neben den Grundlagen der Common Rail-Technik und der eingesetzten Prüftechnik zur Funktionsprüfung der Injektoren, die verwendeten Messsysteme zur Überwachung des Prüföls vorgestellt. Nach den Vorversuchen mit den Messsystemen zur Kalibrierung und Messprozessfähigkeitsanalyse wird ein Messaufbau zur Online-Messung des Luftgehalts im Prüföl umgesetzt. Die anschließende permanente Überwachung des Prüföls, als auch die Ausarbeitung der Korrelationsuntersuchungen von den gewonnen Messgrößen mit der Schließdauer, lassen sich als Kernthemen dieser Arbeit bezeichnen. Als Hauptergebnis der Arbeit gilt zum einen das Aufzeigen der Tauglichkeit des Sauerstoffsensors bzw. der Untauglichkeit des Dichtesensors für den vorliegenden Verwendungszweck und zum anderen der Erkenntnisgewinn, dass der Einfluss aus dem Luftgehalt des Prüföls auf die Injektorfunktion von den Auswirkungen aus der fertigungsbedingten Einzelteilstreuung überdeckt wird und folglich nicht prozessbestimmend im Hinblick auf Stabilität und Reproduzierbarkeit ist.
Modellbildung eines Stufenlosen Fahrgetriebes. - 119 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Zur Untersuchung der Effizienz eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses im Ackerbau wird ein Simulationsmodell zur Darstellung des Energieflusses vom Motor zum Arbeitsgerät aufgebaut. Für das Gesamtmodell wird im Rahmen dieser Arbeit mit Hilfe der physikalischen Modellbildung ein Simulationsmodell zur Abbildung des Wirkungsgrades entlang der Drehmoment-Übertragungsstrecke eines stufenlosen, hydrostatisch-leistungsverzweigten Getriebes erstellt. Dazu werden nach dem Vorbild eines existierenden Getriebes verlustbehaftete Maschinenelemente und Komponenten identifiziert. Hierzu gehören im Besonderen Zahnräder, Kupplungen, Lager, Dichtungen sowie die Hydrostatik. Die wirkungsgrad-mindernden Effekte dieser Bauteile werden durch mathematische und physikalische Gleichungen in Komponentenmodellen beschrieben, sodass eine Bibliothek von Subsystemen zur Abbildung der Verluste von Maschinenelementen und hydraulischen Komponenten entsteht. Mit Hilfe dieser Bibliothek wird die Kinetik und Kinematik des Getriebes simulativ nachgebildet. Die berechneten Verlustleistungen aus dem Simulationsmodell werden anhand von Prüfstandsmessungen des realen Getriebes verifiziert.
Experimentelle Untersuchungen der Einflussfaktoren eines Montagekonzeptes von einem Abgaskrümmer auf das Dichtheitsverhalten. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Moderne Kraftfahrzeuge werden aufgrund des technischen Fortschrittes zunehmend komplexer. Die Anzahl der Komponenten steigt in jeder Entwicklungsstufe und mit ihr auch der Montageaufwand eines Kraftfahrzeuges. Die Entwicklung von Komponenten und Bauteilen moderner Kraftfahrzeuge konzentriert sich dementsprechend nicht mehr nur darauf, deren Funktionserfüllung zu gewährleisten, sondern wird gleichermaßen umfangreicher. Auch die Komplexität moderner Motoren steigt, womit zeitgleich der freie Bauraum um den Motor im Motorraum sinkt. Dies wirkt sich, unter anderem, auf die Montagereihenfolge und den Montageumfang aus. Der Kern dieser Arbeit befasst sich mit dem Abgaskrümmer eines modernen Sechszylinder-Ottomotors. Der Abgaskrümmer ist motorseitig das erste Bauteil der Abgasanlage und verbindet den Zylinderkopf mit der weiteren Abgasanlage inkl. der abgasreinigenden Bauteile (beispielsweise dem Katalysator). Im vorliegenden Fall ist der Platz zur Montage des Abgaskrümmers derart eingeschränkt, dass durch eine spezielle Art der Anbindung die Anzahl der benötigten Schrauben fast halbiert werden konnte. Trotz der vermeintlich geringen Unterschiede zu der konventionellen Anbindung stellt diese Variante eine große Herausforderung dar und bringt eine Menge Potentiale mit sich, die den Vorgang der Montage sowie die Funktionsfähigkeit des Verbundes beeinflussen können. Grundsätzlich besteht nicht der Bedarf, die Funktion an sich zu hinterfragen, oder zu gewährleisten - ein Abgaskrümmer bzw. die Abgasanlage muss so zur Umgebung abgedichtet sein, dass die schädlichen Abgase nicht in die Umwelt entweichen können. Dennoch bieten sich allerhand Möglichkeiten dieses Ziel schneller, effizienter und kostengünstiger zu erreichen. Diese Arbeit soll einen Grundstein dafür legen, diese Untersuchungen zielgerichtet, strategisch und systematisch planen zu können. Dazu werden zunächst einige Grundlagen zu der vorliegenden Thematik erläutert und durch fundamentale mathematische sowie mechanische Betrachtungen ergänzt. Aus dem laufenden Prozess der Abgaskrümmer-Entwicklung werden dann stichprobenartig Bauteile abgezogen, um diese auf Potentiale für die Optimierung des Montageprozesses zu untersuchen. Parallel dazu sollen computergestützte Simulationen einen Einblick in die zu erwartenden Versuchsergebnisse geben. Anhand dieser Erkenntnisse wird eine Grundlagenuntersuchung geplant und durchgeführt, welche sich im speziellen mit der geometrischen Architektur der betrachteten Schraubverbindung befasst. Dadurch sollen in eine Basis geschaffen werden, in der der Betrachter die Einflüsse der betrachteten einflussgebenden Parameter ablesen und verstehen kann. Somit kann, im fortwährenden Vergleich zu den Ergebnissen von Rechner-Simulationen, das Konzept der Verschraubung in Zukunft noch besser und zielgerichteter an die kommenden Herausforderungen der Produktentwicklung angepasst werden. Weiterhin gibt diese Arbeit Hinweise auf sinnvolle Anschlussuntersuchungen und deren systematische Planung, um die hier aufgezeigten Ergebnisse verifizieren zu können.
Auslegung und Konstruktion eines Prüfstandes unter Verwendung einer Wirbelstrombremse. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Im Entwicklungsbereich werden oftmals praktische Versuche an Prüfständen zur Untersuchung des Verhaltens diverser Aggregate durchgeführt. Um hierbei möglichst kostengünstig und platzsparend vorzugehen werden Komponentenprüfstände eingesetzt. Diese Arbeit behandelt die Konzeption eines derartigen Prüfstandes unter Verwendung einer Wirbelstrombremse. Zu Beginn werden im Bereich der Antriebseinheit grundlegende Arten elektrischer Maschinen hinsichtlich ihres Aufbaus und deren Funktion erläutert, daraus für den Prüfstand relevante Fakten zusammengefasst und mit diesem Wissen eine Antriebseinheit entsprechend der Last mitsamt benötigter Peripherie aus dem am Markt vorhandenen Sortiment ausgewählt. Bei der Auswahl findet ein Vergleich zwischen der Wahl eines Elektromotors und eines Elektrowerkzeugs in Kombination mit einem Getriebe, mit Fokus auf Kosten und Leistungsfähigkeit, statt. Im Anschluss wird grundlegendes Wissen über Wirbelstrombremsen dargeboten, daraus die für den Einsatz am Prüfstand am besten geeignete Art ausgewählt und Gründe für deren Verwendung in dieser Arbeit erläutert. Des Weiteren findet die begründete Auswahl einer Wirbelstrombremse, die mit 100.000 1/min betrieben werden kann, mit allen benötigten peripheren Komponenten inklusive Mess- und Regelungstechnik, in Folge von Vergleichen der Produkte aus den Sortimenten, der aus der Recherche über potentielle Firmen stammenden Ergebnisse, statt. Folgend wird darüber hinaus notwendige Peripherie für die Wirbelstrombremse und für das Gesamtsystem des Prüfstandes, sowie die verwendete Messsensorik und sicherheitsrelevante Elemente, beschrieben und ausgewählt. Abschließend ist nach der Auflistung der Gesamtkosten für die Realisierung des Kleinprüfstandes das Fazit der Arbeit formuliert. Anstelle der vollständigen Konstruktion einzelner Elemente wird, falls möglich, auf vorgefertigte Komponenten zurückgegriffen.
Entwicklung und Validierung von Konzepten für einen Labor-Prüfstand zur prozesssicheren Messung von Leckagen an hochdruckbelasteten Bauteilen mit Hilfe der UV-Vis-Spektroskopie. - 73 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Dieselmotoren müssen immer strengeren Abgasnormen genügen, wodurch zum Beispiel in der Common-Rail-Technik immer höhere Einspritzdrücke gefordert werden. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Konzeptentwurf eines Prüfstandes zur prozesssicheren Leckagemessung an Common-Rail-Magnetventil- Injektoren um die Dichtheit auch bei zukünftigen Injektorgenerationen abzusichern. Ziel der neuen Prüfmethode ist eine quantitative, kostengünstige und zudem mit geringem Aufwand realisierbare Detektion von Kleinstleckagen. Teil der Arbeit sind die theoretischen Grundlagen zur Common-Rail-Technik, speziell die Technik der Magnetventil-Injektoren, der Spektroskopie im sichtbaren und ultravioletten Bereich, sowie den aktuellen Status der Leckageprüftechnik. Voraussetzung für eine fehlerfreie Leckagemessung mit der UV-Vis-Spektroskopie ist ein homogenes Gemisch aus der Leckage und einem optisch neutralem Trägermedium. Kernthema bildet die Ausarbeitung und Validierung von zwei Lösungsansätzen um eine hinreichende Homogenisierung des Gemisches und somit eine prozesssichere Messung zu gewährleisten. Die Homogensierung wird mit Hilfe der Variation des Mischungspartners und einer Umgestaltung der Strömungsverhältnisse infolge des Einsatzes eines Mikroreaktors erzielt. Desweiteren wird in der Arbeit die Messmittelfähigkeit bestimmt, sowie der Kalibrierprozess erläutert und durchgeführt. Ergebnis der Arbeit ist ein bis zu einer Leckage von 0,2 mm 3 /min fähiger Prüfstand zur quantitativen Leckagebestimmung an Common-Rail Injektoren.