Pagina 31 van: Aandrijftechniek – nummer 5 – 2020
31
worden aangepast aan elk gesmeerd systeem en verschillende
oliesoorten. Het model houdt rekening met korte, middel-
lange en lange termijn veranderingen in het smeermiddel
door continue bewaking van de geleidbaarheid, relatieve
permittiviteit en temperatuur. Dit gebeurt over een periode
van meerdere jaren met een tijdresolutie van minder dan 45
seconden. Door de meetgevoeligheid en de hoge resolutie
in de tijd kunnen kritische bedrijfsomstandigheden eerder
worden geïdentificeerd en kan schade worden vermeden door
een korte termijn analyse.
Databronnen voor conditiebewaking
Tandwielen zijn vaak een hoofdbestanddeel van veel
machines die onze manier van leven mogelijk maken. Een
groot deel daarvan betreft tandwielen met evolvente tand-
flanken. De toepassingen waar deze tandwielen deel van uit-
maken, variëren sterk qua kosten, overgedragen vermogen
en gevolgen van uitval. Onder meer deze aspecten hebben
invloed op de onderhoudsstrategie die wordt toegepast op
een bepaalde tandwielkast.
Bij toestandsafhankelijk onderhoud speelt een aantal
randvoorwaarden en mechanismen een rol. Tandwielparen
wekken bij het werken onder belasting trillingen op. Montage-
en fabricageafwijkingen beïnvloeden dit gedrag, maar zelfs
De WearSens 300
oliebewakingssensor
van CMC Instruments
bepaalt de specifieke
elektrische
geleidbaarheid
(κ), de relatieve
permittiviteit (εr,
vroeger diëlektrische
constante genaamd)
en de olietemperatuur
(T ) van oliën (FOTO: CMC
INSTRUMENTS)
Een magnetostrictieve
sensor tast de tanden
van een tandwiel af
(FOTO: SENSITEC)
perfect uitgelijnde tandwielparen wekken trillingen op door
de in de tijd variërende stijfheid van de tandwielen en de
bijbehorende elastische doorbuiging. Dit resulteert in een
tijdsafhankelijke transmissiefout, die min of meer overeen-
komt met de vibratie-excitatie van een tandwielingrijping,
afhankelijk van het dynamische werkpunt van het systeem.
Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede van een tandwielover-
brenging met twee ingrijpposities. De ingrijping linksboven
bevindt zich op een plaats waar slechts één paar tanden met
elkaar in contact staat. De afbeelding rechtsboven toont een
positie waar twee tandparen met elkaar in contact staan. Het
onderliggende diagram toont twee afbeeldingen van ingrij-
pingen die het verloop van de ingrijpingsstijfheid en de trans-
missiefout laten zien. Aan de tandwielkast gemeten trillingen
kunnen overigens uit veel verschillende trillingsbronnen zijn
samengesteld, bijvoorbeeld door meer dan één tandwieltrap.
Trillingsopwekking van tandwielen kan van invloed zijn
op het geluid en daarmee een ontwerpcriterium voor toepas-
singen die relevant zijn voor het menselijke oor (bijvoorbeeld
voor versnellingsbakken in auto’s) en voor conditiebewaking.
Data-acquisitie en signaalverwerking
Acceleratiesignalen gaan in de praktijk vaak gepaard met
verschillende soorten hoekgegevens, variërend van toerental-
len (tachosignalen) tot absolute hoekposities. Aanvullende
hoekdata maken verschillende verwerkingstechnieken voor
versnellingsdata mogelijk. Met voldoende nauwkeurige hoek-
gegevens kunnen versnellingssignalen worden opgesplitst in
signalen per tand. Door deze signalen te vergelijken, kunnen
beschadigingen worden gedetecteerd die zich voordoen bij
enkele tanden (bijvoorbeeld pitting) of over alle tanden (bij-
voorbeeld slijtage). Deze techniek heeft het voordeel dat geen
externe referenties nodig zijn.
Voor testdoeleinden worden verschillende data-acqui-
sitiesystemen gebruikt. High-end data-acquisitiesystemen
worden gekozen om maximale nauwkeurigheden en bemon-
sterfrequenties te bieden. De versnellingssensor wordt direct
in het lagerhuis van de tandwielkast geschroefd om de beste
koppelstijfheid en een kort overbrengingspad naar het punt
van bekrachtiging (het tandwielingrijppunt) te bieden. Een
low-end (dus goedkoper) data-acquisitiesysteem kan worden
opgebouwd met hardware van consumenten- of laagindus-
triële kwaliteit. De versnellingssensor wordt met behulp van
epoxy op het lagerhuis gelijmd.
De Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG)
aan de TU München heeft beide soorten systemen vergele-
ken. Dat de lower-end opstelling een veel lagere bemonster-
frequentie oplevert, ligt voor de hand: resultaten met een
hoger frequentiesignaal zijn alleen te verkrijgen met de
higher-end opstellingen. In beide opstellingen zijn signifi-
cante veranderingen van de relatieve signaalsterkte per tand
waarneembaar. De signaal-ruisverhouding is significant beter
bij gebruik van de higher-end opstelling. Isolatie van de hoek-
positie draagt het sterkst bij aan de higher-end opstelling. FZG
wil een grotere database van beide soorten gegevens samen-
stellen en evalueren. Daarnaast is de evaluatie van gegevens
van exact dezelfde tests met behulp van beide meetopstel-
lingen tegelijkertijd gepland. <
Literatuur
[1] Proceedings International Conference on Gears, VDI Berichte 2355, september
2019, VDI Wissensforum GmbH, Düsseldorf.
28-29-30-31_tandwielen.indd 31 12-08-20 13:55