Intelligente Gleitlager-Überwachung für Großmotoren
Frühzeitige Schadenerkennung mit innovativer Sensortechnologie von HCP Sense
Gleitlager sind eines der kritischsten Bauteile in Verbrennungsmotoren. Schäden an ihnen treten zwar selten auf, ein plötzlicher Lagerschaden kann im schlimmsten Fall jedoch die Kurbelwelle in Mitleidenschaft ziehen und lange Stillstandzeiten zur Folge haben.
Gerade bei Motoren mit mittlerer und hoher Drehzahl kommt es auf Sekunden an, um einen möglichen Schaden aufzuhalten: Die Zeit bis zum Stillstand des Motors beträgt bis zu 60 Sekunden.
Ein sich selbst beschleunigender Schadensverlauf fordert schnelles Eingreifen
Die meisten Gleitlagerschäden beginnen im Schmierstoff, entweder ist nicht genug vorhanden oder die Zahl der Schmutz-, Verschleiß- oder Oxidpartikel nimmt überhand. Dadurch steigt die Reibung und setzt einen sich selbst beschleunigenden Schadensmechanismus in Gang. Mit steigender Reibung steigt auch die Temperatur im Schmierfilm, der daraufhin immer dünner wird, bis er durchbrochen wird. Das Gleitlager befindet sich jetzt nicht mehr im sicheren hydrodynamischen Schmierungsregime, sondern im gefährlichen Mischreibungszustand mit 10 bis 20 mal höherer Reibung! Hier dauert es nur Sekunden, bis das Gleitlager einen Freßschaden erleidet und dann auch die Kurbelwelle schwer beschädigt.
Nur wer kritische Veränderungen frühzeitig erkennt, kann rechtzeitig reagieren. Die intelligenten Sensorlösungen von HCP Sense ermöglichen genau das – durch präzise Überwachung des Schmierungszustandes in Echtzeit.
Warum herkömmliche Überwachungssysteme nicht ausreichen:
In vielen Motoren ist die Lagerüberwachung heute noch auf einfache Temperaturmessung beschränkt. Doch Temperatur ist ein Spätindikator – wenn sie ansteigt, ist der Schaden oft schon da.
HCP Sense setzt auf tiefere Einblicke: Durch intelligente Sensorik erfassen wir bereits die frühen Warnzeichen im Schmierfilm. So können kritische Zustände frühzeitig erkannt und Schäden verhindert werden.
Technologie, die den Unterschied macht:
Auf dem Prüfstand: Schmierfilm verstehen – Ausfälle verhindern
Die Sensortechnik von HCP Sense sollte auf dem MIBA-Gleitlagerprüfstand (Abbildung 1) zeigen, ob sie ihr Versprechen einhalten kann. Das Testlager wird nach dem Einlauf bei konstanter Drehzahl alle 2 Minuten um 10 kN höher belastet, bis es frißt. Im statischen Test ist die Last bei jeder Stufe konstant, im dynamischen Test pulsiert die Last mit 50 Hz.
Um den Schmierungszustand zu quantifizieren, wurde von HCP Sense die Kenngröße k_mix entwickelt. K_mix von 100 entspricht einem vollständig trennenden Schmierfilm, das System befindet sich in der hydrodynamischen Schmierung. Bei k_mix von 0 befindet sich das System komplett in der Mischreibung.
In Abbildung 2 sind die letzten 40 Minuten vor dem Fressen im statischen Test zu sehen. K_mix zeigt bereits 30 Minuten vorher zunehmende Mischreibung an. Bei einem Wert von 50 trat das Fressen ein.
Der Vergleich zweier Ausschnitte aus dem dynamischen Freßtest zeigt, wie k_mix auf unterschiedliche Lasten reagiert.
Bei 110 kN liegt in allen Lastzuständen ein vollständig trennender Schmierfilm vor.
Bei 290 kN ist der dynamische Kraftverlauf gut anhand der unterschiedlichen Schmierungszustände zu sehen, das Lager befindet sich im Maximum der Last massiv in der Mischreibung. Der Freßschaden trat nur wenige Minuten später ein!
In Abbildung 5 ist der Verlauf von k_mix im Maximum der Last über der Laststufe dargestellt. Der Übergang von hydrodynamischer Schmierung zu Mischreibung ist gut zu sehen.
Funktion unter Beweis gestellt
Die Sensortechnologie von HCP Sense zeigte frühzeitig zunehmende Mischreibung an. Ein rechtzeitiges Eingreifen ist möglich!
Einsatzbereiche – Wann lohnt sich Condition Monitoring?
Zustandsüberwachung rechnet sich besonders dort, wo Lagerschäden teuer sind oder nicht vorhersehbar auftreten:
| Anwendung | Nutzen von HCP Sense CM |
|---|---|
| Prototypen & Entwicklung | Fehlerfrüherkennung, sichere Freigabe |
| Hochleistungsmotoren (>20 bar) | Vermeidung teurer Schäden bei Belastung |
| Langläufer in Serie | Wartungsoptimierung, geringere Ausfallraten |
⇒ Für Standard-Serienmotoren mit sehr hoher Zuverlässigkeit (z. B. < 20 bar BMEP) ist ein flächendeckender CM-Einsatz wirtschaftlich nicht immer sinnvoll, für kritische Anwendungen jedoch unverzichtbar.
Fazit: Mehr Sicherheit, weniger Ausfälle – mit HCP Sense
– Mit den Lösungen von HCP Sense erhalten Sie:
- Tiefe Einblicke in den Zustand Ihrer Gleitlager
- Frühzeitige Warnung vor potenziellen Schäden
- Reduzierte Stillstandzeiten und Reparaturkosten
- Ein skalierbares System – vom Prüfstand bis zur Serie
