Magnetgelagerte High-Speed Antriebssysteme
Grundlagenuntersuchungen
Wellenbersten / Rotorbruch
Hochgeschwindigkeitsantriebe rotieren so schnell, dass sie mit Magnetlagern zum Schweben gebracht werden müssen, da normale Lagerungen für diese Drehzahlen ungeeignet sind. Die Antriebe erreichen Drehzahlen von über 20.000 Umdrehungen pro Minute und die mechanischen Belastungen für die Bauteile sind enorm. Falls es hier zu einem Schaden kommt, fliegen die Trümmer mit einer Geschwindigkeit von 100 Meter pro Sekunde wie ein Geschoss gegen die Einhausung des Antriebs. In diesem Projekt mit der Firma KEBA haben wir mit Simulationen gezeigt, dass die Motorgehäuse diesen Beschuss aushalten und ein sicherer Betrieb möglich ist.
Foto: KEBA
Herausforderung und Motivation
- Bruch / Versagen am Rotor von Hochgeschwindigkeitsantrieben (z.B. Wellenringe)
- Untersuchung Bauteilschädigung beim Aufprall von Bruchsegmenten am Motorengehäuse
- Analyse bzw. Absicherung der Gehäuseintegrität
Methodik
- Nichtlineares dynamisches FEM – Simulationsmodell
- Abaqus Explicit (“Element Kill Method”)
- Dehnungsbasierte Versagensmodellierung
- Vereinfachte Ersatzmodelle von relevanten Bauteilen
- Bewertung unterschiedlicher Aufprallsituationen
- Aufprallwinkel und -geschwindigkeiten, Größe und Orientierung des Berstsegmentes, Wandstärken, Materialeigenschaften etc.
Ergebnisse und Vorteile
- Bewertung der Gehäuseintegrität
- Identifikation von potentiellen Sicherheitsrisiken
