Servohydraulische Life-Cycle Tests sind bei Automobil-Komponenten heute Industriestandard, die weit über sicherheitsrelevante Bauelemente hinaus im Einsatz sind. Die Herausforderung im Prüfstandbau für die Automobilindustrie besteht darin, unterschiedliche Technologien auf höchstem Niveau zusammenzuführen. Dabei stellen die Prüfer besonders an den Prüfzylinder und an die Echtzeitsteuerung hohe Anforderungen.
Der Entwicklungsdienstleister IAV GmbH aus Gifhorn hat einen servohydraulischen Sitzprüfstand in Betrieb genommen. Die Steuerung erfolgt durch einen digitalen Servocontroller von FCS Control-Systems. Hänchen Hydraulik lieferte für den Antrieb des Prüfstands den Testzylinder.
Wir bauen für Sie individuelle Prüfstände - sei es für Autositze, Flugzeugsitze oder völlig andere Material- und Funktionsprüfungen. Mehr erfahren Sie dazu auf unseren Seiten zum Sondermaschinenbau von kompletten Prüfmaschinen.
Profitieren Sie von unserem umfassenden Know-How in Hydraulikantrieben und moderner Prüfstandstechnik.
Aus jahrzehntelanger Erfahrung im Engineering von Test- und Prüfzylindern, haben wir uns zum Generalunternehmer für den Bau kompletter Prüfstände und Prüfmaschinen entwickelt. Dazu gehören auch Funktionsprüfstände zur Durchführung von Vibrationsprüfungen und Schocktests von Endprodukten.
Die Verschleißprüfung der Sitze erfolgt durch einen Hänchen Prüfzylinder ehemaligen Baureihe 328 (heute Reihe 320) als Aktuator. In diesem Gleichlaufzylinder kommt die patentierte, schwimmende Ringspaltdichtung Servofloat® zum Einsatz. Eine Stahlbüchse folgt der radialen Auslenkung der Kolbenstange, mit einem praktisch über den ganzen Druckbereich konstanten Dichtspalt von wenigen 1/100 mm. Diese Zylinder-Baureihe unterscheidet sich nur in der etwas höheren Empfindlichkeit für Seitenkräfte von einem Prüfzylinder mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung, bringt aber einen Kostenvorteil von rund 30 %. Denn nur die Lecköldichtungen verursachen ein vernachlässigbares Mindestmaß an Reibung. Prüfzylinder in Servofloat® bieten durch ihre extrem geringe Reibung höchste Positionier- und Wiederholgenauigkeit, sind stick-slip-frei und für äußerst langsame und schnelle Bewegungen geeignet.
So arbeitet der Sitzprüfstand im Standard-Betrieb bei einer Prüfkraft bis zu 28 kN mit einer Frequenz von maximal 20 Hz, einem dynamischen Hub bis zu 35 mm, einer Geschwindigkeit bis zu 1,3 m/s und einer Beschleunigung bis zu 50 m/s². Er verfügt trotzdem noch über hohe Sicherheitsreserven, die einen optimalen Betrieb sicherstellen: Die technisch zulässige Höchstgeschwindigkeit beträgt beispielsweise 4 m/s.
Beim Systemstart des Sitzprüfstandes wird über die Zylinderkammern ein hydrodynamischer Ölstrom in der Ringspaltdichtung aufgebaut. So kann sich die Ringspaltdichtung metallisch berührungslos „schwimmend“ und selbstzentrierend radial um die Kolbenstange bewegen. Das austretende Lecköl wird drucklos über einen Sammelanschluss in den Fluidkreislauf zurückgeführt. Das Fehlen einer berührenden druckbeaufschlagten Dichtung minimiert die Haft und Gleitreibung im Prüfzylinder. Weil kein hydrodynamischer Schmierfilm durch die Relativbewegung der Gleitpartner notwendig ist, kann auch im Bereich kleinster Amplituden und Geschwindigkeiten eine stick-slip-freie Bewegung erfolgen. Die Ringspaltdichtung hat nur eine druckabbauende Funktion bei geringster Leckage. Deshalb wird die Kolbenstange mittels reiboptimierten Bändern geführt. Trotzdem kann auch ein Prüfzylinder mit schwimmender Ringspaltdichtung gewisse Querkräfte aufnehmen. Zulässig sind in der konkreten Anwendung 1,2 kN, die durch Kunststoff-Führungsbänder aufgenommen werden. Die Prüfzylinder Reihe 328 (heute Reihe 320) verfügt darüber hinaus durch die mit Spezialbronze beschichteten Kolben- und Lagerflächen über Notlaufeigenschaften, die zusätzlich die Betriebssicherheit erhöhen.
Die Ölversorgung des Prüfstandes ist von entscheidender Bedeutung für die Wirksamkeit der schwimmenden Ringspaltdichtung. Je sauberer dabei das Öl ist, desto zuverlässiger arbeitet das System. Sind die Teilchen im Öl nicht größer als 3/4 der kleinsten Spalthöhe, verschleißen die Spaltringe nicht. Deshalb empfiehlt Hänchen die Reinheitsklasse 13/11 nach ISO 4406. In Test- und Prüfsystemen bieten Hydraulikzylinder mit der schwimmenden Ringspaltdichtung einen echten Höchstleistungszylinder mit einem deutlichen Preisvorteil gegenüber Zylindern mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung. Hänchen bietet auch diese High-End Prüfzylinder an, die ein Höchstmaß an Querkräften kompensieren können. Da die Anlaufreibung entfällt, ist der stick-slip-arme Betrieb auch bei kleinsten Kolbengeschwindigkeiten gesichert. Nur durch die drucklos abstreifenden Dichtungselemente ist eine geringe Restreibung vorhanden, die über den gesamten Druckbereich konstant ist. Dadurch wird das aufwändige und Arbeitsplatz verschmutzende Absaugen des Lecköls vermieden.