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Anwendungsfälle
zuverlässig Flotten-Daten aufzeichnen

Experimentelle Spannungsanalyse an Kranauslegern

Mechanische Spannungen und deren Verläufe müssen für die strukturelle Auslegung vieler Bauteile mit experimentellen Spannungsanalysen ermittelt werden. Insbesondere bei der Entwicklung von später stark beanspruchten Bauteilen an Baumaschinen ist die genaue Kenntnis der strukturellen Tragfähigkeit relevant. In diesem Anwendungsfall zeigen wir Ihnen, wie solche Spannungsanalysen an Kranauslegern im Prüfstand durchgeführt werden können.

Hintergrund

Hintergrund

Genaue Angaben zu maximalen Belastungen, Einsatzzwecken und Lebensdauern sind für den sicheren Einatz von Baumaschinen essentiell. Aus diesem Grund werden auch einzelne Teile in speziellen Testzentren aufwändig geprüft. Mittels Dehnungsmessstreifen (DMS) werden in diesem Beispiel experimentelle Spannungsanalysen an sechs Auslegerteilen für Teleskopausleger von Fahrzeugkranen durchgeführt. Anhand der gewonnenen Daten sollen Simulationen überprüft und Erkenntnisse zu Nutzungsmöglichkeiten der Ausleger gewonnen werden.

Messaufgabe

Messung von mechanischen Spannungen für die Überprüfung von Simulationen.

Herausforderung

Herausforderung

Die verwendete Messtechnik soll einen unkomplizierten und schnellen Prüfprozess für alle sechs Kranausleger erlauben. Die Messungen selbst sollen natürlich sehr genau sein, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Um möglichst genaue Spannungsverläufe messen zu können, müssen die Daten vieler DMS synchron und jeweils mit einer Datenrate von mindestens 200 Hz pro Kanal erfasst werden. Da bis zur Materialermüdung gemessen wird und auch kurzzeitige Peaks registriert werden sollen, muss sich der Messbereich ausreichend skalieren lassen.

CSM-Messtechniklösung

CSM-Messtechniklösung

Ein paralleler Ablauf von Vorbereitung der Prüflinge und Durchführung der Messung halbiert die benötigte Zeit. Dies ist möglich, da in diesem Beispiel Messtechnik für insgesamt 96 DMS-Messkanäle verwendet wird. So kann ein Teil der Messtechnik für die Konfiguration verwendet werden, während der andere Teil am Prüfstand eingesetzt wird.

Die Vorbereitung

  • Nach den Vorgaben der Konstruktionsabteilungen werden 48 Dehnungsmessstreifen appliziert. Da die Hauptspannungsrichtung bekannt ist, wird die Mehrzahl als Einzel-DMS verklebt. Lediglich an den Flankenmitten werden DMS als Rosette appliziert.
  • Die Verkabelung erfolgt mit CSM DMS-Sensorkabeln, die eine interne Halbbrücken-Ergänzung bieten. Im DMS-Messmodul erfolgt die weitere Ergänzung zur Vollbrücke, wodurch eine einfache Einbindung der DMS ermöglicht wird.
  • Mit DMS-Messmodulen ECAT STGMM 6 werden die Messwerte aller 48 DMS zeitsynchron erfasst. Zudem werden die erfassten Spannungen bereits im Modul umgerechnet und als µm / m ausgegeben. Die dafür nötigen Faktoren werden mit der Konfigurationssoftware CSMconfig eingegeben und im Modul gespeichert. Dadurch entfallen spätere Umrechnungen und die direkte Analyse wird erleichtert.
  • Ein Protokollumsetzer XCP-Gateway setzt die EtherCAT®-Signale auf XCP-on-Ethernet um und garantiert die zeitliche Synchronisation. Die Konfiguration des gesamten Messaufbaus erfolgt mit CSMconfig.

Die Prüfung

  • Nach der Konfiguration wird der Prüfling zusammen mit der Messtechnik auf den Prüfstand transportiert.
  • Der Prüfling wird auf einer Seite fixiert und auf der anderen in eine spezielle Prüfvorrichtung gelegt. Durch Anheben kann die gewünschte mechanische Belastung auf den Prüfling ausgeübt werden.
  • Die Prüfung erfolgt bis zur Materialermüdung. Für eine genaue Erfassung der mechanischen Spannungen über den kompletten Prüfungsverlauf, ist der Messbereich der ECAT STGMM 6 groß genug. Die Daten werden hierbei mit bis zu 20 kHz pro Kanal erfasst.
  • Während ein Prüfling der Messung unterzogen wird, befindet sich der nächste Prüfling bereits in der Vorbereitung.
Spannungsanalyse in E-Mobility-Messsystem
Einordnung der experimentellen Spannungsanalyse in die Systematik des Vector CSM E-Mobility-Messsystems
Vorteile

Vorteile

Durch die kompakte und robuste Ausführung erlauben die CSM Messmdodule einen parallelen Ablauf von Vorbereitung und Prüfung, da sie einfach mit dem Prüfling auf den Prüfstand transportiert werden können. Die hohe Bandbreite der EtherCAT®-Messtechnik erlaubt eine zeitsynchrone Erfassung der Messdaten von bis zu 20 kHz. Dadurch werden genaue Aussagen zum Optimierungsbedarf und späteren Einsatzmöglichkeiten der Kranausleger möglich.

Download

Hier finden Sie das vollständige Anwendungsbeispiel zum Download als PDF.

Verwendete Produkte

Verwendete Hardware

E-Mobility-Messsystem

Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem

Das Messsystem für die Entwicklung der Elektromobilität

E-Mobility: Sicher messen an Hochvolt-Komponenten von Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen Die Elektromobilität nimmt weiter Fahrt auf. Verschiedene Energiespeicher, Antriebs- und Ladesysteme weisen den Weg in die elektrische Mobilität. Die Entwicklung von Hochvolt-Batterien, Invertern und Elektromotoren stellt hohe Anforderungen an die Messtechnik, um die richtigen Ergebnisse für die weitere Optimierung zu erhalten. Gemeinsam mit Vector Informatik hat CSM ein Messsystem entwickelt, das keine Wünsche offen lässt.

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EtherCAT® STG MiniModule

ECAT STGMM 6

Schnelle und dezentrale DMS-Messungen

Mechanische Spannungen direkt an der DMS-Applikationsstelle präzise und zeitsynchron erfassen: Das ermöglicht das EtherCAT®-basierte Messmodul ECAT STGMM 6 mit sechs zeitsynchronen DMS-Eingängen für Viertel-, Halb- und Vollbrücken.

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XCP-Gateway

XCP-Gateway

Die Protokollumsetzer für EtherCAT® und CAN auf XCP-on-Ethernet

Das XCP-Gateway ist die Schnittstelle zwischen Datenerfassungs-Software (bspw. vMeasure, CANape®, INCA®, Vision® ...) und den EtherCAT®-Messmodulen von CSM. Es beinhaltet einen EtherCAT®-Master und einen XCP-on-Ethernet-Slave.

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Verwendete Software

Software CSMconfig

Logo CSMconfig

Messketten schnell konfiguriert: CSMconfig (mit CSMview) ist die verlässliche Konfigurationssoftware für alle CAN- und EtherCAT®-basierten Messmodule von CSM. Die einheitliche und komfortable Oberfläche ermöglicht ein einfaches Einstellen aller Messparameter. Das beschleunigt den Messaufbau.

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vMeasure exp

vMeasure exp

Komplexe Messtechnikaufgaben sicher lösen

vMeasure exp von Vector Informatik ist die einfach zu bedienende Datenerfassungs-Software für CAN- und EtherCAT®-basierte Messmodule von CSM. vMeasure exp bietet den vollen Umfang an Funktionen, die Sie von einer modernen DAQ-Software erwarten.

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