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Erweiterung der Messtechnik am Advanced Abrasion Resistance Tester (AART)

Berghäuser, Tobias (2017):
Erweiterung der Messtechnik am Advanced Abrasion Resistance Tester (AART).
TU Darmstadt, [Master Thesis]

Abstract

Seit mehreren Jahren ist bei Fahrzeugtechnik Darmstadt ein Prüfstand zur Untersuchung der Stoßabriebsfestigkeit von Motorradfahrerschutzkleidung im Einsatz. Dabei werden Materialproben rotatorisch an einer Betonfläche gerieben und deren Widerstandsfähigkeit überprüft. Basierend auf dem dabei verwendeten Verfahren gibt es einen Normentwurf zur Zertifizierung für Schutzkleidung. Um die Einhaltung der in der Norm geforderten Parameter zu überwachen und um zusätzliche Aussagen über die Schutzwirkung verwendeter Materialien zu erhalten, ist die bestehende Messtechnik dahingehend zu erweitern, dass während des Versuchs interessante Kenngrößen erfasst werden. Die so gesammelten Daten können für die Entwicklung verbesserter Materialien für Motorradfahrerschutzkleidung herangezogen werden. Die zu messenden physikalischen Größen werden identifiziert und geeignete Möglichkeiten zur Erfassung aufgelistet. Nach Betrachtung der Randbedingungen und Bewertung werden die gewählten Konzepte prototypisch umgesetzt und die Funktion in Versuchsreihen verifiziert. Zur berührungslosen Messung der bei der Reibung auftretenden Temperaturen wird ein Modul mit Infrarotthermometern bestückt und in den Prüfstand integriert. Im Versuch wird die Eignung des Verfahrens prinzipiell bestätigt. Im Regelbetrieb dient ein leicht keilförmiger Gummikörper als Auflagefläche für die Stoffprobe. Dieser wird gegen das Temperaturmessmodul in einem starren und parallelen Gehäuse getauscht, wodurch es zu einer ungleichmäßigen Druck- und damit auch Temperaturverteilung kommt. Für die Detektion durch Abrasion entstehender Löcher wird die Oberfläche der Probe mit Reflexlichtschranken überwacht. Löcher werden mit dieser Methode aber nur unzuverlässig erkannt, da es hier durch das Sensorgehäuse am Rand, wo keine Lichtschranken sitzen, zu lokalen Druckerhöhungen und dadurch zur Rissbildung kommt, die unerkannt bleiben können. Eine Kraftmesszelle zur Bestimmung der Auflagekraft wird in einem statischen Versuchsträger integriert. Dabei zeigt sich, dass das Verfahren nicht für den Einsatz zur Messung axialer Kräfte im bestehenden Prüfstand geeignet ist. Anhand der erkannten Problematik entsteht ein Lösungsvorschlag. Um die Daten der Sensoren aus dem rotatorischen System zur Auswertung an einen PC zu senden, wird mit einem Mikrokontroller ein Messsystem entwickelt, dass die Daten per Bluetooth vom Rotor nach außen an einen PC sendet. Außerdem werden zwei Sensoren zur kombinierten Messung der Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit miteinander verglichen.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2017
Creators: Berghäuser, Tobias
Title: Erweiterung der Messtechnik am Advanced Abrasion Resistance Tester (AART)
Language: German
Abstract:

Seit mehreren Jahren ist bei Fahrzeugtechnik Darmstadt ein Prüfstand zur Untersuchung der Stoßabriebsfestigkeit von Motorradfahrerschutzkleidung im Einsatz. Dabei werden Materialproben rotatorisch an einer Betonfläche gerieben und deren Widerstandsfähigkeit überprüft. Basierend auf dem dabei verwendeten Verfahren gibt es einen Normentwurf zur Zertifizierung für Schutzkleidung. Um die Einhaltung der in der Norm geforderten Parameter zu überwachen und um zusätzliche Aussagen über die Schutzwirkung verwendeter Materialien zu erhalten, ist die bestehende Messtechnik dahingehend zu erweitern, dass während des Versuchs interessante Kenngrößen erfasst werden. Die so gesammelten Daten können für die Entwicklung verbesserter Materialien für Motorradfahrerschutzkleidung herangezogen werden. Die zu messenden physikalischen Größen werden identifiziert und geeignete Möglichkeiten zur Erfassung aufgelistet. Nach Betrachtung der Randbedingungen und Bewertung werden die gewählten Konzepte prototypisch umgesetzt und die Funktion in Versuchsreihen verifiziert. Zur berührungslosen Messung der bei der Reibung auftretenden Temperaturen wird ein Modul mit Infrarotthermometern bestückt und in den Prüfstand integriert. Im Versuch wird die Eignung des Verfahrens prinzipiell bestätigt. Im Regelbetrieb dient ein leicht keilförmiger Gummikörper als Auflagefläche für die Stoffprobe. Dieser wird gegen das Temperaturmessmodul in einem starren und parallelen Gehäuse getauscht, wodurch es zu einer ungleichmäßigen Druck- und damit auch Temperaturverteilung kommt. Für die Detektion durch Abrasion entstehender Löcher wird die Oberfläche der Probe mit Reflexlichtschranken überwacht. Löcher werden mit dieser Methode aber nur unzuverlässig erkannt, da es hier durch das Sensorgehäuse am Rand, wo keine Lichtschranken sitzen, zu lokalen Druckerhöhungen und dadurch zur Rissbildung kommt, die unerkannt bleiben können. Eine Kraftmesszelle zur Bestimmung der Auflagekraft wird in einem statischen Versuchsträger integriert. Dabei zeigt sich, dass das Verfahren nicht für den Einsatz zur Messung axialer Kräfte im bestehenden Prüfstand geeignet ist. Anhand der erkannten Problematik entsteht ein Lösungsvorschlag. Um die Daten der Sensoren aus dem rotatorischen System zur Auswertung an einen PC zu senden, wird mit einem Mikrokontroller ein Messsystem entwickelt, dass die Daten per Bluetooth vom Rotor nach außen an einen PC sendet. Außerdem werden zwei Sensoren zur kombinierten Messung der Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit miteinander verglichen.

Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Motorcycle
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 15 Feb 2018 13:20
Referees: Schlaak, Prof. Dr. Helmut Friedrich and Winner, Prof. Dr. Hermann and Pleß, Raphael and Bilz, Johannes
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