Bei der Entwicklung von Motorölen und Additivpaketen versuchen die Forscher, den Schmierstoffkandidaten durch Messungen der Viskosität bei verschiedenen Temperaturen und Schergeschwindigkeiten zu charakterisieren – der Geschwindigkeit, mit der sich zwei benachbarte Flüssigkeitsschichten aneinander vorbeibewegen, gemessen in reziproken Sekunden (s-1). Schmierstoffformulierer, die Produkte für die heutigen Hochleistungsmotoren entwickeln, sind darauf angewiesen, die dort auftretenden erhöhten Schergeschwindigkeiten in Tests genau nachbilden zu können. Vor nicht allzu langer Zeit galten für Motoröle Schergeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1.000.000s-1 als typisch. Das entsprach auch in etwa dem Stand der Technik in der Viskositätsmessung. Durch die Fortschritte in der Motorentechnik und bei den Schmierstoffen sind die Schergeschwindigkeiten jedoch stark gestiegen, und die Betriebsbedingungen liegen heute eher bei 10.000.000s-1.
Dies bereitet den aktuellen Viskosimetern Schwierigkeiten, deren Messbereich sich aufgrund der Schererwärmung des Schmierstoffs nicht ohne Weiteres erweitern lässt. Viel zu aufwendig wäre für den Anwender auch die Kalibrierung, die nach jeder Verwendung des Geräts manuell durchzuführen wäre.
Einer der Weltmarktführer für die Entwicklung und Herstellung von Tribometern hat sich der Sache angenommen und mit seinem Ultra-Scher-Viskosimeter (USV) ein neuartiges Messgerät entwickelt. Das patentierte Messverfahren vermeidet die Schererwärmung, die bei herkömmlichen Viskosimetern auftritt, indem es die Schmierstoffprobe nur für kurze Zeit der hohen Schergeschwindigkeit aussetzt – so kurz, dass sich die Schmierstofftemperatur nicht signifikant ändert. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist, dass eine einmalige Kalibrierung zu Beginn des Betriebs ausreicht und dann für alle nachfolgenden Messungen verwendet werden kann.
Bild: Huco Engineering Industries Ltd 
Schmierstoffformulierer, die Produkte für die heutigen Hochleistungsmotoren entwickeln, sind darauf angewiesen, die dort auftretenden erhöhten Schergeschwindigkeiten in Tests genau nachbilden zu können. – Bild: Huco Engineering Industries Ltd
Hohe Leistung kombiniert mit Zuverlässigkeit
Das vollautomatische, prozessorgesteuerte USV misst die Schergeschwindigkeiten mithilfe einer proprietären Software in weniger als einer Stunde. Eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung war die Beschaffung einer Präzisionskupplung für den Drehkopf der Maschine, der in extrem kurzen Zeitabständen Drehzahlen bis zu 20.000min-1 erreichen muss. Da eine Standardkupplung für das geforderte Höchstmaß an Leistung und Zuverlässigkeit auf dem Markt nicht verfügbar war, wandte sich das Unternehmen an Huco.
Mit über 40 Jahren Erfahrung kann Huco Maschinenbauern für das gesamte Sortiment an Standardkupplungen einen bequemen und reaktionsschnellen Anpassungsservice anbieten. Als eine Marke der Altra Industrial Motion Corporation, einem Anbieter von Antriebskomponenten, ist Huco in der Lage, an allen Produkten seines umfangreichen Sortiments kostengünstige Modifikationen und kundenspezifische Anpassungen vorzunehmen, auch wenn nur relativ kleine Stückzahlen benötigt werden. Das Unternehmen verfügt über eigene Design- und Fertigungskapazitäten und ist dafür bekannt, kundenspezifische Kupplungen in einer großen Ausführungsvielfalt innerhalb kurzer Zeit liefern zu können. Der Designprozess ist bei Huco eine Sache von Tagen, sodass mittelgroße Aufträge in einem Zeitrahmen von rund zwei Wochen hergestellt und geliefert werden können.
Nach einer sorgfältigen Prüfung der Anforderungen der Anwendung empfahl Huco modifizierte Ausführungen seiner Flex-m-Membrankupplungen mit einem Nenndrehmoment von 11,3Nm. Diese Präzisionskupplungen haben dünn gepresste Stahlmembranen – das Drehmoment wird in einfache Zugspannungen in gegenüberliegenden Segmenten der Membranen aufgelöst. Die Kupplungen haben eine nahezu unbegrenzte Standzeit und sind konstruktionsbedingt dynamisch ausgewuchtet. Hierdurch eignen sie sich für Anwendungen, die hohe Drehzahlen und Bewegungskonstanz verlangen. Um auch größere Fluchtungsfehler ausgleichen zu können, wurde eine zweistufige Ausführung der Kupplung gewählt.
Das neue Gerät hat sich in der Schmierstoffforschung und -herstellung bewährt und spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Prüfung neuer Formulierungen. Huco freut sich, zum Erfolg dieses Projekts beigetragen zu haben. Als zentrale Komponente des USV haben die Flex-m-Kupplungen nicht nur ihre Leistungsfähigkeit, sondern auch ihre Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt. Trotz der sehr anspruchsvollen Anwendung hatte der Maschinenhersteller keinerlei Beanstandungen im Betrieb.
