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Feasibility study of measuring instantaneous angular speed of helical gears with magnetoresistive sensors

Koch, Yanik ; Martin, G. ; Kirchner, E. ; Quirnheim Pais, D. ; Slatter, R. (2025)
Feasibility study of measuring instantaneous angular speed of helical gears with magnetoresistive sensors.
In: Forschung im Ingenieurwesen = Engineering Research, 2022, 86 (3)
doi: 10.26083/tuprints-00028468
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Item Type: Article
Type of entry: Secondary publication
Title: Feasibility study of measuring instantaneous angular speed of helical gears with magnetoresistive sensors
Language: English
Date: 17 January 2025
Place of Publication: Darmstadt
Year of primary publication: September 2022
Place of primary publication: Berlin ; Heidelberg
Publisher: Springer
Journal or Publication Title: Forschung im Ingenieurwesen = Engineering Research
Volume of the journal: 86
Issue Number: 3
DOI: 10.26083/tuprints-00028468
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Origin: Secondary publication DeepGreen
Abstract:

The digitalization of industrial processes with e.g. the goal to increase the availability of production processes in general and to support the individualization of many products in particular leads to an increasing demand in sensor data. The state of the art for condition monitoring of involute gear trains is the measurement of structure-borne vibration with acceleration sensors. New approaches, such as measuring the instantaneous angular speed (IAS), are gaining in popularity. Machine manufacturers usually wish to use existing sensors or measurement points, where little or no effort is needed to implement the sensor concept. Magnetoresistive (MR) sensors fulfil this complex set of requirements to a high degree: They are comparatively easy to integrate, can be added as an optional component and provide sufficient accuracy.

The authors have developed different sensor concepts using MR sensors for measuring IAS in a 1-stage helical gear box. Multiple tests with artificial tooth flank damages have been carried out to evaluate the damage detection potential of the sensor concepts. Finally, a spectrum analysis of the first gear mesh frequency and surrounding sidebands demonstrates the capability for detecting tooth flank damage with different MR sensor concepts.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Die Digitalisierung von industriellen Prozessen mit dem Ziel, die Verfügbarkeit von Produktionsprozessen im Allgemeinen zu erhöhen und die Individualisierung vieler Produkte zu unterstützen, führt zu einem steigenden Bedarf an Sensordaten. Stand der Technik zur Zustandsüberwachung von Evolventengetrieben ist die Messung von Körperschall mit Beschleunigungssensoren. Neue Ansätze, wie z. B. die Messung der momentanen Winkelgeschwindigkeit (IAS), gewinnen an Bedeutung. Maschinenhersteller wollen in der Regel vorhandene Sensoren oder Messstellen nutzen, bei denen ein geringer oder gar kein Aufwand zur Umsetzung des Sensorkonzepts erforderlich ist. Magnetoresistive (MR) Sensoren erfüllen diesen komplexen Anforderungen in hohem Maße: Sie sind vergleichsweise einfach zu integrieren, können optional hinzugefügt werden und bieten eine ausreichende Genauigkeit.

Die Autoren haben verschiedene Sensorkonzepte mit MR-Sensoren zur Messung der momentanen Winkelgeschwindigkeit in einem einstufigen Stirnradgetriebe entwickelt. Es wurden mehrere Tests mit künstlich eingebrachten Zahnflankenschäden durchgeführt, um das Potenzial der Sensorkonzepte Schäden zu erkennen zu bewerten. Die Auswertung findet mit einer Spektrumsanalyse der ersten Zahneingriffsfrequenz und der umliegenden Seitenbänder statt.

German
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-284686
Additional Information:

Issue: Best of Gears 2022

Part of 1 collection: International Conference on Gears 2022

Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute for Product Development and Machine Elements (pmd)
Date Deposited: 17 Jan 2025 10:17
Last Modified: 17 Jan 2025 10:17
SWORD Depositor: Deep Green
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/28468
PPN:
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