DD130690B1 - Einrichtung zur messung von drehmomenten - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von Drehmomenten an angeflanschten Antriebsorganen, z.B. Motoren, Getriebeausgängen od.dgl., die die Erfassung der Meßwerte unter Betriebsbedingungen ermöglicht, die darüber hinaus in jeder Anbauposition des Antriebes einsetzbar ist und hohe Meßgenauigkeiten gewährleistet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Die direkte Messung von Drehmomenten an angeflanschten Motoren od.dgl. ist bisher noch nicht bekannt geworden. Die Messung mittels bekannter Meßverfahren am Abtrieb eines nachgeordneten Getriebes mit Planschmotor liefert nur ungenaue bzw. verfälschte Werte, wenn der Drehmomentenverlauf an der Llotorwelle erfaßt werden soll, da das Ergebnis durch die nicht erfaßbaren dynamischen Einflüsse dazwischenliegender Getriebestufen und die Unter- bzw. Übersetzung der Drehzahlen beeinflußt wird. Derartige Einrichtungen zur Ermittlung bzw. Messung des vorhandenen Drehmomentes, insbesondere an umlaufenden Maschinenteilen, sind bisher in mehreren Ausführungsformen bekannt geworden. Alle Lösungen des Standes der Technik beruhen auf dem Prinzip, die Verformung des beaufschlagten, rotierenden Bauteils direkt oder an einem austauschbar in den Kraftfluß einfügbaren Maschinenelement zu erfassen, die hervorgerufenen Spannungs- bzw. Formänderungszustände mit geeigneten Methoden der Meßtechnik zu ermitteln und einem Anzeige- oder Re-

ЗО gistriergerät zuzuführen.

Eine bekannte Einrichtung zur Messung von Drehmomenten an Wellen geht davon aus, unter Verwendung einer kupplungsartigen, verformbaren Speichenanordnung die mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Meßspeichen auf der inneren Nabe

fest anzuordnen und gelenkig an Mitnehmerholzen eines äußeren Halteringes angreifen zu lassen· Diese Lösung setzt voraus, daß der Kraftfluß an einer vorbestimmten Stelle getrennt und die beispielsweise funktionsbedingt vorhandene Kupplung gegen die Speichenanordnung und den äußeren Haltering ausgewechselt werden kann. Derartige Verhältnisse, die den Einsatz der beschriebenen Vorrichrung für die Drehmomentenmessung an Flanschantrieben ermöglichen würden, sind nicht gegeben bzw, ebenfalls nur über einen sehr großen Aufwand an Hilfsvorrichtungen realisierbar (DD-PS 71214).

Es gehört außerdem für die Messung von Drehmomenten zum Stand der Technik, einen mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Verformungskörper paßfederartig zwischen zwei Anpassungsteile formschlüssig in den Drehmomentenfluß einzufügen, wobei am Verformungskörper speziell ausgebildete Krafteinleitungsflächen sowie Freiarbeitungen zur Aufnahme der Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sind. Diese Anordnung ist im Anwendungsbereich auf hinreichend große Wellendurchmesser beschränkt, da die Anbringung der Dehnungsmeßstreifen eine entsprechende Größe des Verformungskörpers bedingt und dieser wiederum nur in entsprechend großen Wellenquerschnitten untergebracht werden kann (DD-PS 110554). Eine Messung angeflanschter Antriebe herkömmlicher Größe ist nicht möglich.

Darüber hinaus ist eine Meßvorrichtung zur Aufnahme von Drehmomenten an Maschinen bekannt, bei der als Geber zwischen zwei durch eine Kupplung verbundenen Maschinenwellen mit Dehnungsmeßstreifen versehene Druck- oder Zug-

ЗО stäbe vorgesehen sind, die das gesamte Drehmoment übertragen und sich in tangentialer Anordnung auf beliebigem Durchmesser der Kupplung befinden. Auch bei dieser Lösung kann die Meßwerterfassung nur am rotierenden Bauteil erfolgen, wodurch die Lösung ohne die bereits beschriebenen Nachteile bei Flanschantrieben ebenfalls nicht einsetzbar ist (DE-OS 1803283).

- 3 -Ziel der Erfindimg:

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zur Messung von Drehmomenten zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und genaue Meßergebnisse liefert·

V/esen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten dem Kraft- bzw. Drehmomentehfluß derart zuzuordnen und auszubilden, daß die entsprechenden Messungen an angeflanschten Antriebsorganen jeder Größenordnung unter Betriebsbedingungen möglich ist·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Planschverbindung eine ruhende Reaktionsmeßvorrichtung einfiigbar ist, bei der zwei, der Flanschverbindung, entsprechende Anschlußplatten vorgesehen sind, die mittels axial verlaufender Meßstege käfigartig auf Abstand gehalten werden, wobei der Angriff dieser Meßstege an einer der beiden Platten gelenkartig erfolgen kann. Die Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wird durch eine an sich bekannte, abstandsüberbrückende Wellenkupplung hergestellt, die von den Meßstegen umgeben die gesamte Resktionsmeßvorrichtung durchdringt. Die Meßstege selbst sind in an sich bekannter Weise mit Dehnungsmeßstreifen bestückt und über herkömmliche Schaltungen mit einem Anzeige- bzw. Registriergerät verbunden. In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist weiterhin vorgesehen, die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten durch einen antriebsseitig anschließbaren, mit Raststellen versehenen Belastungsbügel zu eichen.

Zur Durchführung einer Messung ist es erforderlich, die Befestigung des Antriebes zu lösen und die Einrichtung

zur Messung von Drehmomenten zunächst abtriebsseitig am Getriebe od.dgl. zu befestigen. Durch Anbringung des Belastungsbügels und Beaufschlagen der Meßeinrichtung mit einem genau definierten Moment wird die Eichung vorgenommen, d.h. die Beziehung zwischen wirkendem Drehmoment und z.B. dem Zeigerausschlag am Meßinstrument hergestellt Nach Abnahme des Belastungsbügels wird der zu messende Antrieb einschließlich des Mitnehmers aufgesetzt und an den korrespondierenden Bohrungen mittels Schraubverbindüngen befestigt. Nach Anschluß des Antriebes kann sofort gemessen werden, wobei die erfindungsgemäße Einrichtung das auf die Antriebsbefestigung wirkende Reaktionsmoment erfaßt und "dem Anzeige- bzw. Registriergerät zuführt. Durch entsprechende Querschnittsgestaltung der Meßstege ist es möglich, eine lineare Abhängigkeit zwischen der Verformung der Meßstege und dem zu messenden Drehmoment herbeizuführen.

Ausf iihrungsbeispiel: 20

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten mit angeschlossenem Antrieb, Fig. 2: Schnitt A-A nach Fig. 1, Fig. 3ί die Einrichtung zur Drehmomentenmessung

mit angeschlossenem Belastungsbügel, Fig, 4: Ansicht W nach Fig. 3.

Der Motor 1 ist im Betriebszustand mittels des Flansches am Gehäuse 3 des Getriebes A- befestigt, wofür mehrere kreisförmig angeordnete Schraubverbindungen vorgesehen sind. Die Motorwelle 5 greift dabei über eine Paßfeder direkt in die Getriebewelle 7 ein. In Vorbereitung der

Drehmomentenmessung wird der Motor 1 vom Getriebe 4 gelöst und an dessen Stelle die erfindungsgemäße Reaktionsmeßvorrichtung 8 mittels deren Anschlußplatte 9 am Gehäuse 3 befestigt. Die Reaktionsmeßvorrichtung 8 verfügt über eine weitere, gleichartig ausgebildete Anschlußplatte 10, die während des Meßvorganges zur Aufnahme des Motors 1 dient· Beide Anschlußplatten 9; 10 sind durch kreisförmig angeschweißte Meßstege 11 miteinander verbunden, die seitlich unmittelbar am unteren und oberen Übergang der Meßstege 11 in die Anschlußplatten 95 10 mit Dehnungsmeßstreifen 12 bei zweckmäßigerweise axialer Orientierung des Meßgitters bestückt sind. Alle Dehnungsmeßstreifen 12 sind über bekannte Kompensationsschaltun-'gen an das nicht dargestellte Meßinstrument angeschlossen.

Zur Kalibration der Reaktionsmeßvorrichtung 8 wird der Belastungsbügel 13 antriebsseitig an der Anschlußplatte befestigt und an einer der als Bohrung ausgebildeten Raststellen 14 mit einem durch den Hebelarm 15 sowie die Kraft F definiert bestimmten Moment beaufschlagt, so daß dessen Beziehung gegenüber dem Zeigerausschlag am Meßinstrument durch Abgleich hergestellt werden kann.

Nach Abnahme des Belastungsbügels 13 erfolgt die Befestigung des Motors 1 an der AnSchlußplatte 10 unter gleichzeitigem Einfügen der Wellenkupplung 16 nebst Paßfedern 6 zwischen der Motorwelle 5 und der Getriebewelle 7. Die Messung selbst kann sofort beginnen, da beim Anbringen der Reaktionsmeßvorrichtung 8 ein Abklemmen des Motors 1 vom Netz nicht erforderlich ist.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung von Drehmomenten lassen sich erstmals Messungen an Antrieben mit Planschbefestigung unter Betriebsbedingungen realisieren, wobei ein besonderer Platzbedarf über den vorhandenen Montageraum des Antriebes hinaus nicht erforder-

lieh ist. Die hohe Genauigkeit der erreichbaren Ergebnisse über den Drehmomentenverlauf in allen auftretenden Belastungsbereichen ist entscheidende Voraussetzung für den Einsatz optimal ausgelegter Antriebe und die richtige Zu-5 Ordnung bzw, Dimensionierung elektronischer Steuerungshilfen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Erfassung der Verformung als Äquivalenzgröße an einem ruhenden Bauteil erfolgt. Der Abgriff des Meßsignals von rotierenden Bauteilen nach den bekannten Verfahren durch Schleifringe und Bürsten oder kontaktlos mit Hilfe eines Senders kommt ebenfalls in Wegfall und wirkt sich positiv auf die Stabilität, die Genauigkeit des Meßergebnisses sowie den Aufwand zur Durchführung der Mes-,sung aus.

Claims (2)

Erf indungsanspruch:

1. Einrichtung zur Messung von Drehmomenten, insbesondere für angeflanschte Antriebsorgane, bei der Dehnungsmeßstreifen an Meßstegen od.dgl. angebracht sind, gekennzeichnet dadurch, daß eine ruhende, in die Flanschverbindung einfügbare Reaktionsmeßvorrichtung (8) vorgesehen ist, die zwei durch axial verlaufende Meßstege (11) käfigartig auf Abstand gehaltene Anschlußplatten (9; 10) umfaßt und bei der eine an sich bekannte, die Reaktionsmeßvorrichtung (8) durchdringende Wellenkupplung (16) die Motorwelle (5) abstandsüberbrückend mit der Getriebewelle (7) verbindet·

2· Einrichtung zur Messung von Drehmomenten nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß an der antriebsseitigen Anschlußplatte (9) ein mit Raststellen (14) versehener Belastungsbügel (13) anschließbar ist·

Hierzu„.oL_Seiten Zeichnungen