DD213505A1 - Dynamometer zum gleichzeitigen messen von torsionsmomenten und laengskraeften - Google Patents

Abstract

Dynamometer zum gleichzeitigen Messen von Torsionsmomenten und Laengskraeften mittels getrennter Verformungskoerper, die so ausgefuehrt bzw. miteinander gekoppelt sind, dass eine mechanische Trennung der Einzelbeanspruchungen erfolgt. Als Messwertwandler werden vorzugsweise Dehnungsmessstreifen verwendet. Das Ziel der Erfindung besteht darin, dass eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Beanspruchungskomponenten ausgeschlossen und gleichzeitig eine hohe Messempfindlichkeit erreicht wird. Die Erfindung dient vorrangig der Erzeugung elektrischer Mess- und Regelsignale fuer die Schwingfestigkeitspruefung in elektroservohydraulischen Pruefsystemen bei kombonierter Zug/Druck-und Torsionsbeanspruchung.

Description

¹· ffilftrk.: Dynamometer zum gleichzeitigen Messen von Tor-» sionsmomenten und Längskräften

2. Anwendungsgebiet:

Der Einsatz der Erfindung soll vorzugsweise in elektroservohydraulisch gesteuerten Schwingprüfmaschinen der Werkstoff- und Bauteilprüfung erfolgen. Sie dient der Erzeugung elektrischer Meß- und Regelsignaie für die Schwingfestigkeitsprüfung bei kombinierter Zug/Druck- und Torsionsbeänspruchung.

3· Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher bekannte Lösungen beschränkten sich auf die Verwendung von nur einem Verformungskörper, der infolge Ein» wirkung der zu messenden mechanischen Größen Längen- und Winkeländerungen erfährt« Durch entsprechende Meßwertwandler, ζ·Β. Dehnungsmeßstreifen, können diese in proportionale elektrische Größen umgeformt werden (Baumann, E., "Elektrische Kraftmeßtechnik" VEB Verlag Technik, Berlins

1976). ' ...' ^:: ' .. ·. . . . -λ :; ' ' ' '.· ' 1 Sind sowohl Längskraft als auch Torsionsmoment gleichzeitig zu messen, z.B. bei der Simulierung von Betriebsbeanspruchungen, so muß bei möglichst hoher Meßempfindlichkeit eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Meßgrößen ausgeschlossen v/erden. Ea ist bekannt, daß eine Trennung beider Meß~ großen auf elektrischem Wege durch entsprechende Anordnung und Schaltung der Meßwertwandler möglich ist·

Der Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, daß bei nur einem Verformungakörper die Meßempfindlichkeit der einzelnen Meßgrößen erheblich voneinander abweichen kann· Damit ist ein nach diesem Prinzip aufgebautes Dynamometer, daa zur gleichzeitigen Messung von Torsionsmomenten und Längskräften eingesetzt werden soll, nur in Ausnahmefällen den zu messenden Größen angepaßt.

Außerdem muß der Verforiaungskörper hierbei auf zusammengesetzte Beanspruchung dimensioniert werden, wodurch die Meßempfinälichkeit insgesamt verringert wird· Die gegenseitige Beeinflussung der beiden Meßgrößen läßt sich zwar durch entsprechende Anordnung und Schaltung der Meßwertwandler weitgehend unterdrücken, praktisch auszuschließen ist aie jedoch nicht·

Beim einsatz dieser Dynamometer in elektro-servohydraulischen Schwingprüfmaschinen führen diese Nachteile neben einer Verringerung der Meßgenauigkeit zu Störungen des Regel verhall tens und damit zu nicht vertretbaren Meßfehlern. ,.

4, Zie 1₁der .'Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Dynamometer, das die gleichzeitige statische oder dynamische Messung von Torsionsmomenten und Längskräften ermöglicht.

Hierbei soll eine für beide Meßgrößen annähernd gleiche Meßempfindlichkeit gewährleistet sein sowie eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Meßgrößen ausgeschlossen werden, die bei den bisher bekannten Lösungen nicht gewährleistet ist.

.der Erfindunfi

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung für die Ausführung von zwei getrennten 'Verformungskörpern zu finden, die so miteinander gekoppelt sind, daß

eine mechanische Trennung von Längskraft und Torsionamoiaent erfolgt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein zylindrischer Mittelstab mit geringer Torsionssteifigkeit von einem toraionaeteifen Rohrkörper umschlossen und mit diesem durch, eine Membran verbunden wird.

Die Einleitung der Längskraft erfolgt direkt über den Mittelatab, wobei die Membran verhindert, daß ein Längakraftanteil auf den für die Torsionsmomentenmeöaung vorgesehenen äußeren Rohrkörper übertragen werden kann. Daa Torsionamoinent wird von der Membran entsprechend den Torsiönssteifigkeiten sowohl auf den äußeren Rohrkörper aia auch auf den Mittelstab übertragen. Bedingt durch die gegenüber dem äußeren Rohrkörper wesentlich geringere Torsionsateifigkeit des zur Längskraftmessung vorgesehenen Mittelatabea nimmt dieaer auch nur einen geringen Anteil des Torsionsmomentes auf. Während bei den bekannten Lösungen das volle Torsionsmoment die Längakraftmessung beeinflußt, bewirkt die vorliegende Erfindung, daß nur ein geringer Anteil dea Toraionsmomentes auf den Verformungakörper für die Längskraftmessäung einwirkt, der bei entsprechender Anordnung und Schaltung der Meßwertwandler nicht mehr in Betracht gezogen werden braucht.

Eine Beeinflussung der Torsionamomentenmeseung durch die Längakraft wird vollständig verhindert. Die Verformungskörper können damit für die entsprechende Meßgröße dimensioniert und dem jeweiligen Anwjendungsfall angepaßt werden.

6. Auaführun^abeiapiel

Als Auaführungabeispiel wird ein mit Dehnungsmeßstreifen als Meßw^rtwandler aufgebautem Dynamometer gewählt, wie es vorzugsweise in elektro-servohydraulisch gesteuerten Schwingprüfmaschinen eingesetzt wird.

Das prinzipielle Schema des Dynamometers zeigt Fig im folgenden weiter erläutert wird. Die Pig. 4 zei; Schnitt A-A, der dabei die jeweiligen Meßquerachnitte er~ kennen läßt. Der innere Verformungskörper 1 iet fejt mit dem Spannflansch 4 verschraubt. Dieser überträgt damit die zu messende Längakraft direkt auf den inneren Verformungskörper 1, der hierdurch eine der Meßgröße proportionale Längenänderung erfährt, die mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen, die gemäß Fig. 2 angeordnet sind, gemessen wird.

Daa zu messende Torsionsmoment wird gleichfalls üb Spannflansch 4 eingeleitet und mittels der Membran überwiegenden !Teil auf den äußeren Verformungskörp tragen, der hierdurch eine der Meßgröße proportionale Winkeländerung erfährt, die mit Hilfe von Dehnungsmeßatrsifen, deren Anordnung Fig. 3 zeigt, gemessen wird.

Die Membran 6 ist unter Verwendung des Klemmringee des geteilten Zwischenringes 5 mit dem Spannflansc dem äußeren Verformungskörper 2 verschraubt. Sie überträgt ausschließlich Torsionsmomente, wodurch der mungskörper 2 frei von Längskaäften bleibt. Über di3 Spann

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Verforplatte 3» mit der die beiden Verformungskörper fest verachraubt sind, können Längskraft und Toraionsmoment im jerüfmaschinenrahmen abgesetzt werden· Die Anordnung der Verformungskörper gemäß Fig. 1 bietet zusätzlich den Vorteil, daß Querkräfte, die z.B. durch Montageungenauigkeiten beim üiinbau des Dynamomet era in die Prüfmaschine auftreten können, vom biegeunempfindlichen äußeren Verformungskörper aufgenommen werden und somit den biegeempfendlichen inneren Verformungskörper nicht beanspruchen*

Claims (4)

1. .b'rf indunKsanaprüche

   1♦ Dynamometer zum gleichzeitigen Messen von Torsionsmomenten und Längskräften, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verformungskörper unterschiedlicher Toraionsstei figkeit über eine Membran gekoppelt sind.
2. 2. Dynamometer nach .Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Trennung der beiden Meßgrößen dadurch erfolgt, daß das Torsionsmoment nahezu vollständig vom torsionssteifen äußeren Verformungskörper aufgenommen wird, während die Längskraft, bedingt durch die zwischengeschaltete Membran, ausschließlich vom inneren Verformungskörper aufgenommen werden kann.
3. 3. Dynamometer nach Punkt 1 und 2, dadurch gekenn

   eichnet,

   daß die konstruktive Auslegung und Dimensioniei'ung der Verformungskörper für jeweils nur eine BeanspruchungB-art erfolgt und damit dem jeweiligen Meßproblem optimal angepaßt wird,
4. 4. Dynamometer nach Punkt 1, 2 und 3» dadurch geksinzeichnet,

   daß ungewollte Querkraftbelastungen die Meßgenauigkeit ί nur unwesentlich beeinflussen·

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen·