DD278647A1 - Einrichtung zum pruefen von kugel- und rollendrehverbindungen - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zum Pruefen von Kugel- und Rollendrehverbindungen mit geringem Material- und Fertigungsaufwand, die eindeutige Pruefergebnisse fuer eine optimale Dimensionierung der Drehverbindung selbst sowie der Anschlusskonstruktionen ermoeglicht. Die Aufgabe besteht in einer praxisnahen Simulation der Belastungen von Drehverbindungen. Erfindungsgemaess erfolgt die Einleitung der von feststehenden Arbeitszylindern erzeugten Belastungen in die Drehverbindung ueber eine rotierende Scheibe, die mit Gleitbahnen versehen, starr mit dem angetriebenen Ring der Drehverbindung verbunden ist. Die Kraefte wirken jedoch nicht direkt auf die Scheibe, sondern von den Arbeitszylindern ausgehend ueber Kugelgelenke und zwischen diesen und der Scheibe angeordnete Fluidkissen, welche in ihrer Druckbeaufschlagung regelbar sind.

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Bekannte Prüfstände für Drehverbindungen sehen ein starr mit dem Fundament verbundenes Portal vor, über das die von hydraulischen Arbeitszylindern erzeugten Belastungen über Zwischenkonstruktionen kraftschlüssig direkt eingeleitet werden. Um Belastungen während der Rotation des Prüfkörpers einwirken lassen zu können, ist es bei einer derartigen Prüfanordnung unabdingbare Voraussetzung, zwei übereinanderliegende Drehverbindungen anzuordnen.

Aus den zwei übereinanderliegend angeordneten Drehverbindungen leitet sich der wesentliche Nachteil dieser Lösung ab. Auf Grund des Spiels in beiden Drehverbindungen lassen sich für die eigentlich von beiden zu prüfende Drehverbindung keine eindeutigen Zusammenhänge zwischen dem Belastungsregime und deren Auswirkungen auf die zu prüfende Drehverbindung herstellen, damit lassen sich auch keine gesicherten Schlüsse hinsichtlich notwendiger konstruktiver Maßnahmen an der Drehverbindung selbst oder an den Anschlußkonstruktionen ziehen, so daß Überdimensionierungen nicht auszuschließen sind. Um dem Einsatz in der Praxis annähernd entsprechende Bedingungen zu schaffen, bedarf die hier aufgezeigte bekannte Konzeption eines Prüfstandes einer notwendigen Konstruktion, um die das freie Spiel der Drehverbindung behindernden Zwangskräfte aus den eingeleiteten Belastungen zu vermeiden.

Schließlich ist für die Demonstration der Einwirkung von Massenkräften außerdem ein zusätzliches, beispielsweise aus Ritzelwelle, Getriebe und Schwungmasse bestehendes Aggregat notwendig.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat eine Einrichtung zum Prüfen von Rollen- und Kugeidrehverbindungen mit geringerem Material- und Fertigungsaufwand zum Ziel, deren Prüfergebnisse eine optimale Dimensionierung der Drehverbindung selbst und der Anschlußkonstruktionen ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einrichtung zur Prüfung von Rollen- und Kugeldrehverbindungen zu schaffen, mit der Belastungen praxisnah simuliert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die von feststehenden hydraulischen Arbeitszylindern erzeugten Belastungen nicht direkt, sondern über Fluidkissen übertragen werden. Erfindungsgemäß sind die Arbeitszylinder mit Kugelgelenken ausgerüstet, ist der angetriebene Ring der zu prüfenden Drehverbindung über eine Anschlußkonstruktion starr mit einer mit Gleitbahnen versehenen Scheibe verbunden und sind zwischen den Kugelgelenken der Arbeitszylinder und der rotierenden Scheibe Fluidkissen angeordnet, die in ihrer Druckbeaufschlagung regelbar sind. Die Belastung der Drehverbindung durch Axial- und Radialkräfte sowie Kippmomente w^;rd somit ausgehend von den Arbeitszylindern über die Kugelgelenke, die Fluidkissen, die rotierende Scheibe und die Anschlußkonstruktion in die Drehverbindung eingeleitet. Hinsichtlich Anzahl und Anordnung der Fluidkissen sind mehrere Varianten möglich.

Zur Übertragung einer Axialkraft kann ein Fluidkissen mittig angeordnet sein, während weitere zur Stimulation des Kippmomentes kräftepaarebildend außermittig diametral gegenüberliegend so installiert sind, daß die Richtung des Kippmomentes umgekehrt werden kann.

Axialkraft und Kippmoment können auch durch die gleichen ringförmig angeordneten Fluidkissen aufgebracht werden, wobei diese entweder sämtlich aus einer Richtung, beispielsweise von oben, oder aber kräftepaarebildend aus beiden Richtungen gegen die rotierende Scheibe wirken. Durch eine gesteuerte Beaufschlagung der Fluidkissen durch die Arbeitszylinder und durch den Fluidstrom lassen sich beliebige Lastregime einstellen sowie Axialkraft- und Kippmoment voneinander unabhängig variieren.

Zur Aufbringung der Radialkraft sind entweder ein bzw. diametral gegenüberliegend und gegeneinander gesteuert arbeitend zwei radial angeordnete Fluidkissen vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist bei einigen Fluidkissen, die auf einer Kraftwirkungslinie liegend ober- und unterhalb der rotierenden Scheibe angeordnet sind, jeweils die innere Stützfläche als Bremsfläche ausgebildet, wodurch sich bei plötzlicher Unterbrechung des Fluidstromes Massenträgheitskräfte simulieren lassen, weil dann die Fluidkissen als Scheibenbremsen wirken.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen für eine Drehverbindung mit Innenverzahnung näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Einrichtung mit einem zentral angeordneten Fluidkissen für die Axialbelastung und ober- und unterhalb der rotierenden Scheibe kräftepaarebildend diametral gegenüberliegend angeordneten Fluidkissen für umkehrbare Kipprromentenbelastung,

Fig.2: Draufsicht nach Fig. 1,

Fig. 3,: eine Einrichtung mit ringförmig oberhalb der rotierenden Scheibe angeordneten Fluidkissen in der Vorderansicht, Fig.4: Draufsicht nach Fig.3,

Fig. 5: eine Einrichtung mit ringförmig ober- und unterhalb sowie radial von außen auf die rotierende Scheibe gerichteten Fluidkissen in der Vorderansicht,

Fig.6: Dr<i:jfsichlnach hg.5,

Fig.7: die Drehverbindung mit Antrieb in schematischer Darstellung.

Die tragenden Elemente der Einrichtung, das Portalhaupt 2.1, die Portalstützen 2.2 und der Unterbau 3, sind mit dem Fundament 1 verankert bzw. als geschlossener Rahmen ausgeführt.

Von den Elementen der Drehverbindung 13 sind der Tragring 13.1 und der Haltering 13.2 mit dem Unterbau 3 sowie der mit der Verzahnung 13.4 versehene Nasenring 13.3 mit der Anschlußkonstruktion S verschraubt. Mit dieser Anschlußkonstruktion 5 ist außerdem eine Scheibe 6 mit Gleitbahnen 7 starr verbunden. Ebenso kann die Mantelfläche der Scheibe 6 als Gleitbahn ausgebildet sein.

Zur Einleitung aller möglichen Belastungen in die Scheibe 6 sind Fluidkissen 8 vorgesehen, die über Kugelgelenke 9 mit hydraulischen Arbeitszylindern lOinVerbindung stehen, wobei die hydraulischen Arbeitszylinder 10am Portalhaupt 2.1 bzw.an den Portalstützen 2.2 oder entsprechend Fig. 5 über Böcke 4 mit dem Fundament 1 befestigt sind. Zur Auslösung der Drehbewegung der Drehverbindung 13 ist ein nicht näher dargestellter auf dem Fundament 1 ruhender Antrieb 11 mit einem in die Verzahnung 13.4 der Drehverbindung 13 eingreifenden Ritzel 12 vorgesehen.

Die Aggregate zur Erzeugung der benötigten Energie einschließlich der elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Steuer- und Regelorgane sowie die Meßeinrichtungen sind in den Zeichnungen nicht gezeigt.

Der Zustand, der als Voraussetzung für die Simulation der beim praktischen Einsatz auf die Drehverbindung 13 einwirkenden Belastungen erforderlich ist, wird dadurch hergestellt, daß zunächst die über den Tragring 13.1, den Haltering 13.2 und den Nasenring 13.3 zwischen dem Unterbau 3 und der Anschlußkonstruktion 5 der Einrichtung durch Verschrauben fest installierte Drehverbindung 13 und damit auch die mit den Gleitbahnen 7 versehene Scheibe 6 über das in die Verzahnung 13.4 des Nasenrings 13.3 eingreifende Ritzel 12 des Antriebs 11 in Rotation versetzt wird.

Die Beanspruchung der Drehverbindung wird erreicht durch Betätigen der gegen das Portalhaupt 2.1 und die Portalstützen 2.2 bzw. über die Böcke 4 gegen das Fundament 1 arbeitenden hydraulisch sn Arbeitszylinder 10 auf dem Übertragungsweg über die Kugelgelenke S, die Fluidkissen 8.1 bis 8.4 und die Scheibe 6. Durch Beaufschlagen der Fluidkissen 8.1 bis 8.4 mit Fluid baut sich unter diesen ein Tragpolster auf und reduziert die Reibkräfte zwischen der Scheibe 6 und den Fluidkissen 8.1 bis 8.4 bei einwandfreier Übertragung der von den hydraulischen Arbeivszylindern 10 aufgebrachten Druckkräfte auf ein Minimum.

Hinsichtlich Anzahl und Anordnung der Arbeitszylinder 10 und der Fluidkissen 8sind me!.;ere Varianten möglich. Beispielsweise nach den Fig. 1 und 2 ist zur Erzeugung der Axialkraft ein hydraulischer Arbeitszylinder 10 sowie das diese Kraft auf die Scheibe 6 übel tragende Fluidkissen 8.1 mittig angeordnet, w.ihrend zwei weitere hydraulische Arbeitszylinder 10 zur Erzeugung des Kippmomentes sowie die übertragenden Fluidkissen 8.2 diametral gegenüber und in ihrer Kraftrichtung entgegenwirkend installiert sind. Diese letzte Anordnung ist spiegelbildlich doppelt vorgesehen, um eine Umkehrung der Kippmomentbelastung zu erreichen.

Axialkraft und Kippmoment können auch durch gleiche ringförmig angeordnete hydraulische Arbeitszylinder 10 und Fluidkissen 8.1,8.2 aufgebracht werden, wobei diese entweder gemäß den Fig. 3 und 4 sämtlich aus einer Richtung, beispielsweise von oben, oder gemäß den Fig. 5 und 6 kräftepaarebildend aus beiden Richtungen gegen die Scheibe 6 wirken.

Die Fig. G und 6 zeigen außerdem, daß zur Aufbringung der Radialkraft zwei diametral gegenüberliegende, gegeneinander gesteuert arbeitende und radial angeordnete hydraulische Arbeitszylinder 10 sowie Huidkissen 8.3 vorgesehen sind. Möglich ist aber auch eine nur einfache Anordnung.

Durch zugehörige, nicht dargestellte Steuer- und Regeleinrichtungen können die Amplituden von Axialkraft, Radialkraft und Kippmoment sowohl absolut als auch unabhängig voneinander in ihrem Verhältnis variiert werden. Ebenso läßt sich eine Umkehr der Drehrichtung erreichen.

Zur Simulation der Wirkung von Massenkräften bei Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgängen werden die Fluidkissen 8.4 ohne Erzeugung eines Fluidstromes gegen die Gleitbahnen 7 auf der Ober- und Unterseite der Scheibe 6 gedrückt, wobei die in ihrer inneren Stützfläche mit Bremsbelag versehenen Fluidkissen als Scheibenbremsen wirken, so daß der gewünschte Effekt entsteht.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ausschließlich eine, nämlich die zu prüfende Drehverbindung benötigt wird. Dadurch werden Prüfergebnisse erreicht, die immer bezogen auf diese eine Drehverbindung eindeutig den Zusammenhang zwischen einerseits den Belastungen und andererseits den Verformungen, dem Schwingungsverhalten, den Verschleißerscheinungen sowie anderen Auswirkungen wiedergeben. Ein weiterer Vorteil leitet sich aus der Wirkungsweise der Fluidkissen sowie der Kugelgelenk-Kopplung zum hydraulischen Arbeitszylinder ab, der darin besteht, daß so wie im praktischen Einsatz eine zwangsfreie Einleitung der Belastungen in die Drehverbindung erfolgen kann, ohne daß es aufwendiger konstruktiver Maßnahmen bedarf. Des weiteren lassen sich durch die Zwischenschaltung einiger Fluidkissen und der Ausbildung deren innerer Stützfläche als Bremsfläche auch einfach Massenträgheitskräfte simulieren

Dieser Effekt wird durch plötzliches Unterbrechen des Fluidstromes erreicht, weil dann auf Grund der Ausbildung des Fluidkissens die Wirkung einer Scheibenbremse eintritt.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Prüfen von Kugel- und Rollendrehverbindungen, bei der zur Erzeugung der in die zu prüfende Drehverbindung einzuleitenden Belastungen feststehende Arbeitszyiindervorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitszylinder (10) Kugelgelenke (9) aufweisen, zwischen denen (9) und einer mit Gleitbahnen (7) versehenen und über eine Anschlußkonstruktion (5) mit dem angetriebenen Ring (13.3) der Drehverbindung (13) starr verbundenen Scheibe (6) in ihrer Druckbeaufschlagung regelbare Fluidkissen (8) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung einer Axialkrcft ein Fluidkissen (8.1) mittig und weitere Fluidkissen (8.2) zur Einleitung eines Kippmoments kräftepaarebildend außermittig gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Axialkraft und Kippmoment Arbeitszylinder (10) und gleiche Fluidkissen (8.1; 8.2) in gleicher Kraftrichtung ringförmig angeordnet und entsprechend gewünschter Belastungsfunktion gesteuert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einleitung von Axialkraft und Kippmoment vorgesehenen Arbeitszylinder (10) und Fluidkissen (8.1; 8.2) ringförmig ober- und unterhalb der Scheibe (6) kräftepaarebildend gegeneinander wl· kend angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen einer RadialkraTt ein oder zwei gegenüberliegende radial angeordnete Arbeiszylinder (10) und Fluidkissen (8.3) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Stützfläche einiger Fluidkissen (8.4) als Bremsfläche ausgebildet ist.