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Verspannungsprüfstände für antriebstechnische
Elemente üblicher
Bauart weisen einen Antriebsmotor, Prüfgetriebe, Torsionswelle, Verspannungskupplung,
starre Welle und zum Aufbringen des Verspannungsmoments Hebelarme,
Generator oder Hydraulikmotor auf. Die Verspannung kann mechanisch,
elektrisch oder hydraulisch aufgebracht werden. Im einfachsten Fall
besteht die Verspannung im Wesentlichen aus zwei Hebelarmen, die
gegenseitig verspannt werden.
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Zum
Prüfen
von antriebstechnischen Elementen wie das Zahnrad, Kugellager, Gleitlager,
Getriebe aller Art, Antriebs- und Gelenkwellen, Kupplungen, Wellen-Naben-Verbindungen
und Schmieröle
in Getrieben werden solche Prüfstände verwendet.
Die mechanische Verspannung lässt
sich nur vor Beginn eines Prüflaufes
einstellen. Eine Änderung
des Verspannungsmoments lässt
sich nicht während
des Betriebs des Prüfstandes
durchführen.
Denn im Betriebszustand ist eine kontrollierte Änderung des Verspannungsmoments
nicht möglich.
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Der
im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Verspannungsprüfstand
zu schaffen, der im Betriebszustand eine Änderung des Verspannungsmoments
zulässt.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Prüfvorrichtung mit
den im Anspruch 1 aufgeführten
Merkmalen und einem Verfahren zum Testen von antriebstechnischen
Elementen nach Anspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Prüfvorrichtung
finden sich in den Unteransprüchen
2 bis 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren zum Testen von
antriebstechnischen Elementen finden sich in den Unteransprüchen 10
und 11.
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Mit
der Erfindung wird erreicht, dass antriebstechnische Elemente unter
verschiedenen Belastungszuständen
während
des durchgehenden Betriebs des Prüfstandes hinsichtlich Temperaturentwicklung,
Verlustleistung getestet werden können. Nach dem Prüflauf sind
die antriebstechnischen Elemente durch messtechnische Verfahren
auf Verschleiß prüfbar.
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Die
neue Anordnung erreicht, dass antriebstechnische Elemente verschiedenen
Belastungszuständen
während
des Betriebs des Verspannungsprüfstandes
unterliegen, ohne dass es eines Stillstandes bedarf.
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Antriebstechnische
Elemente, wie z.B. Zahnräder
unterschiedlicher Güte
sind darüber
hinaus in antriebstechnischen Elementen, wie z.B. in verschiedenen
Getrieben einsetzbar und unter gleichen Bedingungen prüfbar. Hierbei
befinden sich die Zahnräder
einer Güte
und/oder Beschaffenheit und/oder Härte in einem Getriebe und Zahnräder anderer
Güte und/oder
Beschaffenheit und/oder Härte
in einem weiteren Getriebe. Durch den Testlauf auf dem Prüfstand werden
alle verwendeten antriebstechnischen Elemente unter verschiedenen
Belastungszuständen getestet.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Prüfstand einen
Hebel und eine Druckeinheit auf, wobei der Hebel derart ausgeführt ist,
dass er am Gehäuse
eines in dem Prüfstand drehbar
gelagerten antriebstechnischen Elements angeordnet werden kann und
die Druckeinheit mit dem Hebel verbunden und derart ausgeführt ist,
dass sie den Hebel mit einem vorgegebenen Kraft beaufschlagt, wobei
die Druckeinheit, der Hebel und das drehbar gelagerte antriebstechnische
Element derart angeordnet sind, das durch die auf den Hebel beaufschlagte
Kraft das antriebstechnische Element mit einem Drehmoment beaufschlagt
wird.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
Prüfstand
eine Druckeinheit auf, wobei die Druckeinheit derart ausgeführt ist,
dass sie einen ausfahrbaren Zylinder umfasst, der durch Hydraulik
und/oder Pneumatik bewegt wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist zwei Verbindungsvorrichtungen
innerhalb des Prüfstandes
auf, die schlupffrei sind. Eine Übertragung
des Drehmoments ohne Schlupfverlust ist somit gewährleistet.
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Der
Prüfstand
kann auch antriebstechnische Elemente aufweisen, die derart ausgeführt sind,
dass sie sich in Anzahl und/oder Breite und/oder Material und/oder
Güte und/oder
Beschaffenheit unterscheiden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung umfasst der Prüfstand
antriebstechnische Elemente, die derart ausgeführt sind, dass das Übersetzungsverhältnis verändert werden
kann. Eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
lässt sich
durch Variation der antriebstechnischen Elemente, wie Getriebe und/oder
deren Getriebestufen und/oder Änderung
der Zähnezahlen
der Zahnräder
herbeiführen.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass der Prüfstand
zwei Verbindungsvorrichtungen umfasst, die derart ausgeführt sind,
dass mindestens eine Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt ist,
dass das Übersetzungsverhältnis verändert werden
kann.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
der Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt, dass sie sich in einem
Gehäuse
mit abnehmbaren Seitenteil befindet und das Seitenteil durch eine
lösbare
Verbindung mit dem Gehäuse,
in dem sich die Verbindungseinrichtung befindet, verbunden ist.
Die lösbare
Verbindung ist insbesondere so ausgeführt ist, dass das Seitenteil
durch Schrauben an dem Gehäuse
befestigt ist.
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Ein
Verfahren zum Testen von antriebstechnischen Elementen mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
findet sich in Anspruch 9. Mit dem Prüfstand ist das Testen von antriebstechnischen
Elementen unter Änderung
der Belastung, des Verspannungsdrehmoments, die über einen Hebel und eine Druckeinheit
auf die antriebstechnischen Elemente aufgebracht wird, durchführbar.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens findet sich in Anspruch
10. Die Aufzeichnung und/oder Messung der Temperatur an den antriebstechnischen
Elementen kann durch ein Temperaturaufzeichnungsgerät und Temperaturmessgerät erfolgen.
Die Aufzeichnung und/oder Messung erfolgt über den gesamten Zeitraum des
Testlaufes des Prüfstandes.
Die Aufzeichnung und/oder Messung der Verlustleistung und/oder Drehmoment
und/oder Energieverbrauch und/oder Drehzahl und/oder Auslastung
Gerät und/oder
Auslastung Motor erfolgt über einen
Frequenzumrichter. Der Frequenzumrichter hat eine Verbindung zum
Motor, um diesen zu steuern. Der Frequenzumrichter überwacht
die Belastung und/oder Energieverbrauch und/oder Drehzahl und/oder
Auslastung Gerät
und/oder Auslastung Motor des Prüfstandes
und schaltet den Antrieb des Prüfstandes
bei Fehlern, insbesondere bei Überbelastung
durch Drehmoment und/oder Temperatur und/oder Energieverbrauch,
ab.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens erhält man,
wenn die antriebstechnischen Elemente unterschiedlicher Materialien
und/oder Güte
und/oder Beschaffenheit und/oder Oberflächenbeschaffenheit und/oder
Größe und/oder
Breite können
parallel unter gleichen Bedingungen getestet werden. Es können aber
auch antriebstechnische Elemente gleicher Materialien und/oder Güte und/oder
Beschaffenheit und/oder Oberflächenbeschaffenheit
und/oder Größe und/oder
Breite parallel unter gleichen Bedingungen getestet werden. Die Prüfung antriebstechnischer
Elemente, insbesondere von Zahnrädern,
die aus unterschiedlichen Materialien und/oder Güte und/oder Beschaffenheit und/oder
Größe und/oder
Breite und/oder Oberflächenbeschaffenheit
bestehen, erfolgt parallel in antriebstechnischen Elementen, insbesondere
in Getrieben, in denen die antriebstechnischen Elemente, insbesondere
Zahnräder,
die aus gleichen Materialien und/oder Güte und/oder Beschaffenheit
und/oder Größe und/oder
Breite und/oder Oberflächenbeschaffenheit
bestehen, eingebaut sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der 1, 2 und 3 erläutert. Es
zeigen:
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1 den
Verspannungsprüfstand
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2 Gehäuse mit
zwischengeschalteten antriebstechnischen Element
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3 Planetengetriebe.
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In
der 1 ist der Verspannungsprüfstand bestehend aus folgenden
Komponenten dargestellt:
- • einem Drehstrommotor 1,
der die auftretende Verlustleistung einspeist,
- • einem
Frequenzumrichter 2 zur Steuerung des Motors 1 und Überwachung
des Prüfstandes,
- • einem
Zahnriemen 3,
- • einer
Hydraulikpumpe 4 zum Aufbringen des benötigten Druckes, welche als
Handpumpe ausgeführt
ist,
- • einer
Hydraulikdruckdose 5 zum Übertragen der Kraft auf den
Hebel 7,
- • einem
Gehäuse 6 mit
Zwischenzahnrad 15,
- • einem
Hebel 7 zum Aufbringen des Drehmoments,
- • einem
Planetengetriebe 8 in Fußausführung,
- • einem
Planetengetriebe 9 in Kleinflanschausführung,
- • einem
Manometer 10,
- • einer
Grundplatte 11 zur Aufnahme und Befestigung der benötigten Teile,
- • zwei
Zahnriemenscheiben 12 und
- • einem
abnehmbaren Seitenteil 13.
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In
der 2 ist das Gehäuse
mit zwischengeschalteten antriebstechnischen Element bestehend aus
folgenden Komponenten dargestellt:
- • einem Gehäuse 6,
- • einem
abnehmbaren Seitenteil 13,
- • zwei
Abtriebsritzeln 14,
- • einem
Zwischenzahnrad 15 und
- • einer
Welle 17.
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In
der 3 ist das Planetengetriebe bestehend aus folgenden
Komponenten dargestellt:
- • ein Planetengetriebe 9 in
Kleinflanschausführung,
- • eine
Zahnriemenscheibe 12,
- • ein
Abtriebsritzel 14,
- • ein
Antriebsritzel 16.
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Das
Planetengetriebe 8 ist fest auf der Grundplatte angebracht,
das zweite Planetengetriebe 9 drehbar um seine Längsachse
gelagert auf der Grundplatte 11 montiert, um eine gegenseitige
Verspannung der Planetengetriebe 8 und 9 zu ermöglichen.
Die Längsachse
ist die Verbindung zwischen Antrieb und Abtrieb des Getriebes.
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In
dem Gehäuse 6 mit
abnehmbaren Seitenteil 13 ist ein antriebstechnisches Element,
hier ein Zwischenzahnrad 15 auf einer Welle 17 eingebaut. Die
Lagerung der Welle 17 befindet sich im Gehäuse 6 und
dem abnehmbaren Seitenteil 13. Am Abtrieb des Planetengetriebes 8 in
Fußausführung und
am Abtrieb des Planetengetriebes 9 in Kleinflanschausführung sind
die Abtriebsritzel 14 befestigt.
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Die
Abtriebsritzel 14 der Planetengetriebe befinden sich im
Gehäuse 6 mit
dem Zwischenzahnrad 15. In dem Gehäuse 6 mit dem Zwischenzahnrad 15 werden
somit die beiden Abtriebsritzel 14 der Planetengetriebe
durch das Zwischenzahnrad 15 miteinander verbunden, wobei
die Drehrichtung der beiden Abtriebsritzel 14 gleich ist.
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Auf
den Antriebsritzeln 16 der beiden Getriebe sind Zahnriemenscheiben 12 montiert.
Die Antriebsseiten beider Getriebe sind durch einen Zahnriemen 3 miteinander
verbunden.
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Durch
das Gehäuse 6 mit
Zwischenzahnrad 15, in das die beiden Abtriebsritzel 14 eingreifen,
und den Zahnriemen 3 ist der Momentenkreislauf geschlossen.
Die Verbindung an der Antriebsseite durch den Zahnriemen 3 ist
schlupffrei. Auch die Verbindung an der Abtriebsseite durch das
Zwischenzahnrad 15 und die zwei Abtriebsritzel 14 ist
schlupffrei. Ein Verlust durch Schlupf entsteht nicht.
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Die
Verspannung der beiden Planetengetriebe 8 und 9 und
damit das gewünschte
Drehmoment wird durch das Verdrehen der Belastungskupplung mittels
Hebel 7 und Hydraulikdruckdose 5 aufgebracht.
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Der
Hebel 7 ist mittels Schrauben an dem drehbar um die Längsachse
gelagerten Planetengetriebe 9 in Kleinflanschausführung angebracht.
Dieser Hebel 7 liegt auf einer Hydraulikdruckdose 5 auf.
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Der
Hubzylinder dieser Hydraulikdruckdose 5 wird mittels einer
Handpumpe 4 ausgefahren. Der aufgebrachte Druck wird mittels
eines Manometers 10, der sich zwischen Handpumpe 4 und
Hydraulikdruckdose 5 befindet, angezeigt.
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Die
erforderliche mechanische Verspannung des Prüfstandes erfolgt über eine
Handpumpe 4, die einen Hydraulikzylinder ausfährt, der
daraufhin einen Hebel 7 nach oben bewegt. Das dadurch bewirkte Drehmoment
kann über
die Veränderung
des Druckes durch die Handpumpe 4 erhöht oder verringert werden.
Die Verspannung bewirkt die Hertzsche Pressung an den Zahnflanken
der verschiedenen Zahnräder.
Der Hydraulikzylinder übt
auf den Hebel 7 eine Kraft aus. Diese Kraft wird mit Hilfe
des Hebels in ein Drehmoment umgewandelt, dass die Verspannung des
Prüfstandes
zur Folge hat.
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Der
Antrieb des Verspannungsprüfstandes erfolgt
mit einem Drehstrommotor 1. Der Drehstrommotor 1 hat
nur die Verlustleistung des gesamten Verspannungsprüfstandes
aufzubringen. Die Steuerung des Drehstrommotors 1 erfolgt
mit Hilfe des Frequenzumrichters 2.
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Durch
die Möglichkeit
der Abnahme eines Seitenteiles 13 des Gehäuses 6 mit
Zwischenzahnrad 15 (zwischengeschaltetes antriebstechnische Element)
ist ein einfacher und schneller Wechsel der Antriebsritzel 16 und
des Zwischenzahnrades 15 möglich.
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Die
Variation der Übersetzung,
durch Veränderung
der Zähnezahlen
der Zahnräder,
ist insbesondere durch die einfache Abnahme des Seitenteils 13 gewährleistet.
Ein einfacher und schneller Austausch der antriebstechnischen Elemente
insbesondere der Zahnräder
und/oder Getriebe ist durchführbar.
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Zum
Prüfen
von antriebstechnischen Elementen wie das Zahnrad, Kugellager, Gleitlager,
Getriebe aller Art, Antriebs- und Gelenkwellen, Kupplungen, Wellen-Naben-Verbindungen
und Schmieröle
in Getrieben kann dieser Prüfstand
verwendet werden. Eine Änderung
des Verspannungsmoments lässt sich
während
des Betriebs des Prüfstandes
durchführen.
Der Verspannungsprüfstand
eignet sich aufgrund der einfachen und kompakten Bauweise zum Prüfen antriebstechnischer
Elemente.
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Die
Aufzeichnung und/oder Messung der Temperatur an den antriebstechnischen
Elementen, insbesondere an dem Planetengetriebe 8 in Fußausführung und/oder
an dem Planetengetriebe 9 in Kleinflanschausführung und/oder
dem Gehäuse 6 mit
abnehmbaren Seitenteil 13, erfolgt durch ein Temperaturaufzeichnungsgerät und Temperaturmessgerät. Die Aufzeichnung
und/oder Messung erfolgt über
den gesamten Zeitraum des Testlaufes des Prüfstandes. Die Aufzeichnung
und/oder Messung der Verlustleistung und/oder Drehmoment und/oder Energieverbrauch
und/oder Drehzahl und/oder Auslastung Gerät und/oder Auslastung Motor 1 erfolgt über einen
Frequenzumrichter 2. Der Frequenzumrichter 2 hat
eine Verbindung zum Motor 1, um diesen zu steuern. Der
Frequenzumrichter 2 überwacht
die Belastung und/oder Energieverbrauch und/oder Drehzahl und/oder
Auslastung Gerät
und/oder Auslastung Motor des Prüfstandes
und schaltet den Antrieb des Prüfstandes
bei Fehlern, insbesondere bei Überbelastung
durch Drehmoment und/oder Temperatur und/oder Energieverbrauch,
ab.
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Die
antriebstechnischen Elemente werden nach dem Testlauf demontiert
und mit metallographischen Methoden, Prüf- und Meßmethoden und Wägung untersucht.
Es werden verschiedene Untersuchungsmethoden angewandt, insbesondere
Messung der Oberflächenrauheiten
und/oder Messung der Härtewerte
und/oder Gefügeuntersuchung und/oder
Referenzwägung
und/oder Messung der Zahnweite zur Ermittlung des Materialverschleißes der
antriebstechnischen Elemente.