DE1448017A1 - Messgeraet zum Pruefen von Lagern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung besieht 3ich auf Messinstrumente zum Prüfen von Lagern, die einen innoron und ο inen äueseren Laufring und swischen dieaen Hollelemente,haben_s und betrifft im besonderen ein Messinstrument^ das auci Prüfen aolcher La^ ' dadurch geeignet ist, dass eine genrvt; Messung des Laufdrelimomentg vorgsnoiamen wird, das durch T;n-Vollkommenheiten bei den zusarsmenwirk^nden Oberflächen rler Lauf ringe und der Eollelemento von einem Lauf^iiig zum ren Laufring übertragen ?7ird₀

Die besonderen Lagerunvollkomaenheiten, die mit Eil:*e dieser Laufdrehmomentprüfung messbar sind, sind weise ünrundheit, Exzentrizität, Wolligkeit und Obei-fla-ihe.r.

gute der zusammenwirkenden Lauf ringe und dor Rollelomentc. _r Diese ünvollkommenheiten sind dadurch charakterisiert, daes sie Impulse des übertragenen Dreiimomentes Die Frequenzen des V/iederauftretsns der übertragenen

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Drehmomentimpuls© erstreokeⁿsich über, ein Bareich bis zu ungefähr 20 Perioden/sece entsprechend den Unvolllrosnaen-* heiten»durch die diese Impulse verursacht werden* Die Impulse _(; die auf Ünrundheit und Exzentrizität der zusammenwirkenden Oberflächen sxiruck^ehen, sind durch Frequenzen am unteren Ende das Frequenzbereiches charakterisiert* Impulse, die auf Welligkeiten zurückzuführen sind, sind auf Frequenzen im mittleren Bereich charakterisiert,und Impulse» di© auf die Oberflächengüte zurückgehen, ßind durch ^frequenz©!*, am oberen Ende des 'irrequenzbereiches charakterisierte

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe saigrixnde, ein Laßerprüf instrument zu schaffen, das in der La^e ist, die duroh das Drelimouent erzeugten Impulse genau au messen,und zwar ohne Rücksicht auf die Frequenz der Impulowiederlioluiig/

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst# dass ein Drehmoment auf einen der Laufring© des PrUflage^E. auseeübt wird»

Das Drehmoment wird von dioaem Antrieb3laufrins über öf,e Eollelemente innerhalb des Lagers auf den anderen od-sr £.®rangetriebenen Laufring übertragen, wodurch der Laufring sich drehte Die Messung des übertragenen wird mit Hilfe eines Drehheminsystems bewirkt, das ähnlich wie eine Feder wirkt, die eine weitere Drehung des angetrie benen Drehrings in einer Gleichgewichtslage verhütet_p die von der Normal- oder Nullstellung im Abstand i3t_e Das Dreh-

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moment, das erforderlich ist, um den angetriebenen Laufring In dieser Gleichgewichtslage zu halten, ist dann ein Anzeichen für dae durchschnittlich Übertragene Drehmoment oder die konstante Drehmomenthöhe, die durch rollende Reibung und

Sohmierungsheminung im Lager erzeugt wird_o Die Oberfläohenunvolikommenheiten, die Impulse im übertragenen Drehmoment erBeugen, sind nun die Ursache für ein Fluktuieren dee angetriebenen Laufringes um diese G-leich^ewichtsstellung als Reaktion auf die Wirkung des Drehhemmsyatems_o Bine Messung des augenblicklichen Drehmoments, wie es durch das Drohsystem au3tjeübt wird, ergibt daher eine genaue Anzeige der Grüsae der ubergangsimpulse dos übertragenen Drehsojseats und der durchschnittlichen Drehniomenthöhe _p m& welche diese fluktuieren·

Bei dem Instrument ist der Bereich und die Linearität der Frequenz iu Hinblick auf die Impulse des übertragenen Drehmoments porportional zum Trägheitsmoment I und der Federkonstanten k des Drehhemmsystems gemüse der Gleichung T a I/k, νιο I s die Periode des Systems isto Hieraus ergibt eich, dass der lineare Frequenzbereich des Instruments um so grosser ist, ^e niedriger das Dreiaaoment und je höher die Federkonstante ist. Eine grosse Federkonstante ergibt einen Verlust in der Instrumente-ßsmpfindliciokeit und ist deshalb bei vielen Anwendungen unerwünscht»

Sine günstige Anordnung ergibt sicii_r xtenn. das Drehhesimaystern, BAD ORIGINAL - - 4 «

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d^ho seine beweglichen Elemente» ein aussergowönnlicli niedriges Trägheitsmoment aufweisen, so dass die Federkonstant?© des Systems zum Erreichen einer optimalen Instrumentempfind«·· iichkeit ausreichend niedrig gehalten werden kann, vvo'bei sich *iber den gewünschten Bereich der Drehmoment impuls - Y/iederho- - ngsfrequenz ©iß. lineares Ansprechen ergibt«

Zu diesem StooJe ist das Lägerprtifinstrument mit einer Wells verseSieng die auf den inneren Laufring des Pri^f lagers passte Die Welle selbst ist in einem G-eiiäus© drehbar angeordnet und kGan auf d©n äusseren oder AntriebsleufriUig äes Prüf lagers ein Drehmoment ausüben= Damit wird das Antr über die Lagerrollelenent© auf den inn©r&n oder laufring tmcl daiait auf dis ?/®lle Liberirageii«

Das Dreliheasjasystem weist einen elektrischen öißn auf, a0Bsen liotor auf der Welle in Isoazialer Symmetrie- angeordnet ist« Der Stator des Generators ist im G-ehäuse vorgesehen und wirkt mit dem üotor zusammen» Auf dies© Weis© wird der l'rägheitshalbmesser des liotors -am seine zentroidale Achse so niedrig wie möglich gehalten, wodurch sich ein niödrige-3 Trägheitsmoment ergibt»

Gemäss der Erfindung ist fsrner ein iorsionselement vorgesehen, das an der Welle befestigt ist und in koaxialer Symmetrie hierzu angeordnet ist« Dieses Sorsionselement kenß ein fiiickfiüirdrehmoment auf die Welle proportional au seiner Winkelverdrehung ausüben_fr Damit wird die Welle in irgendeiner

- gehalten, · dio eine Anseile für die Grösae

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des auf den angetriebenen laufring übertragenen Drehmomentes ist· Um dieses Drehmoment zu messen^ kann der Signalganera/icc eine Ausgangssignalspannung erzeugen', die proportional zur Winkelverdrehung seines Eotors ist,

Geiaass der Erfindung werden z??ei bevorzugte Ausftinru&gsfe;?«- säen des iCorsionseleaents vorgesehen* Die erste Ausführungen form verwendet einen elektrischen Drehmonentgeneratorä, ti. das erforderliche fiäokführdrehnosent au erzeugen_e Basal :.sl der Eotor des Drehmomentgenorators auf der Instrumenten ■«'.Lm in koaxialer Symmetrie damit angeordnet^ um so ein wlsöxvg'.u ffellenträgheitsmoment zu erhalten« Bor Stator des fccM.a.o,:,^ generators ist auf dem Gehäuse angeordnet ttnd wirkt ?!* ί oin ν Eotor zusammen*

Um das Ausgangssignal des Signalgenerators dem Brehi-in .·;-generator zuzuführen_e sind entsprechend© elektrisch: '"\■::>■ bindungsiaittel vorgesehen« Ber Drehmomentgeneratcr '?zn nun auf seinen Eotor ein Eückführdrehmoment ausüben, ϊ,ε' proportional zu diesem Aus gangs signal ist_e Auf dies ■> ?:::<■. wird die Welle in irgendeiner Gleichgewichts stellen \. '■ ^ ·'■' ··' » die eine Anzeige für die (Jrös3e des dem angetrieben-.- JirjNi ring übertragenen Drehmomantes ist,

Der besondere Vorteil der obon e rwähnten AuDfährunc'.'iosn?. des i'orsionseleiaente besteht dax^in, dass seine Pede ^ti'-■ -.n. r k innerhalb eines ^rossen Bereiches eingestellt wer.Uη :,:;..-r. Damit %.&nn. ein optimaler Wert für Is. entsprechend den zx

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prüfenden Lager eingestellt werden.. Ein© solch© Einstellung wird vorsugs\^!?eise dadurch bewirkt _g dass der Wert der elektri sehen Erregung des Stators &©s Drehmomentgenerators oder dee tjignalgenerators geändert wird_o"

Die zweite Ausführungsform weist einen Sorsionsdraht auf _g dessen eines Ende an der Welle und dessen anderes Ends sm Gehäuse befestigt ist, Dör Draht ist im wesentlicher, flv&iram ait dor Wellenachse angeordnet« Der iorsionadraht aba sun. ein iUlckfUlirdrohiaoiaent auf di© Welle aus_s das proportional der Winlce!Verdrehung ist, und auch hier wird die JiTeIIe-: in einer 6-leichgewiehtsstellung gehalten^ die eins Aiiae:-.^© f"ir die Grosse des auf den angetriebenen Laufring übsrtrf.gap.a a Drehmomentes

Bin besonderer Vorteil dieser sweiten Ausführungsfoiti; oiüse" l'orsionselementes besteht in der damit verbundenen E.^.'H.hsetsung der Mass© der Instrumententeile* Hierxlurch er/$ih& sich ein niedriges 'Trägheitsmoment für die beweglietE.'-i Elemente des Drehhenffiisystems und daher eine höhere iie.'äoi.i. ?::· frequenz des Instruments₀ Bei Laboratoriumsprüfungen οίχΊ Versuchsiiistrumentes unter Terwendung eines torsions;,;'«■!. ;o3 geiQäss der Erfindung hat sich beispielsweise die Instimi.^iti resonanzfreoLuenz zu ungefähr 50 Perioden/sec_o ®rg©be.r..r LIo3 ist erhöblieh oberhalb der maximalen DrehmomentiErpuls=- Viederholfreciuenz von 20 Per_o/seß_o und gewührlaistet sin. :L:a wesentlichen lineares Instrumenteiiarbeiten bis au diesqt maximalen 2ahl_o

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Die lineare und ^rogse !''retiuenaenpfindlichlieit des trufinatrurienteo £;ei;iw.S3 der Srfindun^ erlaubt die Boobach» tung von La^erinorlccüalen» die mit den bekannten Inutru&on« ten nicht gefunden werden konnten« j}ei3_oiel3weiac kann, duo at»3an_icngosct;ütoj deu an^etx*iebenen Laufrad dea lxilf·· lagern übertragene Drehcioaent als '.irunictiGii der ii' analysiert werden^ und sw ar dädurch₉ dass das iiuüg signal dea Instruments in üeoigneter weise gefiltert ivi Hierdurch kann der Baitrag der vorachiedenen liaser auf dus DrsliüiOiaent beobachtet vverden_e

In einer bevorzugten AusfUhrungaform dea elei-trisehen Ji^inalceneratora und auaserdew eush des Dre^omen weist der stator vier syiaaetrisclie i^Jole avf» die um daa sugehörige Rotorelenent angeordnet siri« Das eleuent weißt ein ua^netisi er bares.Material auf u^.d ist weder ^eru^nent ua^netisiert. noch beait2t as irgendwelche ..ici:liX.,^oii odor ogu^X^iu Das .rtotoröleuent ϊι^Λ ^vvei diUxae'ira entüctjen^caetzte icröisförni^e Endstücke, die jevieila io. wesentlichen den Abstand «v.iachen den Litten aweier bo-nach«· barter Iöle .äfoür.3.pi.inj:ien_f wobei die Polütirnflachen co u\i.:·- gebildet öindj.daos sie einen genauen '^leichiii-.iiaiiiieii Liu't» spalt in iie^üe auf die Uden des kotora ergebene um die

der Generatoren werden dann ^,oci^nete .liclclun^sa entsprechend der Fimktion des Genor^torE, viobei die ./i0klan_o3art derart iat_s Äasu jeder üotor eine normale oder neutrale ütellung hat, in der die Kanten der kreis-

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Kncl.sta.oke in den bitten der sa^ehörigen i'olstirn«· flachen sind«, Im OSA-*.poten-fe hr» Z 438 734 sind beispiels-.yioltlcm^aiauoter sowohl für einen Signal- als ation

ei&ea Dreiii^oiaentgejaerator dargestellt und beschrieben

Täiix derartiger 3ignal^enerutor ist gerade xxa hang nit der J^a^erdreliffiomentaaes^ung von besondere-a Vorteil-, denn or ist ncr auf .-,'inkelverdreiian^· νΐίβ. nicht auf radiale Yer.'ächiebung .eia^findlioa« Kine exüentrisciie Verschiebung becinflusat duiier die Genauigkeit des Systems nicht.und da:uit brauchen keine aehr en^en und. teuer herzustollenden loleranaen aufrecht erhalten werden_e . .,_;^

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung?i?·"^ dargestellt, Ba zeigen; .

l^?ig_o 2, eine Seitenansicht, teilweise .im üeiinitt,

der ernten Au3führaiiü.:3form .eines LagerdrehmomentprafinstrL-uiients genäsa der Erfindung, ·

Figo 2 einen wuerachnitt durch den Prüflagerträger

geaäss'i'ige 1 in gröss er em Maßstab als diese _g

Fig. 3 eine Ansieht des öervo-dchläiifensystems geiaäss Linie 2- 5 der J?ig» 1,

Fig«, 4 eine schematische Darstellung des- Si^nalgeneratorwislclun^saiustera, das in den i system nach .Ι'ί^,Ι verv^endet Wird,

l^?igo $ eine schexiatiscfes _i: Häßliche Darstellung des

ngöiauüterss das in dem Ώ-ich ί'^ιχβ,1 verwendet wirö_:.

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Pig· 6 ein .BloekäiagrajaEi der elektrischen* Komponenten des Servoscblaufensystem3, wie es zusammen mit den Signal- und Drehmomentgeneratoren der fig· 4 und 5 verwendet wird ₉

?ig· 7 eine Ansicht, teilweise im Schnitt ϊ einer «eiteren Ausf'naci\ii^Q-£orm des Lagerdrehnomentpr.ifinstruments gejuäes der Erfindung₀

In Fig· 1 ist ein zylindrisches Gehäuse Mt ίθ bezeichnet, das senkrecht auf einer Grundplatte 11 mit liilfe von Schranl)Aa 12 gehalten ist» tfia das Gehäuse 10 senkrecht einzustellen, sind Bivellierschrauben 1? und eine !libelle 14 vorgesehen. Auf dem Gehäuse 10 ist mittels Lagern 16 und Befestigungsringen 17 und 18 ein Kotor 15 montiert» Zxm Antrieb des Rotors 15 ist ein ftotor 21, eins Hiemeaseheibe 20 und ein Eieiaen 19 vorgesehen» Getragen «ird der kotor 21 auf der Grundplatte 11 mit Hilfe eines Armee 22·

Das vom Rotor 15 ausgeübte Drehmoment wird dem ättaseren. Laufring 31 des fruf layers 30 mit Hilfe eines Adaptors 3? übertragen* Wie aus Fig» 2 deutlich zu ersehen ist, sitzt der äuBsere Laufring 31 des Lagers auf der Schulter 40 des Adaptors 32« Dabei ist der senkrechte Innendurohsiesoer der Schulter 40 so genau hergestellt, dass Mf den äuseerea Durehaesaer des äusseren Laufringa 31 dicht umfasst· Me &u prüfenden Lager können dabei in Jtesug auf den

Durchmesser des äusaeren Lauf rings unterschiedlich

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ο ein σ in üieacin i'all kann eine Vielzahl von Adaptoren mi onterscliiedliehen Innenduraümessern der Üciiultorn 40 vorgesehen sein«,

Die »/eile 33 i^t achsial innerhalb des Gehäuses 10 Hit Hilfe einer ;iteinlagergrup.ye 34 and eines J3efesti&un^3-ringes 55 an dem einen End& und einem Wellenadaptor 56 ε:, anderen linde gehaltene Der Adaptor 56 dient zvm Eineteil· des Ausaendurchmeaaers der s/ellenverlängerun^ .23 der wel 35 in .Bezug auf den InnendtircMmesser des rrüf Ia₁J erlauf ringes 37ο Falls die Prtlf lager in ihrer Crrosae unterschiedlich sind, kann eine Vielzahl von ..»ellenadaptoren gesehen sein» um den »iellendoroiiBiesser den inncron Diirciiseasern der Innenlaufrinye ä.ev verseiiiedenen.au. prüfende ^ Lager anzupassen«,

Der Atissendurciiiiiesser 41 des vvellenadaptora 26 wird ; tienau hergestellt» so dass er dicht in den lniisndurchmesc dco inneren Luufrin^s 37 passte Inaoriialb des Adaptors 3^ ist eine uchr^ube 38 vorgesehen, um einen jjruclc {;ejen Xi?.-39 auszuüben, die wie die Backen eines Spannfutters

van. die vifelle 35 innerhalb des Adaptors 36 festzuhalten* Biese futterarti^e Konstruktion wird verwendet, ue ein dauerndes Aufschrauben uaa da^iit ein.ochwüchen der Wellenverlängerung 23 zu verhüten, die ixo DttrciiLv^sser ver- ^ klein oein Irann· Entsprechend den ob.i{jen

führungen wird also irgendein Drehmoment, das auf den in-

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aerea. Laufring 37 auggeübt wird, eher den v/ellenadaptor 36 &u.f die .»eile 33 ilbertra^eno Die vorbesehriebenen Lättel zuu Ausrichten der vfelle enthalten als senkrechtes !Tragegli <d lediglich die Schalter 40 des Hotorada£jtors 32, die gegen. den äußeren Laufring 31 anlieft ο Danit ruht das _öesante ü-eTJicht der »/eile 33 und.ihrar Zubehörteile auf den inner en Laufring "37 des Lagers 30. Eine achsi ale .Belastung wird άε,ηΐΐ nach'unten auf das Luger während der Drehnonentprüfung in Einklang mit den üblichen PrCtCAnordnungen aua^eLLbto In dlet'er, I'jormen können eine Anaahl von werten für die Achsialbslaatti ζ angegeben seine Zur Aufnaiine von kalibrierten Gewichten* r% beispielsweise bei 42 angedeutet_? ist deshalb auf der vft-lj.tt eine Schulter 24 vorgeaehen₀ ^!s sei darauf hin^ev/iesen_e ü?.i:.idas Gev/icht 42 koaxial üur vielle 33,so angeordnet ist, dass nein iiewicht ^ieiehiiiassig um die ^ellenachse verteilt i-.it₀ wodurch das i'rLlgiieitsüioiüient dos drehbarer. Τί!ΐ^:.!.Η des j.'r^:ifinat-rui.;e-jrit3 aaf ein kinisum herabgeeatst vvii"d_c

Uii die felle 35 anüuheben, so daso die ad' dem oberen "i>nde der v/elle angeordneten jjaugraij^en über den üotore/üip'· tor 32 angehoben Lind leicht entfernt werden könner·, ist ein via eine i'eder 44 ßchv.-enlibarer Auavyerferhebel 43 vorgesehenο

Aus Vorstehendem ergibt sich,, dass gemäss der Erfindung auf den äusseren Laufring 31 des Prüflaj33/s 30 ein Drehmoment mit liilfe des icotorö 15 über den is.ot.or~·

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adaptor 32 ausgeübt wirdo Wie bereits oben ervjahnt* Ubev^ tragen' Unvolllco-iamenlieiten in den zusammenwirkenden* Ober« fläshen' der tagerrolle lerne nt e 43a und der inneren, und" aus se·=· ren. lauf ringe 37 und 31 ©inen Teil des Drehmoments _? das auf den äusseren Laufring 31 ausgeübt ist, auf den imieres oder angetriebenen Laufring 37ο Mit Hilfe des Wellenadaptoi^i. 5S-wird dieses Drehmoment wiederum vom -inneren Laufri..dg auf die tfelle 33 übertragene, Damit ist ein© Messung· "des auf' die <,^relle 33 ausgeübten Drehmomente ein Anaeianeh ä<ss übertragenen 'Drehmoments und damit der UnvollkoFMeril!.9atwß: des Prüflägerso _ ■

Daa auf äie Walle 33 übertragene 'Drelimoment wird mit Hilfe eines Di'ehhemmsyateas gesfessn_? das eine 8er\"O^Seh3.aufö 'mit einem als Gansses-Zmit 50 beaeiohnetGri Sighalgeiiorato::-'· nuß. einen^als Ganzes mit' 51 beäeiöhneten'Iire'limomentgen'Si.'atbr;·. aufweist, Figo 3 zeigt eine Ansieht des Drehmomeatgac.ex-atcsrf) e^tapreoheiiiä-'äer"Linie ·3**$- -der J¹Ig₀ Io -Da-äer JJ nerator und der Signalgener-atör -i.a-"inr<itm ■ iconstrulrfcltris-j aufbau Mejatisoli-sind'j so genügt" die'isnisxoiit dee

Die beiden u-ener-itoren haben je ein S das in Signalgenerator mit· 52 und im mit 53' bezeicliaet'i-sto Biese Eoter&a sind in koaxialer: Symmetrie auf der \/e'lle 33 befe'atigt.» Die Welle wird ?erwendet _?. um "das übertragene "■'Drelimoment von dem angetrisb.:ii:'?i\ '.

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Laufring auf die Generatorrotoreji au übertragen,* Die Rotoren sitzen auf der Welle auf den Schultern_f die durch den groesea Durchmeoserteil 56 und die kleinen Durchmesserteile 54 und 55 der Welle 33 gebildet sind ο iait Hilfe von Schrauben 57 sind die motoren gegen diese Schultern angepresst

Die beiden Generatoren weisen fernerhin einen -Stator auf _? .der für den oignalgenerator mit 58 und für den Drehmomentgenerator mit 5y bezeichnet ist₀ Die einzelnen Statoren sind mit dem S-ehau.se 10 so befestigt_? dass sie mit dem augehörigen Üotorelement zusammenwirlceno

Aueh hier ist die koaxial© Anordnung der Hotoren 52 und 53 in Beaug auf die Welle 33 deswegen vorgenomaen, um eine gleiche Gewichtsverteilung um die v/ellenaohse und damit ein minimales Trägheitsmoment der sich drehenden Ί'«;:Γ. 3u erreißhen«

Es 3ei darauf hingen ie s en _s, dass- eine derartige Anoräaung .der We llenaubehör teile im ganzen'Ins tr umerit vorhanden, ists Um die Drehmoment^mcssfunlrtion £;eiaä3B_:der vorliegenden Erfindung auszutiben,kana eins Vielzahl vor. iiignal» und DrehmomenteieneratOrsn verwendet werde.a_r Btrl = spiclsweise sind derartige Signal— und Dtehmomentge..ic:?a%-":?' ι iia iiapitel 10 mit dem OJitel "Rotary Inductors" in K:e,ok}y-^y: v "Coaponent Land book", YqIo 17 des Massachusetts Instituts ;..' Sechnoiogy üadiation Laboratories Series beschriebene

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Die Messung des der Welle 33 aufgedrückten übertrat . genea Drehmoments wird durcii die Signal» und Drehmomentgeneratoren in der folgenden weise bewirkte Sowohl- der üignaXgenerator als auch der Drehmomentgenerator'haben eine nullstellung oder eine neutrale. Steilung-,. wenn auf. sie kein Drehmoment ausgeübt vjirde Der Signalgciioratpr 50 kann ein. Ausgangs signal entsprechend und proportional der winkel Verdrehung seines Ep tors 52 erzeugen* Menxi daher, ein Dreh-■monent auf die ,«eile 33 mx Drehung dieser -,/eile, und damit auch des Itotoro 52 ausgeübt V7ird., so wird das !ungleich^ gewicht des üignalgenerators gestört und ein,Signal propoi'tional au der ./inlcelverdrehung- erzeugt &

Um dieses Ausgangs signal dem. Drehxaomentgenerator 51 aufzudrüoken₉ sind geeignete laittel vorgesehen Der-Dreh« Diomentgenerator kann nun ein Etlckführdrehmoment auf seinea HotOr 53 proportional dem 'Ausgangssignal des Üignalgenera'io; ausübeno Damit wird die vjelle 33 und damit der .liotor 52 aus der Hull-£age. solange verdreht, bis der Signalausgang des Drehmomentgeherators auf den lotor 53 ^&i-ⁿ "^ückf uhr— drehmoment ausübt,. das gleich tind entgegengesetat. au dem übertragenen ·Drehmoment is^:t* -

Die Gleichgewichtsstsllung der _t/elle oder das Ausgangs=-" signal vom üignalgenerator ist daher eine .Aniseige des Itäckf LLhrdrahLiOjjienta-, das seinerseits .gleich, dem ii.bertrag.enej% uieiit iüt_e üine ilessung des Ausgangssignals, stellt

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natürlich den einfachsten Weg der Anzeige des übertragenen Drehmoments dar» Eine derartige Messung gestattet auch die Verwendung einer iiegistriervorrichtungg um eine dauerhafte Aufzeichnung' der übertragenen Drehmomentcharakteristik des betreffenden»au prüfenden Lagers au erreichen,

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Mit dem iia.ua den Signal- und Drehmomentgeneratoren bestehenden Servo-Schlaufensy stein ist es möglich, die 3?ederkonatante k des Drehhemmsyatems durch Änderung der Erregung entweder des Drehmoments oder des oignalgenorators oder auch von beiden zu ändern«, Dieses üerkaal ist deswegen besonders vorteilhaft, \=?eil die Empfindlichkeit "dea'Prüf— instruments umgekehrt .proportional slit der Feder Icons tanteijk sich änderte Mne iiiiderung der Pederkonstantes^wirkt- also derart., als ob die Traf ins trume ntekpf iMlichlce it' be i der betreffenden Prüfung eines Lagers eingestellt Viirdo

In den i'ig» 1-5 ist eine bevorzugte Ausführungsforsi der Signal- und Drehmomentgeneratoron dargestellt _s die einen besonderen Vorteil bei Lägerdrehmosientprüfungen "auf« weist ο Ih diesem Äusfclhrurigobeispiel ist der Rotor aus mag*» netisierbarem Material» wie beispielsweise Welcheiseiij hergestellte 'Der iiotör ist nicht permanent magnetisiert und hat auch keine wicklungen,. Der Stator'ist "vorzugsweise'" aus Magnetblechsen' gebildet und"'hat-Vd^r symTaetriaeh angeord" ■nete^vorspr.ingeMe i*ole SQ_f die koßzentriöch-.-vjä. das --züge--- · hörige" ^;icO'toreleiaeat^: -angeordnet sind ο- -■"■■·-■■■"■■■■■"' .-■■"■-

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Der Rotor hat kreisförmige Endstücke 61, die jeweils im wesentlichen den Abstand zwischen den kitten Taenaehbarter Pole überspannen« Di© Polstirnflachen sind so ausgebildet, dass sieh ein genauerjgleichinässiger Luftspalt in j3esug auf die Sotoreriden ergibt*

In den iPigo 4 und 5 sind die Statarv/leklun^en des ' öi₀-n£il-,;enerutors und des Drehjaiomönt»GenerL<.tors in der bevoraugtejs jGrvo-Schlaufen-Ausführungsl'orm dargestellte Die dort gezeigten Stator-i/ickltin^en sind nur als Beispiel zu werten und zeigen nur die Grundlage für eine" Vielzahl von wickluii^ en j die für diesen äweek verwendet werden können und die im einzelnen in dem vorerwähnten. U«SeAo=- Patent Hr₀ 2_488 734 besehrieben sind» Die einzelnen Pole des Stators 58 des Signalgenerators 50 sind Jeweils mit ©inem Paar von Wicklungen ?0 und 71" versehene- Die beiden V/icklungen. sind mit getrennten Mn·=?· Gängen-veffbujttdea» die als Eingänge A und B bezeichnot sindo Entsprechend den Fig_e 4 und 5 iut die Richtung der magaetomotffirischen Sxaft nach innen dem )lotoy zu_s wenn sie durch die nit i bezeichnete Spule ausgeübt wird, und naoh aussen vom Hotor weg₈ wenn sie durch eine mit 0 bezeichnete Spul® ausgeübt ^vird_o Damit verstäricen sich die laagnetomotoriseheii Krfifte, die in den auf den vorspringenden" Polen 72 bsw₀ 73 an^eordne tan .acklotigen indusiort v/erden* wälirend die k-oni-binierte_flauf den Pol 72 ausgeübte elektromotorische Kraft

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in der Richtung entgegengesetzt zu der auf den Pol 73 ausgeübten elektromotorischen Kraft ist. Die iVieklungen auf den Polen 74 bzw» 75 sind derart gewickelt, dass sie sich aufhebendejmagnetomotßarische iCrafte erseugen_o Zum !Betätigen des Signalgenerators 50 wird den Klemmen A der Primärwicklung 70 eine Wechselspannung aufgedrückt» iienn der .lert dieser Erregungsspannung konstant gehalten wird, so ist das Auagaagssignal an den Hemmen. B der Sekundüraicklung 41 Hulls wenn der Eotor in seiner neutralen- oder HuIi-Steilung ieto Biese Mullstellung $ritt auf, wenn die Kanten der kreisförmigen Endstücke dea Rotors in den kitten der Statorpole angeordnet sind. Wenn dor Itotor bewegt wird, ändert sich die Grosse dea Ausgangs signals proportional der Winkelverdrehung de3 üotors aus seiner neutralen Stellung, Die Phase dieses Ausgangssignals unterscheidet sich um 180 Grad entsprechend der Hichtung der Winkelbewegung des üotors aus seiner neutralen Lage „

Bas Wicklungsifluster des Drehmonentgenerators 51 ist identisch mit dem des Signalgenerators 50» In diesem Fall ist jedoch die Erregerspannung eine Gleichspannung ucd wird den Zlemmea. 0 der Primärwicklung 76 aufgedrückte Der Eingang zu den Klemmen D der Sekundärwicklung 77 ist ebenfalls eine Gleich-Stromspannung» Das Drehmoment, da3 den itotor aus seiner neutralen stellung au bowegan versuchtj, ist proportional dor οϊ-öJse der der .Vicklung 77 aufgedruckten Spannung, wenn die der Wicklung 76 aufgedrückte Srregerspannung konstant

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gehalten wird» Die Bichtung dieses Drehmoments ändert sich ferner mit der Polarität der der Wicklung 77 aufge drückten Spannung,»

Die Betätigung der Servo-Schlaufe bei dieser besonderen Iföcklungsanordnung erfordert deshalb elektrische Verbindungsmittel, um das Wechselstroinsignal_g da3 am Ausgang der Spute 71 erscheint, in eine Gleichstromspannung umr zuwandeln« die proportional zu dieser ist_f und es muss dann diese Spannung der Spule 77 des Drehmoinentgenerators aufgedrückt vrerdeno Die Verbindimgsiaittel müssen auch zugleich die Phase des Wechsels tr omausgangsaignals des. üignal- ^enerctora erfühlen und eine Gleichstromspannung erzeugen, die die ricliti^e Polarität aufweist^ damit ein ilemndrehuionent auf den itotor 53 ausgeübt wird, das in seiner Hichtung entgegengesetzt aur Drehrichtving dos Ilotors 52 des Signalgenerators ist,,

Iia Blockdiagramm gemäss Figo 6 sind derartige .Verbindungsmittel dargestellt» Die urregerspannung wird dem Signalgenerator 30 von einem Oszillator 81 zugeführt, der sowohl in seiner Amplitude als Preauenz. steuerbar ist₀ Der Ausgang des Oszillators wird über einen Phasenschieber dem Erregungsverstärker 83 zugeführt, desäen Verstärkung steuerbar ist«, Die Verstärkung des ürregungaVerstärkers kann mit Hilfe eines "v/eciiselstrommessinstruments 84 gemessen werdeno Die Erregerspahnung wird dann den Eingangsklemmen A der Primärwicklung" dea Signalgenerators 80 ztigeführto ...

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Der Ausgang des Signalgenerators wird von den Klemmen B der Sekundärwicklung dem Ausgangsverstärker 85 zugeführt_f der ebenfalls eine Verstärkersteuerung hat ο Anschließend wird der Ausgang des Verstärkers 85 mit einem I?ühlde1bektor-Stromkreis 86 gekoppelt« Dieser Stromkreis hat die funktion» in Kombination mit einem Filter 87 einen Gloiehstromausgang zu'erzeugen, der proportional dem Wechselstromausgang des Verstärkers85 ist,und ferner in Kombination mit einem Bezugsver star lter 88 eine Polaritätsverschiebung des Gleichstromausgangs gemäss einer Phasenverschiebung des Einganges vom Verstärker 85 zu erzeugen» Die Batiart eines solchen Ftihldetektorstromkreises ist bekannt₀

Dieser Gleichstromausgang wird dann über einen Gleichstrom«=· leistungsverstärker 89 den Klemmen D der Sekundärwicklung des Drehmomentgenerators 90 augeführte -

hu die "Srre^erspannung den Klemmen 0 der Primärwick-1ΐΐη£ dos Drelnsoaentgenerators 90 &uzuführen₄ ist eine entsprechende Gleichstromquelle 91 vorgesehene Damit wird der Drehmomentgenerator von der Primärwicklung mit einem konstanten Gleichstrom und mit einen Gleiche troiaeingang zu der Sekundärwicklung versorgt, deren Grösoe und Polarität ein Drehmoment auf das Kotorelement des Drehmomentgenerators ausübt, das in dichtung entgegengasetat und gleich dem übertragenden drehmoiäenterzeugQnden Ausgangssignal des Signalgenerators istο

Die Einstellung des Stromes in der Gleichstromquelle BAD ORIGINAL _o ^

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91 des Drehmomentgenerators ergibt ein einfaches Mittel» um die 33rrogung des Drehmomentgenerators und damit die Pederkonotante Ic dea Systems zu ändern» Eine solche Minderung der Federkonstanten kann auch durch die Verstärker« steuerung des ErregungsVerstärkers 83 bewirkt werden» der die Weehselstromerregerspannung der Primärwicklung des Signalgenerators 80 lieferte - .

Die Anzeige des übertragenen Drehmoments geschieht durch eine Messung dee Ausgangs signals am Signalgenerator mit Hilfe eines Spannun^sregistrierinetruinentB 92_O 2ur Analyse der TJnvollkomiaenheiten_? die die Übertragung dea Drehmoments verursachen, ist ©in einstellbares Filter 93-vorgesehen« Wenn daher lediglich der Anteil des übertragenen Drehmoments erforderlich ist, der durch ünrundheit und Exzentrizität allein entsteht^ so kann daß einstellbare Pilter so eingestellt werden, dass nur das niedere Frequenzband des ganzen, übertragenen Drelmoment-ffrequenz» bereiches hindurch'-gelassen wird«. Auf diese -./eise können die einzelnen» zuii Drehmoment beitragenden Faktoren in ähnlicher Weise analysiert werden.

Die Atisf ührun^sf ormen der Signal- und DrehFiOmentgeneratoren_P wie sie hier dargestellt und beschrieben sind_f haben besonders günstige Eigenschaften in Verbindung mit einem Lagerdrehmomentprüfinstrument* Einmal ist die 3?ühlfähigk^it des Servo-Schlaufensystems auf eine Winkelverstellung unge·» fähr sechs Winkelsekundenj wodurch sich eine aussörordentliek

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grosse Empfindlichkeit ergibt, wie sie bei Lagerdrelimomentprtifungen erforderlich ist»

Zweitens iat es besonders wichtig» dass dieses Servo·» •-och!aufensy3tem unfähig ist, eine Längsbewegung zu erfühlen, Diea bedeutete dass die mechanischen Antriebs-» einheiten des Drehmomentprüf instruments» auch wenn sie nicht .yollkonmen hergestellt sind, keine lehlersignob .infolge Exzentrizität, Unrundheit usw., erzeugen könnon« Hierdurch wird die langwierige und teu2?g Bearbeitung ausgeschaltet ₉ die sonst notwendig ist, um die erforderliche Präzision sum Bedussieren dieser mechanischen fehler zu srreichen_P

Es aei darauf hingewiesen, dass jedoch durch Anzapfen der Wicklungen an anderen Stellen als denen im Beispiel im Zusammenhang mit dem kühlen und Jtlückführen von V/inkel·» aussehlägen der Signalgenerator entsprechend diesem System sich auch zur Messung von Längsfehlern in den mechanisches Antriebsbsueinheiten des Instruments eignet„ Somit kann der Signals©jG5S2?ator auch -verwendet werden, um die Welle und ihre Zubehörteile zum Fluchten au bringen» Ausaerdem ist a&ait ein kittel geschaffen worden, um die Lagergeometriefehler abzulesen, die vollständig vom Drelimomen'w getrennt sind·

Bei der Weiterentwicklung gemäss der vorliegenden Erfindung wurde festgestallt, daso das Servo-Schlaufensystem eine Tendenz hat₈ selbst zu schwingen, wodurch zum ϊβϋ die Drehmomentmessunsen Verschlechtert werden» Der-

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artige Schwingen können zweokmässig dadurch ausgeschaltet werden, dass ein einfaches mechanisches Dämpfmittel verwendet wird, wie es beispieleweise in einer bevorzugten Ausführungsform in Figo 1 dargestellt ist» Das.'Dämpfungsmittel weist einen Napf 25 auf, der an dem Gehäuse 10 befestigt ist und mit einer linearen,visfcosen Dämpfflüssigkeit gefüllt ist* Eine an der Welle 33 befestigte, zylindrische Verlängerung 26 dringt in diesen lapf ein₀ Dabei ist die innere Oberfläche der Verlängerung 26 und die innere Oberfläche der Wand 27 des Wapfes derartig dimen-

sioniert, dass sin Spiel von ungefähr 0_?25 mm zwischen diesen" verbleibt_o Die Dämpfung wird dadurch be- ■ wirkt₉ dass sich die Verlängerung relativ zu dem itevpf bewegt, und diese Dämpfung ist proportional der Geschwindigkeit Diese Dämpfungsart hat sich im Zusammenhang mit dor' 3rfin~ dung als besonders vorteilhaft erwiesene

In Figo7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in der diejenigen Teile, die mit denen der Hg₀ 1 identisch sind, mit gleichen Ziffern bezeichnet SlM„ In dieser Ausführungsform ist der Drehmomentgenerator 51 der Figo 1 durch einen l'orsionsdraht 100 ersetzt, der im wesentlichen mit der Achse der Welle 101 fluchtend angeordnet ist«, Das eine Ende des Torsionsdrahtes ist an d©r vVelle mit Hilfe eines Klemmringes 102 befestigte Das andere Ende des Sorsionsdrahtes ist am Gehäuse befestigte Äter l'orsionsdraht entwiekelt nun ein ic^ckführdrehmoment proportional der v/inkelverdrehungo Der 'üorsionsdr.aht 100 hat also die gleiche Funktion in dem Drehhemmsystem der Erfindung wie der Drehmomentgenerator 51 der Fig* Ij ^BAE

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Durch die Verwendung eines 'üorsionsdrahtes zur Entwicklung eines Raokfiüirdrehmomentes wird die Masse dar Welle erheblich herabgesetzte Hierdurch ergibt sich ein noch kleineres Trägheitsmoment und damit eine entsprechende Erhöhung der Resonanzfrequenz des Pzüfinstrumenten»

Der als Ganzes mit 50 bezeichnete Signalgenerator ist auch hier vorgesehen, um ein Ausgangssignal au erzeugen, das proportional der Verdrehung des Eotors ist₀ Infolge der Wirkung dea Toreionsdrahtes ist dieses Signal eine Anzeige der Grosse des Drehmomentes, das auf den inneren laufring des Prüflagere übertragen w urde ₀

Bei diesem Ausftlhrungsbeispiel sind erheblich weniger elektrische Hilfsmittel erforderlich als beim ersten AusfUhrun&sbeispiel nach Figo I₀ Dies rührt daher, dass der öignalgenerator nunmehr keine Doppelfunktion ausüben muss, nüiiilich sowoiil ein Eingangssignal an den Drehmomentgenerator als auch ein Ausgangssignal entsprechend der Grosse deB übertragenen Drehmoments ssu erzeugen^ sondern vielmehr iat lediglich diese letztere Punktion erfordernd:.-

Bei dem Aasfülirungsbeispiel unter Verwendting eines l'orslo.civ drahtes brauchen zusätzliche Dämpfmittel gemä3s ü'igd niob;· verwendet werden^

Es eei darauf hingewiesen_g dasa auf der V/eile 101 keine Möglichkeit zur Aufnahme eines Kalibriergewiohtes vorharc.cj. ist (s.42 der l?ig_el)_e In Ü?igo7 ist ein anderes System zvc? Ausübung einer bestimüiten Achsiallast auf aae Prüflager

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vorgesehen, bei dem das v/ellenträgheitsmoment dadurch herabgesetzt ist, .dass die Masse dieses Gewichtes ausgeschaltet v7ird. Am Gehäuse ist hier eine flüssigkeitsdieiit© Kammer 104 mit Hilfe einer abgedichteten Wand 105 vorgesehen. Mit Hilfe einer Gegenmatter 107 und eines O-Singes 108 ist am Gehäuse um seinen Umfang ein seitlich angeordnetes Diaphragma 106 aus flexiblem Material flüssigkeitsdieht angeordnet,, Über eine flüssigkeitsdichte öffnung in der viand 105 ist der Torsionsdraht 101 Bit dem Diaphragma verbunden« Ferner ist durch das Gehäuse hindurch ein Kanal 109 vorgesehen» um ein© .Druckflüssigkeit in die Kammer einaufuhren, und zwar vorzugsweise Druckluft« Auf diese Weise äMert die Anwendung des Druckfluiduma die Lage des flexiblen Diaphragmas entlang der Achse der WeIIe₉ wodurch die auf den Torsionsdraht um die WqIIg ausgeübte Druckkraft geändert wird* Die auf das Lager ausgeübte Drucklast kann daher einfach in der Weis«; geändert werden, dass der in der Kammer vorhandene J¹IUss5.ß*Tßi £ druck eingestellt wird₀

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1· Messgerät zum Prüfen des Lagerdrehmoments eines einen Innen— und AuQenlaufring mit dazwischen angeordneten Rollementen aufweisenden Lagers mit einem Gehäuse„ in dem das Lager drehbar angeordnet ist_e dadurch gekennzeichnet, daß eine den Außenlaufring antreibende Antriebsvorrichtung und eine mit dem Innenlaufring rerbindbare im Gehäuse drehbar gelagerte Übertragungswelle vorgesehen sind, mit der eine ein Rückfuhrdrehmoment ausübende !!torsionsvorrichtung und ein elektrischer Signalgenerator verbunden ist_s desaen Ausgang dem auf den Innenlaufring übertragenen Drehmoment entspricht und rl er vorzugsweise gegen Querverschiebung der Übertragungs-st}}.!«,· unempfindlich ist*

   2ο Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₉ Ληΐ eine Messvorrichtung zur Messung des Ausgangssignalg vorgesehen ist«,

   3ο Messgerät nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Torsionsvorrichtung in koaxialer Symmetrie zur Übertragungswelle angeordnet ist«

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   7ο März 1961

   4ο Messgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal^enerator in koaxialer Symmetrie zur Übertragungswelle angeordnet ist, wobei der Rotor dieses Generators auf der Übertragungewelle befestigt und.

   der Stator stationär im Gehäuse angeordnet sein kannο

   ο Messgerät nach einem der vorhergehenden Anspräche_p dadurch gekennzeichnetj daß als Torsionsvorrichtung ein Toraionsgenerator vorgesehen ist, dem das Auegangsaignal des Signalgenerators zugeführt wird, und daß eine Messvorrichtung zum Messen des Rückftthrdrehraoraentes des Drehmomentgenerators vorgesehen ist»

   6ο Messgerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» daß der Toraionegenerator in koaxialer Symmetrie zur Übertragungswelle angeordnet ist, wobei der Rotor dieses Generators auf der Übertragungswelle befestigt und der Stator im Gehäuse angeordnet sein kann«

   7ο Messgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet_s daß die Messvorrichtung Mittel zum Messen des Ausgan&asignsls mit einschließtο

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   7» Kars 1961

   8. Messgerät nach Anspruch. 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet» daß ein vorzugsweise einstellbarer Filteratroinkreis «wischen dem Signalgenerator und der Mess vorrichtlang vorgesehen ist.

   9ο Messgerät nach einem der Ansprüche 1 his A₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsvorrichtung ein Vorzugs«=· weise mit der Übertragungswelle fluchtender Torsione«- draht ist» dessen eines Ende mit der Übertragungswelle und dessen anderes Ende mit dem Gehäuse verbunden ißtο

   1Oo Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadaxch gekennzeichnet, dad eine Axialdruckvorrichtung Torgesehen ist₉ um einen Axialdruck auf die Übertragungswelle auszuüben«

   β Messgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle mit einem Diaphragma verbunden ist_t auf das zur Ausübung eines Axialdruckes ein Druckmedium wirken kann ο

   12« Messgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennaeiclmet, riaf< das Diaphragma eine Wand einer im Gehäuse angeordnete». _P an ein Druckmedium anachließbaren Druckkammer ist„

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   7. Mara 1961

   13o Messgerät nach Änäprueh 11 oder 12, dadurch gekernt-/ zeichnet, daß der.Toraionsdraht mit dem Diaphragma verbunden ist.

   Ho Messgerät nach .einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daS der Signalgenerator und voraugeweise auch der JCoriSionsgeäörätor eine gerade Zahl₉ jedoch mindestens viex »syjBmetriiöcisi und konzentrisch zum Rotor angeordnete.Pole und dar Rotor zwei diametral-, entgegengesetzte bogenförmige Endstücke aufweist, die die Abstände z^ißfMenaek: Mitten zweier benachbarter Pole ■ überbrücken₉ unddaö der Stator des Signalgenerätoxe eine solche Wicklung hat, daß ein_:Hulläusgangseignal in einer Hullstellung erzeugt wird, in der die Kanten der bogenförmigen Bndstücke in den Mitten der'Pol Stirnflächen sind» wobei der Torsionegenerator eine entsprechende Nullstellung aufweistο

   15» Messgerät nach einem der vorhergehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß auf der Übertragungswelle ein Rotor drehbar gelagert ist, der den Äußenlaufring umfaßt und trägt und der mit einer vorzugsweise konstanten (?.e~ echwindigkeit anfcreibbar ist ο

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   Jb ffteSiji-.'trr'j*, iia'i'.i eiiierp ler v-jrhox'gehenden Anapriiche_s da^ lu-,:h -» kci-,;^·· K'.uineti daß die 'Orregerspannung de3 Signal ,--.,tirifci-rii.,γη „ 'jtrri vorzugswei .·-β auch des Ty v«*-jr-ii«r lieh irft .

   geri-t aaefi einem der vorhergehenden Ansprüche?j, daiurch _t',eli';tinÄ*»xcb.net.) ciaß im Gehäuse zur Dämpfung ein tu! η J «j 9 te·; ο t-iAWfcvlae mit einer viskosen flüssigkeit iiei'UHtes iefäU vorgesehen ist_s in die ein in koaxialer Symmetrie auf der (Jbertragungswelle angeordnete^, beispielsweise zylindrisches Dämpf er el ein ent hineinragte

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