DE1573455C - Verspannungsprufstand fur umlaufende Teile, insbesondere fur Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verspannungsprüfstand für umlaufende Teile, insbesondere für Getriebe, bei dem der zu prüfende Teil in einem in sich geschlossenen und durch ein Drehmoment verspannten Kreis angeordnet ist und dieser Verspannungskreis durch eine Antriebsmaschine von außen angetrieben wird.

Die obenerwähnten Verspannungsprüfstände dienen in erster Linie zum Prüfen von Getrieben. Man kann mit ihnen aber auch Gelenke, Gelenkwellen, Kupplungsteile oder ähnliche Teile prüfen. Bei den bekannten Verspannungsprüfständen wird nun im Verspannungskreis als Spannglied ein vorgespannter Drehstab, eine hydrostatische Verspannkupplung oder ein äquivalentes Glied verwendet. Es handelt sich dabei also im Grunde genommen um eine formschlüssige Verspannung mit Hilfe einer oder mehrerer Elastizitäten.

Diese bekannten Prüfstände haben mehrere Nachteile, die sich insbesondere beim Betrieb mit hohen Drehzahlen sehr störend bemerkbar machen. Zum ersten ist die Verspannung selbst nur mit einem erheblichen Aufwand und in schwieriger Montage herstellbar. Zweitens ändert sich das durch die Verspannung eingebrachte Drehmoment dadurch, daß z. B. in dem zu prüfenden Teil eine Abnutzung auftritt. Das ganze Prüfergebnis wird auf diese Weise verfälscht. Drittens — und dies scheint der schwerwiegendste Nachteil zu sein — entsteht auf diese Weise ein in sich geschlossener Schwingungskreis, der sich durch Störimpulse außerordentlich leicht zu Schwingungen anregen läßt und der auch durch Anbau eines Schwingungsdämpfers von außen nicht zu dämpfen ist.

Die Erfindung hat sich die Beseitigung der vorstehenden Nachteile zur Aufgabe gemacht. Ihr liegt als allgemeiner Gedanke die Überlegung zugrunde, im Verspannungskreis erfindungsgemäß ein kraftschlüssig wirkendes Spannglied anzuordnen.

Im einzelnen wird zur Lösung der gestellten Aufgäbe vorgeschlagen, daß als Spannglied im Verspannungskreis ein hydrodynamischer Kreislauf oder ein gleichwirkendes Schlupfglied angeordnet ist und daß im Verspannungskreis Übersetzungsmittel angeordnet sind, durch welche die beiden Teile des Schlupfgliedes mit einem vorbestimmten Schlupf zueinander antreibbar sind.

Hierbei wird im allgemeinen an einen konstanten Schlupf gedacht sein. Jedoch schließt dies nicht aus, daß von Fall zu Fall der Schlupf einstellbar — z. B. für verschiedene Versuchsreihen — oder letzten Endes auch regelbar vorgesehen sein kann. Auf jeden Fall ist mit der Wahl eines bestimmten Schlupfes auch das im Verspannungskreis auftretende Drehmoment bestimmt.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verspannungsprüfstand braucht zunächst einmal die Verspannung nicht vor jedem Versuch gewissermaßen formschlüssig hergestellt zu werden. Dadurch wird die Montage außerordentlich vereinfacht. Ferner bleibt das durch die Wahl des Schlupfes bestimmte Drehmoment so lange konstant, wie der Schlupf konstant bleibt, wobei allerdings eine gleichbleibende Drehzahl vorausgesetzt ist. Und schließlich wirkt der hydrodynamische Kreislauf als Schwingungsdämpfer, und er trennt gewissermaßen den Verspannungskreis in einen Strang auf, der — falls es erforderlich sein sollte — durch einen zusätzlich angebrachten Schwingungsdämpfer gedämpft werden kann. Darüber hinaus ergibt sich noch der überraschende Vorteil, daß nunmehr mit einem solchen erfindungsgemäßen Prüfstand auch Teile geprüft werden können, die ein- und ausrückbar sind.

Wenn man bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand den Schlupf sehr klein wählt, so ist der hydrodynamische Kreislauf sehr starr und läßt einen Teil der Schwingungen durch. Außerdem wird dabei der hydrodynamische Kreislauf sehr groß. Wählt man dagegen den Schlupf groß, so wird zwar der hydrodynamische Kreislauf klein, jedoch die Verlustleistung steigt infolge des großen Schlupfes ebenfalls an. Die Schwingungsdämpfung allerdings wird dabei sehr gut. Für die Praxis bevorzugt die Erfindung aus den vorstehend genannten Überlegungen heraus die Wahl eines Schlupfes zwischen 5 und 10%.

Im allgemeinen wird man für den erfindungsgemäßen Prüfstand eine hydrodynamische Kupplung wählen. Bei konstantem Schlupf ist nun das von einer solchen Kupplung übertragene Drehmoment proportional zum Quadrat der Drehzahl. Insofern wird die im Verspannungskreis auftretende Leistung proportional zur dritten Potenz der Drehzahl. Es handelt sich also dabei um eine sogenannte »Propellercharakteristik«. Sollte eine solche in gewissen Fällen unerwünscht sein, so wird vorteilhafterweise ein in seiner Füllung regelbarer hydrodynamischer Kreislauf verwendet. Man hat es dann in der Hand, das Drehmoment im Verspannungskreis zu regeln.

l_m allgemeinen wird man daran denken, eine hydrodynamische Kupplung mit geraden Schaufeln zu verwenden. Dabei ist es dann völlig gleichgültig, ob die eine oder die andere Schale treibend ist. In manchen Fällen ist es aber zur völligen Unterdrückung von Schwingungen zweckmäßig, eine richtungsabhängige Kupplung einzubauen. Hierfür wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, 'daß im Verspannungskreis eine hydrodynamische Kupplung mit an sich bekannten vorwärts schräg gestellten Schaufeln an der treibenden Schale eingebaut ist. Eine solche Kupplung hat ganz verschiedene Übertragungsk-istungen, je nach ihrer Relativdrehrichtung. Eine eventuell in den Verspannungskreis eingeleitete Störung wird dadurch sofort unterdrückt.

Will man Teile untersuchen, die starke Schwingun-' gen erzeugen, so genügt unter Umständen die Dämpfung einer mit 10 %> Schlupf arbeitenden hydrodynamischen Kupplung nicht mehr. Eine Vergrößerung des Schlupfes ist bei einer Kupplung in~ folge des sich dann stark verschlechternden Wirkungsgrades nicht gut möglich. Für diese Fälle wird dann vorteilhafterweise der Einbau eines hydrodynamisehen Wandlers vorgeschlagen. Dieser kann ohne weiteres so ausgelegt werden, daß er z. B. bei 30 %> Schlupf nur noch 10 bis 12% Verlustleistung aufweist. Zudem hat ein solcher Wandler — sofern er nach dem Trilok-Prinzip aufgebaut ist — eine ganz ausgeprägte Richtungscharakteristik.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung dienen als Übersetzungsmittel die im Verspannungskreis angeordneten Vorgelege zwischen Hauptwelle und Nebenwelle. Bei einer anderen Ausführungsform kann jedoch das oder können die zu prüfenden Getriebe selbst als Übersetzungsmittel dienen. Hierbei ist als Hauptwelle im allgemeinen diejenige Welle bezeichnet, welche von außen angetrieben wird. Da-

bei ist es an sich gleichgültig, ob das Spannglied und die zu prüfenden Teile in der Haupt- oder der Nebenwelle angeordnet sind. Im allgemeinen wird man daran denken, das Spannglied in der Hauptwelle anzuordnen und die zu prüfenden Teile in der Nebenwelle zu montieren.

Einzelheiten der Erfindung werden im Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 den Aufbau eines Verspannungsprüfstandes im Schema und

F i g. 2 das Beschaufelungsschema einer hydrodynamischen Kupplung.

Nach F i g. 1 werden von einer Antriebsmaschine 10 durch eine Hauptwelle 11 ein Vorgelegegetriebe 12 und die Primärschale 13 einer hydrodynamischen Kupplung 14 angetrieben. Das Vorgelegegetriebe 12 treibt eine Nebenwelle 15 an, in welcher die zu prüfenden Getriebe 16 und 17 sowie ein Drehmomentmesser 18 angeordnet sind. Ein weiteres Vo'rgelegegetriebe 19 treibt auf einen Teil 11a der Hauptwelle zurück, der seinerseits mit der Sekundärschale 20 der hydrodynamischen Kupplung 14 in Verbindung steht.

Die gesamte Übersetzung der Vorgelegegetriebe einschließlich der zu prüfenden Getriebe wird nun so gewählt, daß an den Teilen 11 und 11a der Hauptwelle eine Drehzahldifferenz auftritt. Die beiden Schalen 13 und 20 der hydrodynamischen Kupplung laufen daher mit einem bestimmten Schlupf. Bei einer bestimmten Antriebsdrehzahl ist diesem Schlupf ein ganz bestimmtes Drehmoment zugeordnet, so daß der ganze Verspannungskreis — der aus den Teilen 13,11,12,15,17,17,19,11 α und 20 besteht -—■ unter einem bestimmten Drehmoment umläuft. Hierbei ist es an sich gleichgültig, weiche Schale der hydrodynamischen Kupplung 14 die schneller laufende Schale ist. Dabei ist allerdings vorausgesetzt, daß die Kupplung an beiden Schalen mit geraden Schaufeln versehen ist.

Die Gesamtübersetzung zwischen den Teilen 11 und 11 α der Hauptwelle kann in der verschiedensten Art und Weise erreicht werden. Wenn z. B. die zu prüfenden Getriebe 16,17 im direkten Gang laufen oder andere Teile zu prüfen sind, wie z. B. Gelenke, die keine Drehzahldifferenz ergeben, so wird die Übersetzung allein in den Vorgelegegetrieben 12 und 19 oder in einem von ihnen hergestellt. Andererseits ist es durchaus möglich, auch die zu prüfenden Getriebe 16 und 17 oder zumindest eines von ihnen zur Erzeugung dieser Übersetzung mit heranzuziehen. Darüber hinaus wäre es noch denkbar, eines oder beide der Getriebe 12 und 19 nicht als Vorgelege, sondern als Schaltgetriebe auszubilden, so daß man verschiedene Übersetzungen mit ihnen einstellen kann.

Die hydrodynamische Kupplung 14 dient als Spannglied für den Verspannungskreis. Sie bewirkt jedoch keine starre formschlüssige Verspannung, sondern tritt immer erst dann in Wirkung, wenn der Verspannungskreis vom Antrieb 10 angetrieben wird. Durch die hydrodynamische Kupplung 14 werden die Schwingungen im Verspannungskreis unterdrückt, und zwar um so besser, je größer der Schlupf in der Kupplung ist. Die Kupplung.14 teilt gewissermaßen den in sich geschlossenen Schwingungskreis auf in einen Schwingungsstrang. Dieser kann — falls es erwünscht sein sollte — noch dadurch zusätzlich gedämpft werden, daß ihm ein weiterer Schwingungs-

dämpfer 21 zugeordnet ist. Dieser ist im vorliegenden Fall z.B. beim Vorgelege 19 an die Wellella angeschlossen.

Für eine noch bessere Unterdrückung der Schwingungen im Verspannungskreis kann man die hydrodynamische Kupplung 14 nach F i g. 2 mit vorwärts schräg gestellten Schaufeln versehen. Diese Schaufelstellung ergibt bekanntlich eine verschiedene Übertragungsfähigkeit, je nachdem, welche Schale der Kupplung die treibende ist. Im Normalfall und bei entsprechender Auslegung der Gesamtübersetzung wird z. B. die Primärschale 13 die antreibende sein. Die Sekundärschale 20 läuft dann normalerweise um den Schlupf langsamer um. In diesem Fall ist die Übertragungsfähigkeit groß. Wenn nun beim Auf-

ao treten einer Drehschwingung ganz kurzzeitig die Sekundärschale 20 schneller wird als die Primärschale 13 — was beim Aufschaukeln einer Schwingung leicht eintreten würde —, sinkt die Übertragungsfähigkeit der Kupplung 14 auf einen Betrag ab, der nur einen Bruchteil des ursprünglichen Betrages ausmacht. Auf diese Weise kann jede auftretende Schwingung noch zusätzlich gedämpft werden. Eine andere Möglichkeit für eine bessere Dämpfung besteht darin, daß. man an Stelle der hydrodynamischen Kupplung 14 einen hydrodynamischen Wandler an sich bekannter Bauart einsetzt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verspannungsprüfstand für umlaufende Teile, insbesondere für Getriebe, bei dem der zu prüfende Teil in einem in sich geschlossenen und durch ein Drehmoment verspannten Kreis angeordnet ist und dieser Verspannungskreis durch eine Antriebsmaschine von außen angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannglied im Verspannungskreis ein hydrodynamischer Kreislauf oder ein gleichwirkendes Schlupfglied angeordnet ist und daß im Ver-Spannungskreis Übersetzungsmittel angeordnet sind, durch welche die beiden Teile des Schlupfgliedes mit einem vorbestimmten Schlupf zueinander antreibbar sind.

   2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Kreislauf in seiner Füllung regelbar ist.

   3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verspannungskreis eine hydrodynamische Kupplung (14) mit an sich bekannten vorwärts schräg gestellten Schaufeln an der treibenden Schale angeordnet ist.

   4. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Übersetzungsmittel die im Verspannungskreis angeordneten Vorgelege (12,19) zwischen Hauptwelle (11,11 α) und Nebenwelle (15) dienen.

   5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Übersetzungsmittel das oder die zu prüfenden Getriebe (16;

   17) selbst dienen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen