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Prilfstand zur Ermittlung der Kenndaten drehmomentübertragender Maschinenelemente
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Ermittlung der Kenndaten drehmomentübertragender
Maschinenelemente, wie Kupplungen, Wellengelenke, Riemen- und Kettentriebe oder
dergleichen.
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Derartige Prüfstände sind bereits in vielen Variationen bekannt geworden.
Sie dienen dazu, bei den erwähnten Maschinenelementen durch Brems-, Schwungmassen-,
Verspannungsversuche oder derg~leichen-die~wesentlichen Kenndaten dieser Maschinenelemente
zu ermitteln. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Prüfstände besteht darin,
daß sie jeweils nur für eine Versuchsart ausgelegt sind und in aller Regel auch
nur die Prüfung eines einzigen Maschinenelementes zulassen. Dadurch war es bisher
erforderlich,
für die Untersuchung unterschiedlicher Maschinen elemente
eine Vielzahl von unterschiedlich aufgebauten Pnifständen zu. verwenden, wobei noch
als weiterer Nach teil hinzukam, daß bei. der Untersuchunq mehrerer gleichartiger
Maschinenelemente entweder eine entsprechende Anzahl von Prüfständen bereitgestellt
werden mußte, oder daß die Untersuchungen sich über einen sehr langen Zeitraum erstrecken
mußten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile dadurch zu beseitigen,
daß ein einziger Prüfstand konstruktiv so ausgebildet ist, daß auf ihm die Untersuchung
aller Drehmomente übertragenden laschinenelemente möglich ist und daß gleichzeitig
jeweils mehrere der zu untersuchenden Maschinenelemente gleichzeitig geprüft werden
können.
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Cemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dan auf einem Untergestell
ein durch einen Motor angetriebenes Verteilergetriebe angeordnet ist, das mehrere
parallel zueinander angeordnete Ausgangsspindeln für den Antrieb der zu prüfenden.
Maschinenelemente besitzt.
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Durch eine derartige Ausbildung wird es zunächst mölich, eine der
Anzahl der Ausgangsspindeln entsprechende Zahl von Maschinenelementen gleichzeitig
zu untersuchen.
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Weiterhin schlägt die Erfindung vor, die Ausgangsspindeln im Abstand
von dem Verteilergetriebe in zusätzlichen Lagern zur Aufnahme radialer und/oder
axialer Kräfte zu lagern. Dädurch ist es nicht nur möglich, von dem Verteilergetriebe
selbst unerwünschte Kräfte fernzuhalten, die von den Masd-inenelementen auE die
Spindeln ausgeübt werden.
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Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung aber in ein faches Weise,
zwischen dem Verteilergetriebe einerseits-und den zusätzlichen Lagern andererseits
in die Ausgangsspindeln Drehmomentgeber, Dr@himpulsgeber, Drehomomentmeßeinrichtungen
oder dergleichen einzuschalten. Diese Einrichtungen werden durch die Anordnung der
zusätzlichen Lager von unerwünschten Kräften freigehalten, die sonst leicht das
Meßergebnis beeinflussen könnten.
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Das Verteilergetriebe selbst kann unterschiedlich ausgebildet sein.
Sein konstruktiver Aufbau ermöglicht es zum Beispiel, die einzelnen Spindeln in
einfacher Weise durch Zahnräder miteinander zu verbinden, so daß jeweils zwei aufeinanderfolgende
Ausgangsspindeln unterschiedliche Drehrichtung aufweisen. Durch die Anordnunq von
Zwischenrädern kann aber auch erreicht werden, daß alle Ausgangsspindeln gleiche
Drehrichtung aufweisen.
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Auch hinsichtlich der Drehzahlen der Ausgangsspindeln sind verschiedene
Varianten möqlich. So kann das Verteilergetriebe zum Beispiel so ausqebildet sein,
daß
alle Ausgangsspindeln mit gleicher Drehzahl umlaufen, es kann
aber auch so ausgelegt werden, daß sie unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Schließlich
kann das Verteiw lergetriebe aber auch als Schaltgetriebe derart ausgebildet sein,
daß bei konstanter Drehzahl des Antriebsmotors die Drehzahlen aller oder einzelner
Ausgangsspindeln schaltbar sind.
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Nach dem Vorschlag der Erfindung ist auf dem Untergestell im Abstand
vom Verteilergetriebe ein Vorqelegegetriebe angeordnet, das eine der-Anzahl der
Ausgangsspindeln entsprechende Anzahl von durchgehenden Wellen aufweist1 die den
gleichen Achsabstand wie die Ausgangsspindeln aufweisen. Auf diese Weise wird es
möglich, zwischen dem Verteilergetriebe, bzw. den zusStzlichen Lagern einerseits
und dem Vorgelegegetriebe andererseits die zu prüfenden Maschinenelemente anzuordnen
und diese mit den erforderlichen Meßeinrichtungen zu verbinden.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, das Vorgelegegetriebe in einzelne
Getriebe mit jeweils einer oder mehreren Wellen zu unterteilen. Gemäß der Erfindung
ist das Vorgelegegetriebe als Canzes oder die einzelnen Getriebe für sich auf dem
Untergestell schwenkbar und in Richtung
und quer zu den Achsen
der Ausgangsspindeln verstellbar. Dadurch wird es möglich, jeden gewünschten Abstand,
Achsversatz bzw. Winkelversatz zwischen dem Verteiler-und Vorgelegegetriebe einzustellen,
wie es für die Untersuchung der verschiedenen Maschinenelemente erforderlich ist.
Schließlich sind gemäß der Erfindung die einzelnen Wellen des Vorgelegegetriebes
untereinander durch Zahnräder oder dergleichen kuppelbar.
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In den Zeichnungen sind AusfUhrungsbeispiele der beschriebenen Erfindung
dargestellt. Die Abbildungen 1 bis 15 zeigen unterschiedliche Versuchsanordnungen
in mehreren Ansichten.
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In den Abbildungen 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Prüfstand dargestellt,
der aus dem Untergestell-l besteht, auf dem das Verteilergetriebe 2 mit dem angeflanschten
Motor 3 angeordnet ist. Das Verteilergetriebe 2 verlassen die Ausgangsspindeln 4,
die untereinander durch die Zahnräder 5 verbunden sind. Im Abstand vom Verteilergetriebe
2 sind die zusätzlichen Lager 6 angeordnet.
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Am anderen Ende des Untergestelles 1 befindet sich das Vorgelegegetriebe
7 mit den durchgehenden .Wellen 8.
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Auf diesen Wellen 8 befinden sich die Zahnräder 9. In dem dargestellten
Betsbl ist das Zahnrad 9 der
mittleren Welle 8 derart verschoben,
daß es ; nicht mit den beiden übrigen Zahnrädern 9 kämmt.
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Wie den Abbildungen 1 und 2 zu entnehmen ist, weist das Verteilergetriebe
2 insgesamt drei Ausqanqsspindcln 4 auf und das Vorgelegegetriebe 7 besitzt ebenfalls
drei durchgehende Wellen 8, die mit den Ausgangsspindeln 4 fluchten. Bei dem in
den Abbildungen 1 und 2 dargestellten Versuch werden nur die jeweils äußeren der
drei Ausgangsspindeln 4 bzw. Wellen 8 benutzt. An diesen äußeren-Aus-angsspindeln
4 ist zwischen dem Verteilergetriebe 2 und den zusätzlichen Lagern 6 je eine Drehmomentmeßnabe
10 eingeschaltet. Zwischen den zusätzlichen Lagern 6 und dem Vorgelegegetriebe 7
tragen diese Wellen je eine zu prüfende Kupplung 11 und am Vorgelegegetriebe 7 ist
je eine zu prüfende Bremse 12 vorgesehen. An ihren freien Enden tragen die beiden
äußeren durchgehenden Wellen 8 des Vorgelegegetriebes 7 die Schwungmassen 13.
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Ein mit diesem Versuchs aufbau durchzuführender Versuch kann etwa
wie folgt ablaufen: Zunächst sind die zu prüfenden Kupplungen 11 ausgekuppelt und
die Bremsen 12 gelüftet. Nach dem Anfahren des Motors 3 werden die Kupplungen ii
eingerückt, wodurch die Schwungmassen 13 auf die Drehzahl der Ausgangswellen 4 beschleunigt
werden. Dabei können die erforderlichen Kenndaten der zu prüfenden Kupplungen 11
ermittelt
werden. Anschlfeßend Werden die Kupplungen 11 wieder ausgerückt
und die zu prüfenden Bremsen 12 betätigt, wobei deren Kenndaten festgestellt werden
können.
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Die Abbildungen 3 bis-5 zeigen einen Versuchsaufbau, wie. er für die
Prüfung von Riemen- oder Kettentrieben erforderlich ist. Der grundsätzliche Aufbau
des Prüfstandes ist der gleiche wie bei dem Versuchsaufbau mit den Abbildungen 1-und
2. Im Gegensatz zu dem dort beschriebenen Prüfstand weisen jedoch hier das Verteiler-
und Vorgelegegetriebe je vier Au-s-gangsspindeln 4 bzw. durchgehende Wellen 8 auf.
Die Ausgangsspindeln 4 sind durch die miteinander kämmenden Zahnräder 5 untereinander
in der Weise verbunden, daß jeweils zwe-i aufeinanderfolgende Spindeln 4 unterschiedliche
Drehrichtungen aufweisen. Bei diesem Versuch sind jeweils die erste und dritte,'
bzw. -die zwei te und vierte Ausgangsspindel 4 durch einen Riemen- oder Kettentrieb
15 untereinander verbunden-. In eine der Ausgangs@pindein 4 eines jeden Riemen-
oder Kettentriebes ist ein Drehmomentgeber 14 eingeschaltet.
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Der Versuch läuft in der Weise ab, daß nach den Anfahren des Motors
3 mittels der Drehmomentgeber 14 ein Moment auf die Riemen-oder Kettentriebe 15
gegeben wird, wonach deren Kenndaten wie übertragbares Drehmoment, Drehzahl- bzw.
Geschwindigkeitsgrenze, Verschleiß, Alterung, Schlupf und dergleichen ermittelt
werden können.
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Mit dem Prüfstandsaufbau nach den Abbildungen 6 und 7 können zum Beispiel
elastische Kupplungen untersucht werden, wobei diese unter Verdrehspannung laufen
und einem Winkel-bzw. Achsversatz ausgesetzt sind. Der Aufbau des Versuchsstandes
entspricht im wesentlichen wieder dem oben beschriebenen. Das Vorgelegegetriebe
7 ist hierbei in zwei ein-zelne Getriebe unterteilt, die jedes für sich auf dem
Unterges tell 1 verschiebbar sind. So ist das eine Vorgelegegetriebe 7' derart quer
verschoben, daß sich zwischen den Ausgangsspindeln 4 und den Wellen 8 ein Achsversatz
ergibt. Das zweite Vorgelegegetriebe 7'' ist dagegen so geschwenkt, daß sich zwischen
den Spindeln 4 und den Wellen 8 ein Winkelversatz ergibt. Zwischen den Spindeln
4 und den Wellen 8 sind die zu prüfenden elastischen Kupplungen 16 eingeschaltet.
Die Zahnräder 9 sowohl des Vor gelegegetriebes 7' als auch des Getriebes 7'' kämmen
miteinander, so daß es möglich ist, durch Drehmomentgeber 14, die in jeweils eine
Ausgangsspindel 4 eingeschaltet sind, je zwei elastische Kupplungen 16 mit einem
Drehmoment zu beaufschlagen.
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Der in den Abbildungen 8, 9 und 10 dargestellte Versuchsaufbau entspricht
im wesentlichen wieder dem nach den Abbildungen 1 und 2. Dieser Prüfstandsaufbau
dient jedoch nicht zur Durchführung eines Schwungmassenversuches, sondern vielmehr
dazu, zu prüfende Kupplungen 11 abzubremsen,
um das Schaltmoment,
Jiaftmoment, Reibwerte und dergleichen zu bestimmen. Zu diesem Zweck sind im Gegensatz
zu dem Versuchs aufbau nach den Abbildungen 1 und 2 an den freien Enden der durchgehenden
Wellen 8 des Vorgelegegetriebes 7 je ein Bremszaum 17 vorgesehen, wodurch diese
Wellen 8 abgebremst werden können. Wie bei dem Versuchsaufbau mit den Abbildungen
1 und 2 sind die Ausgangsspindeln 4 mit Drehmomentmeßnaben 10 versehen.
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In den Abbildungen 11 und 12 schließlich ist eine Variante des Versuchsaufbaues
nach den Abbildungen 6 und 7 dargestellt. Dieser Versuchsaufbau dient zur Prüfung
von Gelenkwellen 18 unter Winkelversatz. Zu diesem Zwecke ist das Vorgelegegetriebe
7 quer zum Prüfstand verschoben und jeweils zwei nebeneinander liegende Wellen 8
des Vorgelegegetriebes durch die kämmenden Zahnräder 9 verbunden. Durch die Drehmomentgeber
14 können jeweils zwei nebeneinander liegende Gelenkwellen 18 derart mit einem Drehmoment
beaufschlagt und dadurch gegeneinander verspannt werden, daß im Dauerversuch ihre
Kenndaten ermittelt werden können.
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Eine letzte Variante eines mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand erzielbaren
Versuchs aufbaues ist in den Abbildungen 13 bis 15 dargestellt. Dieser Versuchsaufbau
dient dazu, ähnlich wie bei dem Versuch nach den Abbildungen
6
und 7 elastische Kupplungen 16 zu untersuchen. Im Gegensatz zum dortigen Versuch
werden jedoch mit dem Versuchsaufbau nach den Abbildungen 13 bis 15 die elastischen
Kupplungen 16 einer oszillierenden Beanspruchung unterworfen, wodurch deren Schwingungs-
und Dämpfungsverhalten ermittelt werden können.
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Bei diesem Versuchs aufbau weist das Verteilergetriebe 2 drei Ausgangs
spindeln 4 auf, von denen jedoch nur die mittlere benutzt wird. Auf dieser ist die
Kurbel 19 angeordnet, die über die Lenker 20 auf die Kurbeln 21 wirkt, die auf den
Wellen 22 befestigt sind,-die einerseits in den zusätzlichen Lagern 6 gelagert sind
und andererseits mit den durchgehenden Wellen 8 des Vorgelegegetriebes 7 verbunden
sind.
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Diese Wellen 22 tragen auch die zu prüfenden elastischen Kupplungen
16. An den Enden der durchgehenden Wellen 8 sind Schwungmassen 13 angeordnet.
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Beim Antrieb durch den Motor 3 werden über den Kurbeltrieb die Wellen
22 in oszillierende Bewegungen versetzt, wobei über die elastischen Kupplungen 16
die Schwungmassen 13 angetrieben werden. Beim Durchfahren eines bestimmten Drehzahlbereiches
mit dem Antriebsmotor 3 kann ermittelt werden, welche Eigendämpfung die Kupplungen
16 besitzen und bei welcher Schwingungszahl sie in Resonanz übergehen.
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Die beschriebenen Versuchsaufbauten zeigen, daß sich mit dem erfindungsgemäßen
Grundaufbau des Prüfstandes die verschiedensten Verauche durchführen lassen, wobei
immer jeweils mehrere Maschinenelemente gleichzeitig untersucht werden können.