DE1648542C3

DE1648542C3 - Meßverfahren zur Bewertung von Wälzlagern

Info

Publication number: DE1648542C3
Application number: DE1648542A
Authority: DE
Inventors: Eduard Andrejewitsch Krentsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-12-16
Filing date: 1967-01-25
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE1648542A1; DE1648542B2; GB1158735A; FR1605154A

Description

w. — — und φ₂ = —

(O₃ O)₃

ausgerechnet wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an sich bekannte Meßumformer (4, 5) für die Messung der Winkelgeschwindigkeiten (ω₄ bzw. ru,) der Wälzkörpermittelpunkte und der Wälzflächen und eine elektrische Meßschaltung (6) zur Ermittlung der Gleitmaße (^₁ bzw. φ₃) aus dem Verhältnis der gemessenen Winkelgeschwindigkeit (f;j₄ bzw. (D₁) der Wälzkörpermittelpunkte zu der theoretischen Winkelgeschwindigkeit (<o₃) im gleitungslosen Fall.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (6) zur Ermittlung des Gleitmaßes (<//, bzw. φ₂) eine Selbstluslöseschaltung und mindestens zwei an je einen Meßumformer (4, 5) angeschlossene Zählkanälc hat, die jeweils aus der Reihenschaltung (12, 12') einer Torschaltung einer Phasenumkehrstufe (13, 13') und eines Zählers (14, 14') bestehen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge-

45 Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zur Bewertung yon Wälzlagern in zusammengebauten Lagereinheiten unter Bestimmung der Relativgeschwindigkeit im Wälzlager.

Aus der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 79, Nr. 18, ist ein Meßverfahren zur Bewertung von Lagern bekannt, bei welchem auf einem Lagerprüfstand der Verbrauch an Kühlwasser und die Wassereintrittsund Austrittstemperaturen gemessen werden. Aus der

Differenz der Temperaturen wird die Verlustleistung von Wälzlagern ermittelt. In »Feinwerktechnik«, 63', Heft 1, wird eine theoretische Untersuchung des Zusammenhanges zwischen Reibungszahl und Umfangsgeschwindigkeit bei Querlagern beschrieben. Außer-

dem wird der Bewegungswiderstand an Gleitflächen bei minimalen Gleitgeschwindigkeiten und der Zusammenhang zwischen Haft- und Gleitreibung untersucht. In den »Escher Wyss-Mitteilungen«, Band 33, Heft 1 bis 3, wird ein Vergleich zwischen einem öllager und einem aerostatischen Gaslager gemacht, also ein Vergleich zwischen Lagern verschiedener Art. In »Hochfrequenztcchnilc und Elektroakustik«, Band 76, Heft 1, wird ein elektrisches Simulations-

modell für Reibungsvorgänge ganz allgemein beschrieben. .Aus »Wear«, 9 (1966), ist es bekannt, die Ursachen für Gleit- und Rollreibung in Hinsicht auf Verschleißerscheinungen zu untersuchen. Da eine Oxidschicht Adhäsion verhindert und einen elektrischen Isolator darstellen kann, wird über die Messung des elektrischen Widerstandes zwischen zwei Reibungsflächen von Stahlkugeln zwischen den Reibungsursachen unterschieden. Diese Einrichtung dient zur Messung des Kontaktwiderstandes und der Zeit der Kontgktgabe.

Bei diesen bekannten Einrichtungen werden jedoch nur theoretische Untersuchungen der Lagerreibung auf Prüfständen beschrieben. Untersuchungen zusammengebauter Lagereinheiten im Betrieb sind hiernach nicht möglich.

Es ist außerdem bekannt, Reibungsmomente von Lagern aus Drehzahländerungen bzw. Winkelgeschwindigkeitsänderungen zu bestimmen. Verfahren und Vorrichtungen dazu sind beschrieben in »ATM-Blatt Z 733-7, Lieferung 234, Juli 1955; m »Schmiedel: Prüfung der Elektrizitätszähler« (1951), 4. Aufl.; in »Feingerätetechnik«, 11. Jahrgang, Heft 7; in »Industrie-Anzeiger«, Nr. 74 (1960). Es ist hiernach jedoch nicht möglich, die Reibungsmomente für Wälzlager für konstante Antriebswellen Winkelgeschwindigkeiten zu bestimmen.

Es sind auch Meßverfahren zur Bewertung von Wälzlagern in zusammengebauten Lagereinheiten bekannt. Dabei werden zur Bewertung die Schwingungen oder Geräusche, die während des Betriebes der Lagereinheit entstehen, ermittelt (z.B. Babin, L. B., »Über die Bewertungsmöglichkeiten von Motorlagern an Hand des Schwingungsspektrums«, Iswestija wysschich utschebnych sawedenij, Abschnitt »Maschinenstrojenije«, Nr. 7, S. 72 bis 79, Wolkow, P. D., »Welligkeit der Rillen der Innenringe und ihr Einfluß auf das Geräusch der Wälzlager«, Nautschnotechnitscheskij sbornik«, Lagerindustrie, ZINTI-MASCH, Nr. 3, S. 10 bis 14, 1960; Tschudnowski, A. D., Ausländische Universal- und Sonderapparatur zur Messung und Überwachung der Geräusche in Wälzlagern«, Nautschno technitscheskij sbornik, Podschipnikowaja promyslennost (Lagerindustrie) Nr. 4, S. 61 bis 69, i960).

Dabei werden jedoch auch lagerfremde Schwingungen und Geräusche mit registriert, die durch andere Teile der Maschine verursacht werden, in welcher sich die zu untersuchende Lagereinheit befindet, was auf Kosten der Genauigkeit geht.

Es sind außerdem Einrichtungen zur Bewertung von Wälzlagern bekannt, bei weichen die Größe des Reibungsmomentes ermittelt wird (z.B. Apirin, B. S., Rodin,L. B., »Gerät zur Überwachung des Reibungsmomentes in Kugellagern«, Nautschnotechnitscheskij sbornik, »Podcchipnikowaja promyschlennost«, Z1NTIMASCH, Nr. 2, S. 35 bis 40, 1962; Sacharow, Ju. I., Isajcw, W. A., »Gerät zur Messung des Geräuschmomentes in Wälzlagern«, Urheberschein der UdSSR, Nr. 116 016).

Diese Einrichtungen ermöglichen jedoch ebenfalls nur die Ermittlung der Haft- und Gleitreibur.gsmomente nach der Methode des Anlaufs oder nach der Methode des Auslaufs ohne Belastung, wobei die Lager in ein spezielles Gerät eingesetzt sind; sie bieten keine Möglichkeit, Wälzlager in zusammengesetzten Lagereinheiten unmittelbar im Aggregat während des Betriebes zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bewertung von Wälzlagern in zusammengebauten Lagereinheiten und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen,

die eine sichere Bewertung des einzelnen Wälzlagers .und darüber hinaus der ganzen Lagereinheit gestattet und.mit deren Hilfe sich ein eventuell auftretender Fehler nach Art und Ort bestimmen läßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

ίο gelöst, daß in dem zu untersuchenden Lager und in einem dem zu untersuchenden Lager entsprechenden Vergleichslager bekannter Güte die Verhältnisse (v, bzw. φ₂), die Gleitmaße, der tatsächlichen gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (ω₄ bzw. ω,) der

Wälzkörpermittelpunkte zu der Winkelgeschwindigkeit ((.J₃) der Wälzkörpermittelpunkte im gleitungslosen Fall miteinander verglichen werden.

Dabei ist es vorteilhaft, daß das vorgegebene Gleitmaß ((I₁) des Vergleichslagers durch Messung der

ao Winkelgeschwindigkeit ((U₁) der Wälzkörpermittelpunkte und der Winkelgeschwindigkeit (<w_s) mindestens einer Wälzflache des Vergleichslagers ermittelt wird.

Es ist auch vorteilhaft, daß die Winkelgeschwindigkeit(co₃) der Wälzkörpermittelpunkte des Vergleichslagers bei Betrieb ohne Gleitung aus den Nennmaßen des Vergleichslagers und aus der durch Messung bestimmten Winkelgeschwindigkeit (ω₂) einer Wälzfläche des Vergleichslagers berechnet wird.

Es ist vorteilhaft, daß zur Ermittlung des Gleitmaßes ((P₁) der Wälzkörper des zu untersuchenden Wälzlagers die Winkelgeschwindigkeit (ω₄) der Wälzkörpermittelpunkte und die Winkelgeschwindigkeit mindestens einer Wälzflache des zu untersuchenden Wälzlagers gemessen werden.

Es ist auch vorteilhaft, daß als Kriterium für die Bewertung, insbesondere für die fortlaufende Bewertung des zu untersuchenden Wälzlagers das Ver-

hältnis ψ= ^- oder die Differenz φ = φ_ι~φ., der

Gleitmaße

<Px

φ, — - und (D₂ = -

ausgerechnet wird.

Zur Bewertung von Wälzlagern wird vorteilhaft eine Einrichtung benutzt mit an sich bekannten Meßumformern für die Messung der Winkelgeschwindigkeiten (<u₄ bzw. ω,) der Wälzkörpermittelpunkte und der Wälzflächen und eine elektrische Meßschaltung zur Ermittlung der Gleitmaße (<p, bzw. φ.,) aus dem Verhältnis der gemessenen Winkelgeschwindigkeit ((O₄ bzw. ω,) der Wälzkörpermittelpunkte zu der

theoretischen Winkelgeschwindigkeit (ω.,) im gleitungslosen Fall.

Es ist vorteilhaft, daß die Meßschaltung zur Ermittlung des Gleitmaßes (71, bzw. 71») eine Selbstauslöseschaltung und mindestens zwei an je einen

Meßumformer angeschlossene Zählkanäle hat, die

jeweils aus der Reihenschaltung einer Torschaltung

einer Phasenumkehrstufe und eines Zählers bestehen.

Vorteilhaft enthält die Selbstauslöseschaltung zwei

Stcuertrigger und eine Koinzidenzschaltung, die mit

den Eingängen an den Meßumformer und den ersten Steuertrigger und mit dem Ausgang über eine zusätzliche Phasenumkehrstufe an den zweiten mit dem ersten Steuertrigger und den Torschaltung der

Zählkanäle verbundenen Steuertrigger angeschlossen ist.

Vorteilhaft ist zwischen der zusätzlichen Phasenumkehrstufe der Koinzidenzschaltung und dem zweiten Steuertrigger ein Koinzidenzzähler⁴ eingefügt.

Die Einrichtung zur Bewertung von Wälzlagern ist vorteilhaft mit einem an den Ausgang des zweiten Steuertriggers angeschlossenen Zeitrelais ausgerüstet.

Es ist vorteilhaft, daß die Se'ibstauslöseschaltung einen zwischen den Meßumformer und den Eingang der Koinzidenzschaltung über die Phasenumkehrstufe geschalteten Wälzkörperzahlteiler und vier Betriebsartumschalter aufweist, von denen der erste den Wälzkörperzahlteiler an den Eingang der Koinzidenzschaltung anschließt, der zweite den Zähleingang des ersten Steuertriggers vom Ausgang der Koinzidenzschaltung auf den Ausgang des zweiten Steuertriggers umschaltet, der dritte den Koinzidenzzähler an den Zähleingang des zweiten Steuertriggers anschließt und der vierte den Zähler des Zählkanals der Wälzflächenumdrehungszahl vom Eingang des zweiten Steuertriggers abschaltet.

Vorteilhaft besitzt die Meßschaltung der Einrichtung zur Bewertung von Wälzlagern zur Ermittlung des Gleitmaßes mindestens zwei Kanäle mit einer Reihenschaltung eines Impulserzeugers eines Integrators und eines Anzeigeblockes zur Mittelwertbildung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Meßschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung, im folgenden auch mit Block bezeichnet,

F i g. 2 das Schaltbild eines Meßumformers der Winkelgeschwindigkeit, im folgenden auch mit Geber bezeichnet, mit nachgeschaltetem Impulsgenerator,

F i g. 3 das Schaltbild eines Wälzkörperzahl-Teilers mit Dechirrriereinricht.mg,

F i g. 4 das Schaltbild eines Dual-Dezimal-Zählers,

Fig. 5 das Schaltbild einer Dechiffriereinrichtung und eines Digitalanzeigers,

Fig. 6 das Schaltbild eines Koinzidenzzählers,

F i g. 7 das Schaltbild eines Zeitrelais.

Bekanntlich entstehen Fehler in Wälzlagern gewöhnlich infolge der Verschlechterung des normalen Kontaktes zwischen den Wälzkörpern und den Wälzflächen, womit eine beträchtliche Veränderung der Gleitung verbunden ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Gleitmaß der Wälzkörper in bezug auf die Wälzfläche als Kriterium für die Bewertung des Wälzlagers betrachtet wird. Das Gleitmaß zwischen Wälzkörpern und Wälzflächen ist nicht nur abhängig von der Beschaffenheit der Bestandteile des Wälzlagers und seiner Schmierung, sondern auch vom fehlerhaften Einbau des Wälzlagers in die Lagereinheit sowie von Bcarbeitungsfehlcrn der Gegenstücke des Wälzlagers. Zum Beispiel verändert sich die Gleitung bei Schiefstellung der Ringe nicht nur in ihrer Durchschnittsgröße, sondern sie verändert sich periodisch in Ab- hängigkeit von der gegenseitigen Lage der Bestandteile des Wälzlagers zu verschiedenen Zeitpunkten.

Jc nach Art des Bcarbeitungsfehiers erfährt auch das Glcitmaß innerhalb einer Umdrehung eine gewisse Veränderung. Daher ist es wünschenswert, nicht nur den Mittelwert der Glcitung, sondern auch ihre Änderung in der Zeit zu kennen. Im Hinblick auf die Bewertung ist es zweckmäßig, sowohl die Größe als auch die Änderung des Verhältnisses oder der Differenz von gemessenem und vorgegebenem Gleitmaß in der Zeit zu betrachten.

Dabei ist zu bemerken, daß in Qualitätswälzlagern die Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Wälzkörper in bezug auf die der Wälzfläche bei der Entstehung der Gleilung nicht groß und höchstens 1 bis 2«/o ist.

Bei einem defekten Wälzlager ist diese Änderung beträchtlich größer, und nach ihrer Größe werden Art und Stelle des Fehlers bestimmt.

Das im folgenden vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Bewertung und Überwachung von Wälzlagern in zusammengebauten Lagereinheiten.

1. Man mißt in bestimmten Zeitabständen gleichzeitig Winkelgeschwindigkeiten der Wälzkörper-Mittelpunkte in bezug auf die Drehachse des zu prüfenden Wälzlagers (D₄. Die Zeitabstände werden dabei so gewählt, wie sie für die Ermittlung der periodischen Änderung der momentanen Winkelgeschwindigkeiten notwendig sind.

2. Unter Berücksichtigung der gemessenen momentanen Winkelgeschwindigkeiten der Wälzflächen und der Nennmaße der Lagerteile berechnet man die momentanen Winkelgeschwindigkeiten der Wälzkörper-Mittelpunkte ohne Gleitung nach der Formel

d■ cos β 2Ό

D + d-cosß 2Ό

wobei

ω, die momentane Winkelgeschwindigkeit der Wälzkörper-Mitlelpunkte in bezug auf die Drehachse des Wälzlagers ohne Gleitung;

W₂ die gemessene momentane Winkelgeschwindigkeit der einen Wälzfläche (des Außenrings für ein Radialwälzlager oder ein Kegelwälzlager);

w₅ die gemessene momentane Winkelgeschwindigkeit der anderen Wälzfläche (des Innenrings für ein Radialwälzlager oder ein Kegelwälzlager); D der Durchmesser des Kreises der Wälzkörpermittelpunkte (für Radial- oder Kegelwälzlager); d der Durchmesser des Wälzkörpers (mittlerer Durchmesser des Wälzkörpers für Kegelwälzlager) bedeutet und

β der Kontaktwinkel zwischen Kugeln und Ringen für ein Radialkugellager (die Hälfte des Kegelwinkels, den die Rollenachsen bei ihrer Drehung um die Achse des Kegelwälzlagers beschreiben).

Für Axialwälzlager ist cos β = 0, und die Koeffizienten bei den momentanen Winkelgeschwindigkeiten der beiden Wälzflächen machen 0,5 aus.

3. Für dieselben Messungszeitpunkte berechnet man die Verhältnisse φ_χ der gemessenen momentanen Winkelgeschwindigkeiten der Wälzkörper-Miltelpunkte mit Gleitung zu solchen ohne Gleitung nach der Formel

ψΐ =

(O₃

Bei defekten Wälzlagern unterscheidet sich dieses Verhältnis q<_v das sogenannte Gleitmaß, wesentlich von Eins. So z. B. ergibt sich bei einer Defekttiefe von etwa 0,01 mm und einer Defektfläche von etwa 15 mm² auf dem Innenring des Kugellagers Nr. 20i für das für das Gleitungsmaß <p, bei kleinen Belastungen ein Unterschied gegenüber der' Eins urr 16ⁿ/o. Das Glcitungsmaß kann sowohl größer all

auch kleiner als 1 sein, je nachdem, auf welcher der Wälzflächen die Gleitung geschieht.

4. Für ein Vergieichs-Wälzlager entsprechenden Typs und entsprechender Abmessungen erhält man, gleiche Arbeitsbedingungen vorausgesetzt, ein analoges, durch die Art des Lager? insgesamt vorgegebenes Verhältnis y._,:

"Ί

Hier allerdings beträgt die Abweichung des Gleitmaßes ψ₂ gegenüber Eins bei Änderung der Belastung und der Drehzahl im zulässigen Bereich nicht einmal 1 bis 2°/o.

5. Durch Vergleich des gemessenen und des vorgegebenen Gleitmaßes ermittelt man für jeden Messungszeitpunkt das Kriterium für die Bewertung und Überwachung des Wälzlagers

=& oder

Vi

Ausgehend von dem Mittelwert dieses Kriteriums schließt man auf Fehler der Wälzlagerteile und ihrer Schmierung; die Lokalisierung von Fehlern der Wälzlagerteile und Montagefehlern des Wälzlagers in bezug auf die gesamte Lagereinheit (Schiefstellungen, Axial-Verlagerungen) geschieht auf Grund des Wertes von ψ (größer oder kleiner als Eins).

Die Größe und die ArI der Änderung des Kriteriums (/ in der Zeit gestatten eine genauere örtliche Festlegung der Montagefehler des Wälzlagers, der Bearbeitungsfehler der mit dem Wälzlager verbundenen Teile und der Größen-Ungleichheit der Wälzkörper.

Die Winkelgeschwindigkeit der Mittelpunkte der Wälzkörper I (Fig. I) und der Wälzfläche des Wälzlagers 2 in einer zusammengebauten Lagereinheit 3 werden mit einer Einrichtung gemessen, die Geber 4,5 der Winkelgeschwindigkeiten der Mittelpunkte der Wälzkörper 1 und der Wälzfläche sowie einen Block 6 zur Ermittlung des Gleitmaßes enthält.

Als rotierende Wälzfläche wird der auf einer Welle 9 sitzende Innenring 7 des Wälzlagers 2 betrachtet; als Markierung dient eine Metallauflage 8 der Welle 9.

Als Markierung kann auch der herausragende Teil eines Keils, ein Schraubenkopf, eine Nut im Wellenkörper usw. dienen.

Der Block 6 zur Ermittlung des Gleitmaßes hat eine Selbstauslöseschaltung und zwei Zählkanäle, von denen der eine über einen Impulsgenerator 10 mit dem Geber 4 der Winkelgeschwindigkeiten der Mittelpunkte der Wälzkörper 1 und der andere über einen Impulsgenerator 11 mit dem Geber 5 der Winkelgeschwindigkeiten der Wälzfläche verbunden ist. Jeder Zählkanal stellt eine Reihenschaltung von Torschaltungen 12, 12', Phasenumkehrstufen 13, 13' und Zählern 14, 14' dar.

Die Selbstauslöseschaltung des Blocks 6 zur Ermittlung des Gleitmaßes schließt ein: einen Teiler 15 der Wälzkörperzahl mit einer Dechiffriereinrichtung 16, zwei Steuertrigger 17 und 18 und eine Koinzidenzschaltung 19, die mit ihren Eingängen an eine Phasenumkehrstufe 20, den Geber 5 der Winkelgeschwindigkeiten der Wälzfläche und den Stcuertriggcr 17 und mit ihrem Ausgang über eine Phasenumkehrstufe 21 an den mit dem Trigger 17 und den Torschaltungen 12, 12' der Zählkanälc verbundenen Steuertrigger 18 angeschlossen ist.

Die Einrichtung verfügt über einen Koinzidenzzähler 22, der über einen Schalter 23 an den Stcuertrigger 18 angeschlossen ist, und ein Zeitrelais 24, das mit den Rückstellungskreisen der Zähler 14, 14', 22, des Teilers 15 der Wälzkörperzahl und der Steuertrigger 17 und 18 verbunden ist.

Die Zähler 14 und 14' der Zählkanäle sind mit

ίο einer Anzeigetafel 25 und die Geber 4 und 5 mit einem Schleifen-Oszillographen 26 verbunden.

Mittels Jer Umschalter 27, 28, 29 und 30 kann die Einrichtung auf eine genauere Betriebsart umgeschaltet werden, wobei eine Kommutierung der Elemente der Sclbstauslöseschaltung erfolgt. Mittels des Umschalters 27 wird der Eingang der Koinzidenzschaltung 19 von der Phasenumkehrstufe 20 abgeschaltet, mittels des Umschalters 28 wird der Zähleingang 31 des Steuertriggers 17 vom Ausgang der Phasenumkehrstufe 21 auf den Ausgang des Steuertriggers 18 umgeschaltet. Der Schalter 29 schaltet den Zähleingang 32 des Steuertriggers 18 vom Ausgang der Phasenumkehrstufe 21 und schaltet ihn an den Schalter 23 an. Der Umschalter 30 unterbricht den Kreis »Zähler 14'—Steuertrigger 18«.

Bei dieser Betriebsart erfolgt die Zählung der Impulse, die bei Koinzidenz der Impulse an den Eingängen der Koinzidenzschaltung 19 durchgegangen sind, mittels der Zähler 14, 14', während die Koinzidenzen mit dem Zähler 22 gezählt werden.

Der Block 6 zur Ermittlung des Gleitmaßes ist mit zwei Kanälen zur Mittelwert-Messung versehen, die jeweils einen Impulsgenerator 33, 33', einen Integrator 34. 34' und einen Indikatorblock 35, 35' enthalten.

Die Impulsgeneratoren 33, 33' sind an die Geber 4 bzw. 5 der Winkelgeschwindigkeiten der Wälzkörpcr-Mittclpunkte und der Wälzfläche angeschlossen. Die Kanäle zur Mittelwert-Messung dienen einer groben Auswertung der zu messenden Größe.

Die F i g. 2 bis 7 zeigen Schaltbilder einzelner Einheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bewertung und Überwachung von Wälzlagern.

Als Geber 4 und 5 (Fig. 1) der Winkelgeschwindigkeiten sind Induktionsgeber vorgesehen, die aus einem Transistor 36 (F i g. 2) und einem LC-Kreis 37, 38 zusammengesetzte Hochfrequenzgeneratoren darstellen. Der Transistor 36 ist mit einem transistorisierten Verstärker (Trans-sior 39) und über ihn mit einem Detektor (Dioden 40. 41) verbunden. Als Ausgang des Gebers dient ein Kurzschlußstrom-Begrenzungswiderstand 42, an den der Impulsgenerator 10 bzw. 11 (Fig. 1) in Form eines Univibrators mit Transistoren 43, 44 (Fig. 2) ausgeführt angeschlossen ist.

Der Ausgang 45 des Univibrators ist an eine Torschaltung 12 bzw. 12' angeschlossen.

F i g. 3 zeigt das Schaltbild des Wälzkörperzahl-Teilers 15 mit der Dechiffriereinrichtung 16.

Der Teiler besteht aus fünf in einer Reihe geschalteten statischen Triggern 46, 47, 48, 49 und 5C mit dem Zähleingang 51.

Jeder Trigger ist aus Transistoren 52 und 53 zusammengestellt. Die Triggerung erfolgt über die Kollektoren, und das Rückstcllungssignal wird der Basen der rechten Transistoren, d. h. des Transistor 53 und der ihm entsprechenden Transistoren zu geführt. Der Wälzkörpcrzähltcilcr ermöglicht cini Teilung auf eine beliebige natürliche Zahl von

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bis 32. Das wird durch eine Kombination von positiven Rückkopplungen, die einen oder mehrere Trigger umfassen, gewährleistet.

Nachfolgend wird eine Tabelle der Kombination von positiven Rückkopplungen und die ihnen entsprechenden Teilungsoperationen angeführt.

Die Umschaltung der Rückkopplungen erfolgt durch die Schalter 54, 55, 56, 57, 58 und 59, die als Dechiffriereinrichtung 16 des Wälzkörperzählteilers 15 dienen. Die Anwendung eines solchen Drehkörperzählteilers ermöglicht es, Wälzlager mit der Anzahl der Wälzkörper bis 32, oder dem Vielfachen jeder natürlichen Zahl von 1 bis 32 zu kontrollieren.

Tabelle

Riickkopplungs- möglichkeiten	47	48	49	50
Ohne Rück kopplungen von 47 zu 46	4 3	O\ OO	16 12	32 24
von 48 zu 46	—	7	14	28
von 48 zu 46
	—	5	10	20
von 48 zu 47
von 49 zu 46	—	—	15	30
	—	—	11	22
von 49 zu 48
von 47 zu 46	—	—	9	18
von 49 zu 48
von 48 zu 46
von 49 zu 46	—	—	13	26
von 50 zu 46	—	—	—	31
von 47 zu 46
von 49 zu 48	—	—	—	17
von 50 zu 46
von 48 zu 46
von 48 zu 47	—	—	—	19
- von 50 zu 46
von 49 zu 46
	—	—	—	21
von 49 zu 48
von 50 zu 46
von 47 zu 46
	—	—	—	23
von 50 zu 46
von 48 zu 46
von 49 zu 46	—	—	—	25
von 50 zu 46
von 48 zu 46
	—	—	—	27
von 50 zu 46
von 49 zu 46
von 50 zu 46	—	—	—	25

Zum Beispiel bei der Verwendung der positiven Rückkopplung vom Ausgang des Triggers 49 (F i g. 3) zum Eingang des Triggers 46 oder 48 erhält man an den Triggern 49 und 50 eine Teilung auf 11 bzw. 22. Bei den positiven Rückkopplungen des Ausgangs des Triggers 48 mit dem Eingang des Triggers 46 bzw. 47, oder des Ausgangs des Triggers 50 mit dem · Eingang des Triggers 46 erhalt man auf dem Trigger 50 eine Teilung auf 19.

F i g. 4 zeigt die Schaltung einer der vier Dekaden des Dual-Pezimalzählers 14 (F i g. 1) der Wälzkörperzahl. Der Zähler 14' der Umdrehungszahl der Wiilzrläche ist analog ausgeführt. Die erste Dekade jedes Zählers ist an die Ausgänge der Phasenumkehrstufen 13 bzw. 13' angeschlossen. Die Dekade ist aus vier statischen Triggern 60, 61, 62 und 63 (Fig. 4) mit Verwendung der Rückkopplungen des Ausgangs des Triggers 63 mit den Eingängen der Trigger 61 und 62 zusammengestellt. Die Trigger bestehen aus Transiao stören 64 und 65, ihre Auslösung wird über die Kollektoren, und die Rückkopplung und die Rückstellung werden über die Basen der Transistoren verwirklicht.

In Fig. 5 ist das Prinzipschaltbild eines Diodendechiffrierers und eines Digitalanzeigers, der ein Bestandteil der Anzeigetafel 25 (Fig. 1) ist, dargestellt. Der Dual-Dezimal-Diodendechiffrierer 66 (F i g. 5) ist mit einem Dezimal-Oktal-Diodendechiffrierer 67, der auf jeder Horizontale eine gemeinsame Last 68 hat, vereinigt und mit seinen Eingängen 69 an die Ausgänge 60', 61', 62' und 63' (F i g. 4) angeschlossen. Der Digitalanzeiger ist als eine Achtelement-Elektrolumineszenz-Zeichenzelle 70 (F i g. 5) ausgeführt, deren Elemente jeweils an einen Block 74 angeschlossen sind.

Die Blöcke 74 besitzen im einzelnen folgenden Aufbau: Der Sperrschwinger 71 ist in den Kollektorkreis des Transistors 72 eingeschaltet. Die Basis des Transistors 72 ist mit dem Emitterkreis des Transistors 73 verbunden, der durch das Ausgangspotential des Dezimal-Oktal-Dechiffrierers 67 gesteuert wird.

Der Zähler 22 (F i g. 1) der Koinzidenzzahl besteht aus drei statischen Triggern 75, 76 und 77 (F i g. 6), von denen jeder aus den Transistoren 78 und 79 zusammengestellt ist. Die Auslösung der Trigger erfolgt über die Transistor-Kollektoren und die Rückstellung über die Basen der Transistoren. Die Ausgänge 75, 76 und 77 sind an die Lamellen des Umschalters 23 angeschlossen.

Das Zeitrelais 24 (Fig. 1) schließt ein: Transistoren 80, 81 und 82 (F i g. 7), in deren Kollektorkreisen Relais 83, 84 und 85 angeordnet sind, Kondensatoren 86 und 87, die über die Kontakte 83' und 84' der Relais 83 und 84 sowie die Kurzschlußstrom-Begrenzungswiderstände 88 und 89 an die Basen der Transistoren 81 und 82 und an die Speise quelle über die Widerstände 90 bzw. 91 angeschlossen sind. Der Eingang 92 des Zeitrelais ist an den Aus gang des Steuertriggers 18 (Fig. 1) angeschlossen.

Die Versorgungsspannung für die gesamte Anordnung beträgt 14 V.

Die Einrichtung zur Bewertung und Uberwachunf von Wälzlagern arbeitet folgendermaßen.

Betrachten wir zunächst diejenige Betriebsart, be der die Umschalter 27, 28, 29 und 30 die Stellung ] einnehmen.

Die Geber 4 und 5 der Winkelgeschwindigkeitei

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der Wälzkörper-Mittelpunkte und der Wälzfläche werden in der Nähe des Wälzlagers 2, das sich in einer zusammengebauten Lagereinheit 3 befindet, aufgestellt. Die Welle 9 der Lagereinheit 3 wird in Rotation versetzt. In Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und der Lage der Wälzkörper 1 bzw. der Metallauflage 8 auf der Welle 9 wird hierbei die Induktivität des LC-Kreises 37, 38 (F i g. 2) des Gebers 4 bzw. S verändert. Dadurch kommt eine Unterbrechung der Schwingungen des transistorisierten (Transistor 36) Hochfrequenzgenerators zustande. Das mit Hilfe des Transistors 39 verstärkte und durch die Dioden 40 und 41 gleichgerichtete Signal erscheint an dem Kurzschlußstrom-Begrenzungswiderstand 42 als ein negativer Impuls, der über den Kondensator 93 dem Eingang des Impulsgenerators 10 bzw. 11 (Fig. !) mit den Transistoren 43 und 44 (Fi g. 2) zugeführt wird.

Am Ausgang 45 der Impulsgeneratoren 10 und 11 (Fig. 1) erhält man nach Amplitude und Dauer geformte Impulse, die an die Eingänge der Torschaltungen 12, 12' der Zählkanäle, des Wälzkörperzahl-Teilers 15 und der Koinzidenzschaltung 19 gelangen.

Jeder am Ausgang der Impulsgeneratoren 10 bzw.

11 erhaltene Impuls entspricht einem am Geber 4 vorbeigegangenen Wälzkörper bzw. einer Umdrehung der Welle 9. Die Torschaltungen 12 und 12' sind gesperrt. Die Koinzidenzschaltung 19 ist in der Ausgangsstellung durch den Trigger 17 geöffne;, und der erste Impuls vom Impulsgenerator 11 passiert die Koinzidenzschaltung 19 und gelangt über die Phasenumkehrstufe 21 zu den Eingängen 31 und 32 der Steuertrigger 17 und 18. Der Trigger 17 kippt um und sperrt die Koinzidenzschaltung.

Der Trigger 18 kippt ebenfalls um, öffnet die Torschaltungen 12 und 12' der Zählkanäic und bereitet das Zeitrelais 24 vor. Das niedrige negative Potential, das sich am Ausgang des Steuertriggers 18 bildet, gelangt über einen Kurzschlußtstrom-Begrenzungswiderstand 94 (F i g. 7) an die Basis des Transistors 80, das Relais 83 spricht an und schließt mit den Kontakten 83" den Kondensator 86 an die Speisequelle an. Der Kondensator 86 wird aufgeladen.

Die der Zahl der an Geber 4 vorbeigegangenen Wälzkörper und der Umdrehungszahl der Welle 9 entsprechenden Signale der Impulsgeneratoren 10 und 11 (Fig. 1) werden den geöffneten Torschaltungen 12 und 12' über die Phasenumkehrstufen 13 und 13' den Zählern 14 und 14' zugeführt. Die Meßergebnisse werden ununterbrochen auf der Digitalanzeigetafel 25 angezeigt.

Der Zähler 14' der Umdrehungszahl der Wälzfläche hat einen Umschalter 95, mit dessen Hilfe die Meßgrenze vorgegeben wird, indem man ihn an den Ausgang einer der vier Dual-Dezimal-Dekaden des Zählers 14' anschließt. Somit wird der Zähler 14' ein Vielfaches von 10 abzählen.

Nach Erreichen der Meßgrenze gelangt das Signal des Zählers 14' über den Umschalter 95 an den Ein gang 96 des Steuertriggers 18 und kippt den letzteren um. Der Steuertrigger 18 sperrt die Torschaltungen

12 und 12' der Zählkanäle und schaltet gleichzeitig das Zeitrelais 24 ein. Dabei wird dem Eingang 92 (F i g. 7) des Zeitrelais ein hohes negatives Potential zugeführt. Das Relais 83 spricht an und schließt mittels der Kontakte 83' den Kondensator 86 an die Basis des Transistors 81 an. Der Kondensator 86 beginnt sich über den Widerstand 90 und über den Kurzschlußstrom-Begrenzungswiderstand 88 und den B.-.jis-Emitter des Transistors 81 zu entladen. Für die Entladungszeit dts Kondensators 86 hat das das Ansprechen des Relais 84 zur Folge. Die Entladungszeit wird durch den Widerstand 90 im Bereich 1 bis 10 Sekunden bestimmt.

Während dieser Zert werden an der Anzeigetafel 25 (Fig, 1) die Meßwerte als eine vierstellige Zahl,

ίο z. B. 3,548, fixiert; diese Zahl zeigt an, wieviel Wälzkörper während einer Umdrehung des rotierenden Innenrings 7 am Geber 4 vorbeigehen.

Das Relais 84 (Fig. 7) schließt den Kondensator 87 mittels der Kontakte 84" an die Speisequelle zum Aufladen an. Nach der Beendigung der Entladung des Kondensators 86 fällt das Relais 84 ab und schließt mit den Kontakten 84' den Kondensator 87 an die. Basis des Transistors 82 an. Hier beginnt die Entladung des Kondensators 87 über den Widerstand

so 91 und über den Kurzschlußstrom-Begrenzungswiderstand 89 und den Basis-Emitter-Kreis des Transistors 82. Als Folge davon spricht das Relais 85 an, das mit den Kontakten 97 die Rückstellungskreise der Zähler 14 und 14' (Fig. 1) der Zählkanäle und der Steuertrigger 17 und 18 für die Zeit der Entladung des Kondensators 87 schließt.

Zur Durchführung genauerer Messungen wird die Einrichtung mittels der Umschalter 27, 28, 29 und 30 (Fig. 1) auf die Betriebsart II eingestellt.

Das vom Geber 4 kommende Signal gelangt über den Impulsgenerator 10 an die Eingänge der Torschaltung 12 und des Wälzkörperzahl-Teilers 15.

Dabei wird im Teiler 15 mittels der Umschalter 54 bis 59 (Fig. 3) eine solche Kombination von positiven Rückkopplungen zwischen den Triggern 46 bis 50 des Teilers vorgegeben, daß ein Teilung auf eine der Wälzkörperzahl gleicher oder vielfacher Zahl ermöglicht wird. Vom Wälzkörper-Teiler 15 (F i g. 1) gelangt das Signal über die Phasenumkehrstufe 20 an den Eingang der Koinzidenzschaltung 19.

Das vom Geber 5 abgegebene Signal gelangt über den Impulsgenerator 11 an den Eingang der Torschaltung 12' und an den zweiten Eingang der Koinzidenzschaltung 19.

Die Torschaltungen 12 und 12' sind in der Ausgangsstellung gesperrt, die Koinzidenzschaltung 19 ist dagegen durch den Steuertrigger 17 geöffnet; bei Koinzidenz der von der Phasenumkehrstufe 20 und dem Impulsgenerator 11 kommenden Impulse wird am Ausgang der Koinzidenzschaltung 19 ein Signal erscheinen. Dieses Signal gelangt über die Phasenumkehrstufe 21, je nach der Stellung des Umschalters 23 entweder unmittelbar oder über den Koinzidenzzähler 22 an den Steuertrigger 18.

Falls an die Selbstauslöseschaltung der Koinzidenzzähler 22 angeschlossen ist, so wird das Signal von der Koinzidenzschaltung 19 nach so viel Impulskoinzidenzen an der Koinzidenzschaltung 19 an der Steuertrigger 18 gelangen, wie auf dem Koinzidenz zähler 22 eingestellt sind. Auf dem Letzteren kanr man 2, 4 und 8 Koinzidenzen mit Hilfe des Umschalters 23 einstellen, indem man den Umschaltei an einen der Trigger 75, 76 oder 77 (F i g. 6) an schließt.

Bei der erforderlichen Anzahl von Koinzidenzei am Eingang der Koinzidenzschaltung 19 (Fig. 1 kippt das von ihr abgegebene Signal den Steuer trigger 18 um, der die Torschaltungcn ^?2 und 12 de

registrieren. Das Zähleu wird so lange dauern, bis Das Kesu tai wi _p„_{r die} ^.

Tm Ausgang der Koinzidenzschaltung 19 ein zweites fixiertz. B^ Y)H*. 17,2) ^ _{dieses Ver}.

S^nal eLheint, das der folgenden Komz.denz von 5 '^f J^e^f _d ^e~herberechneten Verhältnissen zu Impulsen an den Eingängen der Koinzidenzschaltung Ja mis mit den betrachtet worden ist

19 entspricht. Dieses Signal kippt den Steuerträger 18 ve pleic^"' ^{so w}'^e _Verfahren zur Bewertung und um, der hierdurch die Torschaltungen 12 und 12 as vorgeschlage _{und die Eiim}chtung

sperrt und so das Zählen unterbricht und gleichzeitig ^rwachung^on S ^ _{VorteiU d ß}

den Steuertrigger 17 umkippt, so daß die Komzidenz- ₁₀ ^ seine ™^ir^ J_{aß die zu} untersuchende schaltung Wiesperrt wird. Außerdem gelangt das «« ^Sd»¹ auseSandergenommen werden muß Ausgangssignal des Steuerträgers 18 an den Eingang Lag^ere,nheu au ^B _{ntUaüve Anssage} gemach

des Zeiirelais 24 und bereitet es zur Arbeit vor. eine objekUv ^n-¹I _{ßetrieb>
über die Arbeit}

Auf der Anzeigetafel 25 erscheint wahrend einer wird über ein wau«e _eitsfähiekeit der ganzen

dufci d^da^es^rz;itre.⁸ais24 eingestellten Zeitspanne das _l5 ^^fö!^2^ über di?StdIc Meßefgebnis. Dann wird vom Zeitrelais 24 em Ruck- ^ "^^FeWers sowohl des Wälzlagers selber stellunlssignal an alle Zähler den Walzkorper-Teiler ^^eLente. und die Steuertngger abgegeben. r>i_P svstematische Verwendung dieser Methode hat

Bei dieser Betriebsart mißt die Einnchtung die Die ^1™™ _{γ t u daß} einem wegen Ver-

Zahlder am Geber 4 vorbeigelaufenen Wälzkörper *> ^^»^Α Zustandes von Lagerund die Umdrehungszahl des rotierenden Innennngs ^s~™_ftretenden Versagen von Maschinen

^t^:^^™^^ A werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßverfahren zur Bewertung von Wälzlagern in zusammengebauten Lagereinheiten unter Bestimmung der Relativgeschwindigkeiten im Wälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zu untersuchenden Lager und in einem dem zu untersuchenden Lager entsprechenden Vergleichslager bekannter Güte die Verhältnisse (g>j und <p₂), die Gleitmaße, der tatsächliehen gemessenen Winkelgeschwindigkeiten (ω₄ bzw. W₁) der Wälzkörpermittelpunkie zu der Winkelgeschwindigkeit (ω₃) der Wälzkörpermittelpunkte im gleirungslosen Fall miteinander verglichen werden.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Gleitmaß (φ*) des Vergleichslagers durch Messung der Winkelgeschwindigkeit (ω,) der Wälzkörpermittelpunkte und der Winkelgeschwindigkeit (ω₂) mindestens einer Wälzfläche des Vergleichslagers ermittelt wird.

3. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeit (ω₃) der Wälzkörpermittelpunkte des Vergleichslagers bei Betrieb ohne Gleitung aus den Nennmaßen des Vergleichslagers und aus der durch Messung bestimmten Winkelgeschwindigkeit (ω₂) einer Wälzfläche des Vergleichslagers berechnet wird.

4. Meßverfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Gleitmaßes (<?,) der Wälzkörper des zu untersuchenden Wälzlagers die Winkelgeschwindigkeit (ω₄) der Wälzkörpermittelpunkte und die Winkelgeschwindigkeit mindestens einer Wälzfläche des zu untersuchenden Wälzlagers gemessen werden.

5. Meßverfahren nach Anspruch 1 bis 4, da-' durch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Bewertung, insbesondere für die fortlaufende Bewertung, des zu untersuchenden Wälzlagers das

Verhältnis ψ — -^φ' oder die Differenz φ — φ_χ — φ_ο der Gleitmaße

kennzeichnet, daß die Selbstauslöseschaltung zwei Steuertrigger (17, 18) und eine Koinzidenzschaltung (19) enthält, die mit den Eingängen an den Meßumformer (5) und den ersten Steuertrigger

(17) und mit dem Ausgang über eine zusätzliche Phasenumkehrstufe (21) an den zweiten mit dem. ersten Steuertrigger (17) und den Torschaltungen (12, 12') der Zählkanäle verbundenen Steuertrigger (18) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zusätzlichen Phasenumkehrstufe (21) der Koinzidenzschaltung (19) und dem zweiten Steuertrigger (18) ein Koinzidenzzähler (22) eingefügt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem an den Ausgang des zweiten Steuertriggers (18) angeschlossenen Zeitrelais (24) ausgerüstet ist,

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die SelbstausIöseschaJtung einen zwischen den Meßumformer (4) und den Eingang der Koinzidenzschaltung (19) über die Phasenumkehrstufe (20) geschalteten Wälzkörperzahlteiler (IS) und vier Betriebsartumschalter (27, 28, 29, 30) aufweist, von denen der erste (27) den Wälzkörperzahlteiler (15) an den Eingang der Koinzidenzschaltung (19) anschließt, der zweite (28) den Zähleingang (31) des ersten Steuertriggers (17) vom Ausgang der Koinzidenzschaltung (19) auf den Ausgang des zweiten Steuertriggers

(18) umschaltet, der dritte (29) den Koinzidenzzähler (22) an den Zähleingang (32) des zweiten Steuertriggers (18) anschließt und der vierte (30) den Zähler (14') des Zählkanals der Wälzflächenumdrehungszahl vom Eingang des zweiten Steuertriggers (18) abschaltet.

12. Einrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß deren Meßschaltung (6) zur Ermittlung des Gleitmaßes mindestens zwei Kanäle mit einer Reihenschaltung eines Impulserzeugers (33, 33') eines Integrators (34, 34') und eines Anzeigeblocks (35, 35') zur Mittelwertbildung besitzt.