DE2040741B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des tnbotechnisehen Ver haltens von Reibstoffpaarungen - Google Patents

Description

der Gegenreibscheibe im Vergleich zu einer benachbarten abriebfreien Vergleichsspur gemessen werden.

Durch die Erfindung wird vermieden, daß die Wärmeausdehnur.gen der Reibkörper und die Kompressibilität der Reibprobe die Abrieb- und Gesenabriebmessu™ verfälschen.

Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren in an sich bekannter Weise der Gegenreibkörper gedreht. Der Gesamtabrieb kann z. B. an der Halterung der Reibprobe in dem Bereich gemessen werden" der durch die Reibungswarme nicht beeinflußt wird. Die Messung des Gegenabriebs wird ebenfalls durch die Reibungswärme nicht beeinflußt, da diese Messuna intermittierend ausgeführt wird.

Zur weiteren Ausgestaltung des Meßverfahrens sind Temperaturmessungen an der Reibfläche und gegebenenfalls an den der Reibfläche abgekehrten Flächen von Probe und Gegenreibkörpe-- vorgesehen, so daß die Verteilung der Reibungswärme beobachtet werden kann. Die Erfindung sieht außerdem vor, die an dem bewegten Teil bei Reibungseingriff auftretende Verzögerungskraft, die Anpreßkraft und die Schwingungsbewegung der Probe zu bestimmen, so daß eine vollständige Erfassung aller bei einem Reibuntü-vorgang auftretenden Daten möglich ist.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens weist einen Drehantrieb für einen Gegenreibkörper und eine die Reibprobe aufnehmende Halterung auf. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an der Halterung der Reibprobe zur Messung des Gesamtabriebs ein Weggeber angeordnet ist und daß ein berührungsloser Weggeber an einer Schwenkvorrichtung befestigt ist, deren Schwenkung von außerhalb des durch die Reibungswärme beeinflußten Bereiches bis zu einem über der Reibspur liegenden Punkt führt.

Der an der Halterung der Reibprobe angeordnete Wegteber kann z. B. ein elektromagnetischer Weggeber mit großer Empfindlichkeit sein, der während der Drehung des Körpers fortlaufend mißt und daher die Bildung eines Mittelwertes ermöglicht. Als berührungsloser Weggeber kann ein kapazitiv arbeitender Weggeber verwendet werden, der auf Grand der Schwenkbewegung intermittierend die Tiefe der Reibspur auf der Gegenreibscheibe mißt und ebenfalls einen Mittelwert liefert. Der Abrieb der Reibprobe kann als Differenz beider Messungen sofort ermittelt und aufgezeichnet werden.

Die Schwenkvorrichtung ist vorzugsweise so ausgeführt, daß sie spielfrei arbeitet. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß ein berührungsloser Weggeber mittelbar oder unmittelbar an einer mit ihrer Fläche parallel zur Schwenkachse stehenden Blattfeder befestigt ist, die durch eine Vorschubeinrichtung, beispielsweise eine Nockenvorrichtung, betätigt wird. Durch entsprechende Ausbildung und Drehgeschwindigkeit der Nockenscheibe ist zu erreichen, daß der berührungslose Weggeber jeweils nur kurz über der Reibspur den durch die Reibung erzeugten Temperaturen ausgesetzt ist. Beim Hin- und Herschwenken wird gleichzeitig aui dem Gegenkörper die Höhe der Vergleichsspur mitgemessen, die keiner Reibung unterliegt.

Die Gegenreibfläclie ist vorzugsweise an der radialen Stirnfläche des als Scheibe gestalteten Gegenreibkörpers angeordnet, über der die Reibprobe in ihrer Halterung in axialer Richtung unter Belastung verschiebbar ist. Die Erfindung sieht die unmittelbare Messung der unter der Belastung und dem Abrieb erfolgenden Verschiebung der Reibprobe vor. Da unter Belastung und bei konstanter Temperatur gemessen wird, spielt eine durch die Belastung und durch Wärmeausdehnungen gegebenenfalls anfangs verursachte Verschiebung in axialer Richtung keine Rolle.

Die weiterausgestaltete Vorrichtung kann zusätzlich mit Einrichtungen zur fortlaufenden Messung und Aufzeichnung des Anpreßdruckes und der Reibschwingungen der Reibprobe, der Drehzahl und des Drehmoments des Gegenreibkörpers und der Temperatur der Reibfläche versehen sein. Zusätzlich ist es möglich. Temperaturmeßeinrichtungen an den der Reibfläche abgekehrt liegenden Teilen der Reibprobe und des Gegenreibkörpers vorzusehen.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung gestatten demnach eine ein·· --.ndfreie Messung von Verschleiß und Gegenverschleif bei Reibstoffpaarungen. Die Messungen dauern im Gegensatz zu bekannten Verfahren und Einrichtungen nur verhältnismäßig kurze Zeit. Es ist nicht erforderlich, nach einem Reibversuch die Reibprobe und den Gegenreibkörper erst abkühlen zu lassen, um sie zu einer genauen Messung aus der Vorrichtung herausnehmen zu können.

Die Erfindung gestattet ferner, die verschiedensten Reibvorgänge zu simulieren und dabei das Reibverhalten unmittelbar zu prüfen und aufzunehmen. Es kann z. B., ohne den Reibvorgang zu unterbrechen, nacheinander bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Anpreßdrücken gemessen werden.

Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Darstellungen der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, ii; denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert ist. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfacht dargestellte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 2 eine teilweise als Schnitt gezeigte Seitenansicht einer Reibpaarung mit e^;nem Weggeber und einer Halterung für die Reibprobe in einer Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 zur Veranschaulichung der Anordnung eines berührungslosen Weggebers,

Fig.4 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 3. teilweise im Schnitt,

F i g. 5 die Anordnung eines zusätzlichen Meßfühlers an der Einrichtung nach Fig. 1,

F i g. 6 unJ 7 vereinfachte Darstellungen von Meßdiagrammen und

Fig.8 bis 10 vereinfacht dargestellte Schaltungen für die Meßeinrichtungen nach Fig. 2, 3 und 5.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, siehe Fig. 1, weist einen als Reibscheibe 10 gestalteten Gegenreibkörper auf, die durch ihre Achse 14 mit einem Drehantrieb 12 verbunden ist. Die Achse 14 ist drehbar in einem nicht näher darges;ellten Rahmen oder Gehäuse gelagert, an dem auch der Antrieb 12 abgestützt ist.

In einer ebenfalls fest mit dem Rahmen der Einrichtung verbundenen Halterung 16 ist eine Reibprobe 18 angeordnet, die unter Belastung gegen die Gegenreibscheibe IU gedrückt wird, so daß auf der in Drehung versetzten Scheibe eine Reibspur 20 erzeugt wird, neben der sich eine abriebfreie Vergleichsspur 22 befindet. An der Halterung 16 ist eine Meßvorrichtung 24 angeordnet, die die durch den Gesamtab-

rieb verursachte Verschiebung der Reibprobe 18 in arbeitet. Die Schwenkbewegung des Weggebers 30 ist

Richtung der Achse der Scheibe 10 mißt. in F i g. 3 und 4 angedeutet. In F i g. 3 sind die beiden

Einzelheiten dieser Anordnung zeigt F i g. 2. Die Endstellungen in ausgezogener Linie, eine Zwischen-Halterung 16 ist danach eine in Richtung der Achse stellung in gestrichelter Linie eingezeichnet. In der Scheibe 10 sich erstreckende Führung, die eine 5 F i g. 4 ist die Zwischenstellung des Weggebers eben-Fassung 42 verschiebbar hält. In das der Scheibe 10 falls gestrichelt eingezeichnet. Die Schwenkbewegung zugekehrte Ende der Fassung 42 ist die Reibprobe des Weggebers 30 beginnt außerhalb der Scheibe 10, 18 eingesetzt. Auf das entgegengesetzt gerichtete das heißt, außerhalb des Bereiches der Reibungs-Ende der Fassung wird, wie durch einen Pfeil 40 an- wärme, die durch Reibungseingriff zwischen Reibgedeutet ist, ein meßbarer Druck ausgeübt. Die Fas- ίο probe 18 und Scheibe 10 in der Spur 20 erzeugt sung 42 weist einen Arm 44 auf, der einen parallel wird. Die Schwenkbewegung führt bis über die Spur zur Führung der Halterung 16 verlaufenden Stift 46 20; dazwischen überstreicht der Weggeber 30 den trägt. Der Stift 46 ist gleichzeitig Teil eines Wegge- Rand 22 der Scheibe 10, der die abriebfreie Verbers 50, der ebenso wie die Führung 16 an einem gleichsspur bildet.
Teil 48 des Rahmens der Vorrichtung abgestützt ist. 15 F i g. 7 zeigt die vom Weggeber 30 auf einem Regi-

Die Meßvorrichtung 24 kann auf elektrischer strierstreifen aufgezeichneten Spuren; die Achsen des Grundlage arbeiten, z. B. kann durch eine Bewegung Streifens nach F i g. 7 haben dieselbe Bedeutung wie des Stiftes 46 eine Kapazität oder Induktivität geän- in Fig. 6. S₂₂ und S₂₀ zeigen die über den Bereichen dert werden. Wesentlich ist, daß der Weggeber 50 22 und 20 der Scheibe 10 aufgenommenen Spuren, hochempfindlich und ausreichend weit entfernt von ao Die Differenz bildet den Gegenabrieb. Zur Vereinfadem Einflußbereich der Reibungswärme ist, die zwi- chung der Auswertung ist es möglich, die Aufzeichschen Reibprobe 18 und Scheibe 10 in der Spur 20 nungen nach F i g. 6 und 7 unmittelbar zu kombinieerzeugtwird. ren, so daß als weitere Spur der Abrieb der Reib-

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Regi- probe ii8 allein aufgezeichnet wird. Für die Verstrierstreifen, dessen Spur 52 die Messung des Weg- as wendbarkeit eines Reibbelages ist die mehr oder gebers 50 wiedergibt. In F i g. 6 ist die Vertikale die minder große Neigung zur Erzeugung von Reib-Zeitachse oder die Richtung des Papiervorschubs, schwingungen ein wichtiger Faktor. Nach F i g. 5 die Horizontale die AbriebgröBe. kann an der Fassung 42 der Reibprobe 18 ein

F i g. 1 zusammen mit F i g. 3 und 4 zeigt ferner die Schwingungsdetektor oder Körperschailgeber 60 anAnordnung eines berührungslosen Weggebers 30. 30 geordnet werden. In den F i g. 8,9 und 10 sind die Der Weggeber 30 kann z. B. kapazitiv arbeiten. Der- Schaltungen für die Meßeinrichtungen nach den artige Weggeber sind temperaturempfindlich. Um F i g. 2, 3 und 5 vereinfacht dargestellt,
eine Beschädigung des Meßorgans bei hohen Rei- Fig.8 zeigt, daß die Meßvorrichtung 24 aus bungstemperaturen zu vermeiden, ist erfindungsge- einem Weggeber 50 mit einem induktiven Meßkopf maß vorgesehen, daß intermittierend gemessen wird. 35 53 mit dem Fühlstift 46 und einer Meßbrücke 54 mit Zu diesem Zweck ist der Weggeber 30 an einer Blatt- Anzeigegerät, Verstärker, der Brückenschaltung und feder 28 befestigt, deren Fläche parallel zur Achse einem Primärspannungsgenerator besteht. Das Ander Scheibe 10 steht und die mit ihrem Fußende in zeigegerät der Meßbrücke 54 zeichnet die in F i g. 6 einer Halterung 26 sitzt, die fest mit dem nicht dar- dargestellte Kurve 52 auf. In F i g. 9 erkennt man gestellten Rahmen der Vorrichtung verbunden ist. 40 die Zusammensetzung der Meßanordnung für den Die Blattfeder 28 wird durch eine Nockenvorrich- über den Spuren 20 und 22 der Scheibe 10 bewegbatung betätigt, die in der dargestellten Ausführungs- ren, berührungslosen Weggeber 30 aus einem kapaziform aus einer Exzenterscheibe 32 besteht, deren tiven Geber, einem Oszillator 33, einem Reaktanz-Achse 34 ebenfalls am Gehäuse der Vorrichtung ge- wandler 35 und einem Registriergerät 36. Mit Hilfe lagert ist. In F i g. 1 ist angedeutet, daß die Exzenter- 45 des Registriergerätes 36 liest man den in F i ς. 7 darscheibe 32 vom Antrieb 12 her angetrieben werden gestellten Gegenabrieb.

kann. Die Antriebsverbindung kann ein Stufenge- Schließlich zeigt F i g. 10 eine Schaltungsanord-

triebe enthalten, um die Frequenz der durch die nung für die Geräuschmessung an der zu untersu-

Scheibe 32 verursachten Schwenkbewegung des Weg- chenden Reibprobe 18. Der Körperschallgeber 60

gebers 30 zu ändern. 50 wirkt über einen Impedanzwandler 61, einen ersten

Die dargestellte Anordnung ermöglicht eine spiel- Verstärker 62, ein Frequenzfilter 63 und einen zweifreie Schwenkung des Weggebers 30. Die Blattfeder ten Verstärker 64 auf ein Registriergerät für die 28 wird so gewählt, daß sie im Hookeschen Bereich Schwingbeschleunigung 65.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Reibprobe (18) ein Körperschallgeber (60) an-

_ .. , geordnet ist.

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen des tribotechnischen 5
Verhaltens einer Reibstoffpaarung, bestehend aus
Reibprobe und einem Gegenreibkörper, die mit

bestimmbarer Geschwindigkeit und bestimmba- Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfverfahren

rem Druck gegeneinander bewegt werden, da- und eine Prüfvorrichtung, mit deren Hilfe das tribo-

durch gekennzeichnet, daß während der io technische Verhalten von Reibstoffpaarungen voll-

Relativbewegung von Reibprobe und Gegenreib- ständig erfaßt werden kann.

körper nach Aufheizen des Gegenreibkörpers auf Bei den bisher bekannten Verfahren und Einrich-

eine vorgewählte Temperatur und während der tungen ist es nicht möglich, während ein und dessel-

Messung bei unverändertem Druck ständig dei ben" Reibvorganges alle praktisch wichtigen Rei-

Gesamtabrieb von Reibprobe und Gegenreibkör- 15 bungs- und Verschleißgrößen einer Reibstoffpaarung

per und intermittierend durch einen berührungs- quantitativ zu erfassen.

losen Weggeber die Tiefe der Reibspur im Ver- Bekannte Einrichtungen sehen vor. daß vor Begleich 7u einer benachbarten abriebfreien Ver- ginn und nach Beendigung eines Reibversuches die gleichsspur gemessen werden. Reibprobe und oder der Gegenreibkörper zur ge-

1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- so nauen Bestimmung des Abriebs und des Gegenab-

kennzeichnet, daß während des Reibvorganges riebs gewogen werden. Zu diesem Zweck müssen die

die Temperatur der Reibfläche gemessen wird. zu wägenden Teile aus dem Prüfstand entnommen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch werden, so daß das Prüfverfahren nicht automatisch gekennzeichnet, daß während des Reibvorganges ausgeführt werden kann, weil Betriebsunterbrechundie Temperatur an den der Reibfläche abgekehr- 35 gen und ein Ausbau der zu wägenden Teile erforderten Flächen von Reibprobe und Gegenreibkörper Hch sind.

gemessen wird. Es ist im übrigen bekannt, bei Prüfungen dieser

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch Art. bei denen Reibstoffpaare gegeneinander geriegekennzt xhnet. daß für den Reibvorgang der ben werden, durch einen Stift oder ein ähnliches Mit-Gegenreibkörper gedreh» und die durch den Reib- 3° tel die Tiefe der Reibspur oder die sogenannte Rauheingriff verursachte Verzögerungskraft gemessen tiefe zu bestimmen.

wird. Die auf dieser Grundlage ausgeführten Abriebmes-

5. Vorrichtung zum Bestimmen des tribotech- sungen sind jedoch ziemlich ungenau, da die durch nischen Verhaltens von Reibstoffpaarungen mit einen Fühlerstift gewonnene Anzeige über einen gröeinem einen Gegenreibkörper antreibenden Dreh- 35 ßeren Bereich gemittelt werden muß, weil der Stift antrieb und einer die Reibprobe aufnehmenden praktisch jeweils nur einen Punkt erfaßt. Längenmes-Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß an der sungen dieser Art sind sta.it abhängig von der Tem-Halterung (16) der Reibprobe (18) zur Messung peratur: aus diesem Grunde mußte bei solchen Verdes Gesamtabriebs ein Weggeber (24) angeord- fahren bislang mit langer Versuchsdauer gearbeitet net ist und daß ein berührungsloser Weggeber 40 werden, um stationäre Bedingungen zu erhalten, die (30) an einer Schwenkvorrichtung (28, 32) befe- wenigstens für eine Meßapparatur gestatten, Verstigt ist, deren Schwenkung von außerhalb des gleichsversuche auszuführen.

durch die Reibungswärme beeinflußten Bereiches Die nach den bekannten Verfahren am Gegenreib-

bis zu einem über der Reibspur (20) liegenden körper, z. B. einer Bremsscheibe, ausgeführten Mes-

Punkt führt. 45 sungen des Gegenabriebs sind ebenfalls zeitraubend

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- oder ungenau, vor allem, weil der Gegenabrieb nur kennzeichnet, daß die Gegenreibfläche an der ra- einen geringen Bruchteil des Abriebs bei üblichen dialen Stirnfläche des Gegenreibkörpers (10) aus- Reibstoffpaaren beträgt. Bekannte elektronische gebildet ist und die Halterung (16) für die Reib- Meßverfahren und Meßwertgeber ermöglichen zwar probe eine Führung ist, die parallel zur Achse 50 theoretisch genauere Messungen, die Meßwertgeber des Gegenreibkörpers liegt. sind jedoch in der Praxis so temperaturempfindlich,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- daß sie durch die Reibtemperaturen beschädigt, zukennzeichnet, daß die Reibprobe (18) in einer mindest aber unzulässig stark beeinflußt werden.
Fassung (42) befestigt ist, die in der Führung Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren (16) gleitfähig angeordnet und mit einer Anpreß- 55 zum Messen des tribetechnischen Verhaltens einer vorrichtung (40) beaufschlagt ist, wobei die Fas- Reibpaarung, bestehend aus einer Reibprobe und sung (42) fest mit einem parallel zur Führung lie- einem Gegenreibkörper, die mit bestimmbarer Gegenden Stift (46) verbunden ist, der Teil eines schwindigkeit und bestimmbarem Druck gegeneinanelektrischen Weggebers (50) ist. der bewegt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch 60 Zum schnellen und vollständigen Messen des trigekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung für botechnischen Verhaltens ist nach der Erfindung den berührungslosen Weggeber (30) eine Blattfe- vorgesehen, daß während der Relativbewegung von der (28) aufweist, deren Fläche parallel zur Reibprobe und Gegenreibkörper nach Aufheizen des Achse des Gegenreibkörpers (10) steht, und die Gegenreibkörpers auf eine vorgewählte Temperatur durch eine senkrecht auf ihre Fläche drückende 65 und während der Messung bei unverändertem Druck Vorschubeinrichtung (32) elastisch bewegt wird. ständig der Gesamtabrieb von Reibprobe und Ge-

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch genreibkörper und intermittierend durch einen begekennzeichnet, daß an der Fassung (42) der rührungslosen Weggeber die Tiefe der Reibspur auf