DE2147974A1 - Drehmoment-aufnehmer - Google Patents

Description

• Patentanmeldung Bett .: Drehmoment-Aufnehmer Im Zuge der wachsenden Anforderung an die Prüfung elektrischer und mechanischer Aggregate spielt die Drehmoment-Messung eine immer größere Rolle.
• Bei der Ausrüstung von Prüfständen mit Drehmoment-Aufnehmern ist es bei dem bisher bekannten Verfahren ein großer Nachteil, daß man mit einem Drehmoment-Aufnehmer nur einen verhältnismäßig beschränkten Drehmomentbereich erfassen kann.
• Die übliche Messung der Winkelverdrehung eines Torsionsstabes macht es erforderlich, daß dieser Torsionsstab für das in Frage kommende Maximalmoment ausgelegt werden muß. Im Auslegungsbereich ist dementsprechend die bei Momentbelastung entstehende Verformung des Torsionsstabes ausreichend, um genügend große elektrische Signale über einen geeigneten mechanisch-elektrischen Wandler (induktiv, kapazitiv, Dehnungsmeßstreifen usw. ) zu erhalten.
• Soll mit der gleichen Meßeinrichtung aber ein Aggregat geprüft werden, bei welchem das Maximalmoment wesentlich unterhalb des für ein größeres Moment dimensionierten Torsionsstabes liegt, so ist es erforderlich, die elektrische Verstärkung zu vergrößern.
• Der Nachteil liegt darin, daß hierdurch auch die in Frage kommenden Fehler mit verstärkt werden.
• Gerade bei Prüfständen ist dies aber im allgemeinen unzulässig und darum werden in solchen Fällen die Drehmomentaufnehmer ausgewechselt.
• Hierdurch entstehen stets wiederkehrende Kosten für die erforderliche Umrüstung und außerdem natürlich auch für den zusätzlichen Drehmomentaufnehmer.
• Das Ziel der w fliegenden Erfindung war, einen Drehmomentaufnehmer zu konzipieren, welcher mit mehreren Torsionsstäben (Rohren) ausgerüstet werden kann, so daß beim Wechseln des Momentbereiches ein Umrüsten auf einen anderen Aufnehmer entfällt.
• Durch weitgehende Verwendung gemeinsamer Konstruktionselemente, insbesondere für die Meßwerterfassung und Meßwertübertragung, sollte der Mehraufwand für die Neukonstruktion auch deutlich unter dem Aufwand für zwei getrennte Aufnehmer liegen.
• Der gefundene Lösungsweg soll an Hand der Fig. 1 erläutert weraen.
• Bei der hier beschriebenen Methode ist es gleichgültig, welches Meßverfahren zur eigentlichen Drehmomentmessung herangezogen werden soll. Es sind praktisch alle bekannten Meßverfahren geeignet (z. B. induktiv, kapazitiv, mit Dehnungsmeßstreifen, fotoelektrisch, Polräder, Fr equenzme 5 sung usw. ).
• Gleiches gilt auch für die eigentliche Meßwertübertragung (mit oder ohne Schleifringe). In der weiteren Beschreibung wird daher auf die eigentliche Meßwerterfassung und Meßwertübertragung nicht mehr ausführlich eingegangen.
• Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Bauart des Aufnehmers, wobei eine Torsionsstrecke (1) als Torsionsstab für den niedrigen Momentbereich trend eine Torsionsstrecke (2) in Form eines Torsionsrohres für das hohe Moment vorgesehen ist.
• B1. 2 zur Patentanmeldung Drehmoment-Aufnehmer Die Antriebsseite (oder je nach Aufgabenstellung die Bremsseite) des Aufnehmers trägt einen Flansch (3).
• An den Flansch (3) wird die Antriebs- oder Bremsmaschine als fester Bestandteil, z. B. eines Prüfstandes, angekuppelt.
• Der Prüfling wird je nach dem gewünschten Momentbereich mit dem Flansch 4 (für kleines Moment) oder mit dem Flansch 5 (für großes Moment) verbunden. Bei Momentbelastung an Flansch 4 verdreht sich die Torsionsstrecke zwischen a und b. Der entstehendetdem Moment proportionale Verdrehwinkel wird in bekannter Weise durch einen geeigneten Winkelmesser (6) gemessen und z. B. schleifringlos durch die Drehtransformatoren (7) an das nicht mitrotierende Gehäuse (8) weitergeleitet.
• Am Gehäuse befinden sich die feststehenden Kabelanschlüsse (9), welche dann mit der eigentlichen Signalaufbereitungseinheit über Kabel verbunden werden.
• Ist der Prüfling an Flansch 4 angeschlossen, so dient der Punkt c als fester Bezugspunkt für die Winkelmeßeinrichtung, da die Winkellage bei c der Winkellage bei a entspricht und bei lastlosem Mitlaufen des Flansches 5 zwischen c und a keine Winkelverdrehung eintritt.
• Wird dagegen bei Verwendung der Einrichtung für ein größeres Moment an den Flansch 5 angekuppelt (Flansch 4 bleibt in diesem Falle ohne Belastung), so dient für das Winkelmeßsystem der Punkt b als fester Bezugspunkt, da nunmehr zwischen a und b keine Verdrehung auftritt, wogegen eine solche wiederum proportional zum Moment zwischen c und a über die Torsionsstrecke (2) entsteht und ebenfalls zwischen c und b gemessen wird.
• Bei Verwendung von Dehnungsmeßstreifenwerden beide Tor sions stäbe mit entsprechenden Meßwiderständen ausgerüstet. Die Ubertragung der Meßwerte kann über ein gemeinsames oder über getrennte Ubertragungssysteme erfolgen.
• Denkbar wäre, anstelle von 2 Torsionsstrecken auch die Verwendung von weiteren Torsionssystemen mit einer entsprechenden Anzahl von Anschlußflanschen.
• Die Wälzlager (lo) dienen zur Abstützung des nicht rotierenden Gehäuses auf dem rotierenden Wellensystem.
• Das Wälzlager (11) dient zur Abstützung der Meßwelle für das kleine Moment.
• Die Abstützung kann aber auch durch andere Konstruktionsteile, z. B. durch ein Kreuzfedergelenk oder Gleitlager erfolgen.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Drehmoment-Aufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere einseitig miteinander, aber getrennt aus dem Gehäuse herausgeführte Federelemente mit unterschiedlicher Steifigkeit angeordnet werden.

2. wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder elemente konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse in Form von Torsionsstäben oder Torsionsrohren für unterschiedliche Momentbereiche angeordnet werden.

3. wie Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die starr miteinander verbundenen Torsionsstrecken (Federelemente) einen gemeinsamen Kupplungsflansch erhalten und daß die herausgeführten Enden der unterschiedlichen Torsionsstrecken (Federelemente) eigene, voneinander unabhängige Kupplungselemente erhalten.

4. wie Ansprüche 1 bis 3, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils schwächere Welle in der zu ihr konzentrisch angeordneten Torsionsstrecke (Federelement) durch ein Wälzlager, Gleitlager oder Kreuzfedergelenk abgestützt wird.

5. wie Ansprüche 1 und 2, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Feder elemente (Torsionsstrecken) ein gemeinsames Winkelmeßsystem verwendet wird.

6. wie Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Dehnungsmeßstreifen auf jedem Feder element (Tor sions str ecke) die Meßwerte über ein gemeinsames Ubertragungssystem von der rotierenden Welle zum feststehenden Bezugspunkt übertragen werden.

7. wie Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Wälzlager(lo) das Gehäuse luftgelagert abgestützt wird.

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