DE2233549C3 - Auswuchtkopf zum dynamischen Auswuchten von Läufern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Auswuchtkopf, der ein mit dem auszuwuchtenden Läufer rotierendes Gehäuse und eine mit diesem gleichachsige Scheibe mit einem Probegewicht aufweist, die relativ zu dem sich drehenden Läufer frei verdrehbar angeordnet ist.

Es sind Einrichtungen zum dynamischen Auswuchten von Flugzeugluftschrauben unter den Flugverhältnissen bekannt.

Diese Einrichtungen enthalten zwei gleichachsige Hauptteile, von denen der eine, der das Gehäuse der Einrichtung darstellt, mittels einer starren Konsole an der Nabenstirnfläche der Luftschraube befestigt ist und sich mit ihr dreht, und der zweite — eine Scheibe mit daran befestigtem Probegewicht — frei auf der Achse sitzt und zwecks der Umfangsverschiebung des Probegewichtes zum »leichten« Punkt der auszuwuchtenden Luftschraube angetrieben wird.

Bei der bekannten Einrichtung erfolgt die Drehung der Scheibe mit Probegewicht über ein im Gehäuse angeordnetes Getriebe mit großem Rädersatz. Dieses ⁶S Getriebe überträgt das Drehmoment auf die Scheibe in Form von Impulsen, die bei einer Beschleunigung an der Luftschraube entstehen, die der Pilot durch kurzzeitige Änderung des Betriebszustandes des Flugzeugtriebwerkes bewirkt.

Gleichzeitig wird die Schwingungsamplitude des Triebwerke registriert und zum Zeitpunkt, wo ein Mindestwert der Amplitude erreicht ist, werden der Ort und die Größe des auszugleichenden Gewichts, das danach an der Luftschraube befestigt wird (nach zwei an der Luftschraubennabe angebrachten kreisförmigen Tableaus), mit Hilfe eines Stroboskops festgestellt.

Zu den Nachteilen derartiger Einrichtungen sind die verhältnismäßige Kompliziertheit ihrer Konstruktion und insbesondere das komplizierte Getriebe sowie die Befestigung dieser Einrichung an der Nabenstirnfläche mittels einer Konsole von hoher Steifigkeit zu zählen, was sich auf die Güte der Auswuchtung auswirkt.

Es ist ebenfalls zu berücksichtigen, daß derartige Einrichtungen beim dynamischen Auswuchten von Luftschrauben mit verstellbarer Steigung nicht eingesetzt werden können. Dies erklärt sich dadurch, daß man an diesen Luftschrauben keine Beschleunigung erhalten kann, da ihre Drehgeschwindigkeit gleichbleibend und vom Betriebszustand des Triebwerks unabhängig ist.

Weiterhin ist durch das Vorhandensein des Strobcskops ein Einsatz der bekannten Einrichtung an mehrmotorigen Flugzeugen nicht möglich, bei denen die Schraubenachsen nicht in der Ebene der Führerkabine liegen.

Aus der DL-PS 33 820 ist ferner eine Einrichtung zum Auswuchten von rotierenden Schleifkörpern innerhalb der Schleifmaschine bekannt, die zwei am Schleifkörper radial unverschiebbar angebrachte Ausgleichsmassen aufweist, die mittels eines mit dem auszuwuchtenden Schleifkörper umlaufenden Getriebes bei Abbremsung des Antriebs in gleichem Drehsinn mit gering voneinander abweichender Winkelgeschwindigkeit verdreht werden. Der gemeinsame Schwerpunkt beider Ausgleichsmassen, der sich auf der geraden Verbindungslinie der beiden Ausgleichsmassen in deren Mitte befindet und der Angriffspunkt der ausgleichenden Kraft bewegt sich damit auf einer Spirale vom Zentrum der Scheiben bis zu deren Peripherie und wieder zurück, wenn beide Ausgleichsmassen in der Ausgangslage sich diametral gegenüberstehen, sich annähern, überdecken, voneinander entfernen und wieder gegenüberstehen. Für diese Bewegungen sind dort Getriebe mit Reibradantrieben vorgesehen, die bei Abbremsung des Antriebs des Schleifkörpers eine Drehung der der Scheiben in gleichem Drehsinn mit gering voneinander abweichender Winkelgeschwindigkeit bewirken.

Aus der US-PS 28 04 774 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht an Helikopterrotoren bekannt, die eine aus der axialen Mittelstellung heraus bewegliche Kugel enthält. Während die Einrichtung zum Auswuchten von rotierenden Schleifkörpern innerhalb der Schleifmaschine komplizierte Trägheitsantriebe mit Getrieben und Selbsthemmvorrichtungen erfordert, ist bei der Vorrichtung nach der US-PS 28 04 774 die Anordnung einer Kugel in Höhe der vertikalen Achse des Helikopterrotors erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auswuchtkopf der eingangs genannten Art anzugeben, der sich in einfacher Weise auf die Mantelfläche des auszuwuchtenden Läufers aufsetzen und die Lage der Unwucht beispielsweise eines Flugzeugpropeüers in einfacher Weise bestimmen läßt, worauf dieser nach Abnahme des Auswuchtkopfes mit einerr. Ausgleichsgewicht an der betreffenden Stelle

versehen werden kann.

Dies wird bei einem Auswuchtkopf, der ein mit dem auszuwuchtenden Läufer rotierendes Gehäuse und eine mit diesem gleichachsige Scheibe mit einem Probegewicht ausweist, die relativ zu dem sbh drehenden Laufer frei verdrehbar angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Auswuchtkopf in Form eines an der Mantelfläche des auszuwuchtenden Läufers mittels einer geschlitzten Einsteckbuchse aufklemmbaren Rings ausgebildet ist, auf dem ihrerseits die frei verdrehbare Scheibe mit Probegewicht angeordnet ist, und daß deren Relativ-Verdrehung zum Läufer durch einen gesonderten Einzelantrieb erfolgt.

Vorteilhaft enthält der Einzelantrieb einen am Gehäuse der !£inrichtung befestigten Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe, auf dessen AbtriebsweKe ein Antriebsritzel sitzt, das mit einem an der Scheibe ausgebildeten Zahnkranz in Eingriff kommt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird dabei der Elektromotor mit Gleichstrom gespeist, der über eine elektrische Eindrahtschaltung fließt, wobei der Pluspol mit einem am Läufer befestigten Schleifring und der Minuspol mit der Masse des Läufers verbunden ist.

Eine selbstzentrierende Befestigung wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die geschlitzte Einsteckbuchse außen /wei Kegelflächen aufweist, wobei die Kegel mit ihren Grundflächen einander zugekehrt sind und die eine Kegelfläche mit einer entsprechenden, am Gehäuse ausgebildeten inneren Kegelfläche und die andere Kegelfläche mit einer an einem mittels Spannschrauben in einer im Gehäuse eingearbeiteten Ringnut verschiebbar geführten Ring ausgebildeten inneren Kegelfläche zusammenwirken.

Mit dem Auswuchtkopf nach der vorliegenden Erfindung ist es in einfacher Weise möglich, beliebige Luftschrauben während deren Inbetriebnahme dadurch auszuwuchten, daß nach Aufsetzen des Auswuchtkopfes auf die Nabe festgestellt wird, bei welcher Stellung des Probegewichtes die Schwingungen ihr Minimum erreichen, worauf an dieser Stelle ein Ausgleichsgewicht angebracht werden kann.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Auswuchtkopf zum dynamischen Auswuchten einer Flugzeugschraube schematisch dargestellt, der an deren Nabe angeordnet ist, und zwar in Seitenansicht mit Teilschnitt.

Der Auswuchtkopf enthält ein Gehäuse 1, das in Form eines zylindrischen Ringes ausgebildet ist, der auf die Mantelfläche der Nabe 2 der auszuwuchtenden Luftschraube aufgesetzt und daran befestigt wird.

Am Gehäuse 1 ist eine Scheibe 3 mit einem Probegewicht 4 frei verdrehbar in bezug auf das Gehäuse 1 angeordnet, wofür ein gesonderter Einzelantrieb 5 vorgesehen ist. Die durch das Probegewicht verursachte Unwucht entspricht dabei etwa der natürlichen Unwucht der Luftschraube. Die Scheibe 3 besitzt eine senkrechte Rippe 6 und einen zylindrischen Grundkörper 7, der am Gehäuse 1 mittels zweier Kugelreihen 8 angeordnet ist, welche in jeweils am Gehäuse 1 und am Grundkörper 7 der Scheibe 3 ausgebildeten Ringnuten untergebracht sind. Die Rippe 6 der Scheibe 3 ist mit einer Bohrung zur Aufnahme des Probegewichtes 4 versehen. Der Einzelantrieb 5 der Scheibe 3 besteht aus einem am Gehäuse 1 der Einrichtung befestigten Kleinmotor 9 mit einem nicht abgebildeten Untersetzungsgetriebe, das sich gemeinsam mit dem Motor in einem Gehäuse befindet. Auf der Abtriebsweüe dieses Getriebes sitzt ein Antriebsritzel 10. das mit einem an der Außenfläche des Grundkörpers 7 der Scheibe 3 ausgebildeten Zahnkranz 11 in Eingriff kommt.

Zum statischen Auswuchten der Masse des Elektromotors 9 mit dem Getriebe ist am Gehäuse 1. an der der Befestigungsstelle des Elekfromotors 9 gegenüberliegenden Seite ein Gegengewicht 12 befestigt.

Der Elektromotor 9 wird über eine elektrische Eindrahtschaltung von einer Gleichspannung von 27 V ferngespeist. Der Pluspol liegt an einem Schleifring 13 des Stromabnehmers zur Erwärmung der Luftschraubenblätter 14 an. Die Schleifringe 13 sind an der Luftschraubennabe 2 und ein Bürstenträger 15 ist mit Bürsten am Triebwerk 16 des Flugzeugs befestigt. Als Minuspol des Elektromotors 9 dient die Masse der Luftschraube, des Triebwerks 16 und des Flugzeugs.

Das Gehäuse 1 ist an der Mantelfläche der Luftschraubennabe 2 mittels einer geschlitzten Einsteckbuchse 17 befestigt, die aus zwei Halbringen besteht. Diese Buchse 17 wird mit einem zylindrischen Teil unmittelbar auf die Luftschraubennabe 2 gesetzt und ihre Außenfläche weist zwei mit ihren Grundflächen einander zugekehrte Kegelflächen 18 und 19 auf.

Die Kegelfläche 18 wirkt mit der jeweils am Gehäuse 1 ausgebildeten Kegelfläche zusammen. Im Gehäuse 1 befindet sich eine ringförmige Eindrehung, in der ein Ring 20 angeordnet ist. der eine innere Kegelfläche aufweist, die mit der Kegelfläche 19 der Einsteckbuchse 18 zusammenwirkt. An der Stirnfläche des Gehäuses 1 sind an seimem Umfang Bohrungen ,gleichmäßig verteilt, in welche mit ihren Enden in die entsprechende Gewindelöcher im Ring 20 einschraubbare Spannschrauben 21 eingesetzt sind.

Beim Eindrehen dieser Schrauben 21 in den Ring 20 erfolgt eine gegenläufige Verschiebung des Gehäuses 1 und des Ringes 20 über die Kegelflächen 18 und 19 der Halbringe der Einsteckbuchse 17. die sich dabei gegen die Luftschraubennabe 2 drücken. Auf diese Weise wird das Gehäuse 1 der Einrichtung auf der Luftschraubennabe 2 selbstzentrierend aufgespannt.

Die Wirkungsweise des Auswuchtkopfes besteht aus folgendem: Der Auswuchtkopf wird auf die Nabe 2 der auszuwuchtenden Luftschraube des Flugzeugs aufgesetzt und möglichst nahe an die Drehebene der Blätter 14 (d.h. an eine Ebene, die zum Anordnen des Ausgleichsgewichtes benutzt werden kann) angedrückt, wobei das Probegewicht 4 eine beliebige Stellung einnehmen kann.

Durch gleichmäßiges Anziehen der Spannschraube 21 erfolgt die Selbstzentrierung und die Befestigung des Gehäuses 1 des Auswuchtkopfes an der Luftschraubennabe 2. Diese Befestigung gewährleistet ein Fluchten der Achsen des AuswuchtkoDfes und der Luftschraube und bringt somit keine zusätzliche Unwucht mit sich. Es sei bemerkt, daß der Auswuchtkopf selbst statisch genau ausgewuchtet ist.

Dann wird die Luftschraube mit dem daran befestigten Auswuchtkopf auf die Betriebsdrehzahl gebracht. Hierbei bleibt die Scheibe 3 mit dem Probegewicht 4 (da ein Untersetzungsgetriebe im Einzelantrieb 5 der Scheibe 3 vorhanden ist) am Gehäuse 1 der Einrichtung fixiert und dreht sich gemeinsam mit der Luftschraubennabe 2. Dies bewirkt Vibrationen des Flugzeugtriebwerks 16 mit konstanter Amplitude, die von einem Schwingungsschreiber bzw. einem visuellen Anzeiger

registriert werden. Dann wird der mit einem Elektromotor 9 versehene Einzelantrieb 5 eingeschaltet, der die Scheibe 3 mit dem Probegewicht 4 über das Untersetzungsgetriebe, das Antriebsritzel 10 und den Zahnkranz 11 in Drehung versetzt.

Bei langsamer Umfangsgeschwindigkeit der Probelast in bezug auf das Gehäuse 1 des Auswuchtkopfes (und somit auf die Luftschraubennabe 2) findet eine Änderung der Größe des Summenvektors der unausgewuchteten Kraft (der Probelast und der Ausgangsunwucht der Luftschraube) statt, was eine Verminderung der Größe der Schwingungsamplitude des Tnebwerks von dem Höchst- bis zum Mindestwert dieser Amplitude während einer Umdrehung des Probegewichtes 4 um die Luftschraubennabe 2 herbeiführt.

Beim Erreichen des Mindestwertes der Amplitude wird der Elektromotor 9 ausgeschaltet und so das Probegewicht 4 an der Luftschraube fixiert Dann wird die Drehung der Luftschraube abgebrochen.

Das Ausgleichsgewicht wird mit Hilfe von üblichen Befestigungsteilen eingespannt, worauf die Einrichtung von der Luftschraubennabe 2 entfernt wird. Damit ist das dynamische Auswuchten der Luftschraube beendet

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Auswuchtkopfes zum dynamischen Auswuchten der Flugzeuglufischraii ben erlaubt es, bei hoher Genauigkeit der Auswuchiing die Arbeitsproduktivität zu steigern und den Material- und Zeitaufwand erheblich herabzusetzen.

Der Auswuchtkopf ist in konstruktiver Hinsicht äußerst einlach und das Gewicht eines Versuchsmodells für Luftschrauben mit einer Leistung von 3000 bis 5000 PS iJil)erschreitet nicht 5 kg, wodurch ein Instrumentenfehler von höchstens 4% gewährleistet und das

■o dynamische Auswuchten an Luftschrauben mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.

Der Einsatz eines Kleinmotors 9 von hoher Leistung im Einzelantrieb 5 der Scheibe 3 gewährleistet weiterhin sicheren Betrieb des Auswuchtkopfes auch bei be-

iS trächtlichen Überlastungen.

Anschließend ist hervorzuheben, daß der erfindungsgemäße Auswuchtkopf außer im Flugwesen (Flugzeuge und Hubschrauber) bei Boden- und Wasserfahrzeugen, die Luftschrauben oder Lüfter besitzen, z. B. bei Propellerschlli'tten, Luftschraubenschiffen sowie beim Auswuchten von Schiffsschrauben, Rädern von Kraftwagen und anderen Maschinen- und Getriebeläufern unter Betriebsverhältnissen weitgehend Verwendung finden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Auswuchtkopf, der ein mit dem auszuwuchtenden Läufer rotierendes Gehäuse und eine mit diesem gleichachsige Scheibe mit einem Probegewicht aufweist, die relativ zu dem sich drehenden Läufer frei verdrehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswuchtkopf (1) in Form eines an der Mantelfläche des auszuwuchtenden Läufers (2) mitttels einer geschlitzten Einsteckbuchse (17) aufklemmbaren Rings ausgebildet ist, auf dem ihrerseits die frei verdrehbare Scheibe (3) mit Probegewicht (4) angeordnet ist, und daß deren Relativ-Verdrehung zum Läufer (2) durch einen gesonderten Einzelantrieb (5) erfolgt

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelantrieb (5) einen am Gehäuse (I) der Einrichtung befestigten Elektromotor (9) mit einem Untersetzungsgetriebe enthält, auf dessen Abtriebswelle ein Antriebsritzel (10) sitzt, das mit einem an der Scheibe (3) ausgebildeter. Zahnkranz (11) in Eingriff kommt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (9) mit Gleichstrom gespeist wird, der über eine elektrische Eindrahtschaltung fließt, wobei der Pluspol mit einem am Läufer (2) befestigten Schleifring (13) und der Minuspol mit der Masse des Läufers (2) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Einsteckbuchse (17) außen zwei Kegelflächen {18 und J9) aufweist, wobei die Kegel mit ihren Grundflächen einander zugekehrt sind und die eine Kegelfläche (18) mit einer entsprechenden, am Gehäuse (1) ausgebildeten inneren Kegelfläche und die andere Kegelfläche (19) mit einer an einem mittels Spannschrauben (21) in einer im Gehäuse (1) eingearbeiteten Ringnut verschiebbar geführten Ring (20) ausgebildeten inneren Kegelfläche zusammenwirken.