DE2352015A1 - Waelzlagerreibungsmessgeraet - Google Patents

Description

Kugelfischer Georg Schäfer & Co. Schweinfurt, 15.10.19^3

TOP-401-Wa/Rc

WaIzlagerr e ibungsmeßgerä t

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem. Gerät zur Messung des Reibungsmomentes von hochbelasteten Wälzlagern.

Um die Leistungsfähigkeit und Einsatzmöglichkeit der Wälzlager besser beurteilen zu können, ist es oft erforderlich, insbesondere deren Reibungsmoment zu untersuchen. Einrichtungen für diesen Zweck sind schon lange bekannt und in Benutzung. So wird beispielsweise im Aufsatz "Versuchsstand für Querlager mit schwimmender Reibungswaage" von H.Drescher, Konstruktion 8. (1956), Heft 6, S.228 bis 231 das Prinzip einer solchen Prüfeinrichtung gezeigt. Damit kann zwar auch bei hochbelasteten Wälzlagern das Reibungsmoment mit der gewünschten Genauigkeit ermittelt werden, denn die Lastaufbringung über das hydrostatische Lager ist nahezu ohne Einfluß auf das Meßergebnis, nachteilig ist aber dabei, daß der Aufbau kompliziert und die Druckölversorgung aufwendig ist. Das Drucköl kühlt in gelegentlich unerwünschter Weise das Prüflager. Andere Prüfbedingungen, wie z.B. von außen erhöhte Lagertemperaturen, sind nicht einstellbar, da die dabei sinkende Ölviskosität die Tragfähigkeit des hydrostatischen Lagers beeinträchtigt. Die Verwendung von einfacheren Lagern, wie z.B. Wälzlagern, an der Stelle des hydrostatischen Lagers fällt von vorneherein weg, weil die hohen Reibverluste dieser Lager das Meßergebnis völlig verfälschen.

Bei einer weiteren Einrichtung, die z.B. in dem Aufsatz "Das Reibungsmoment von Kegelrollenlagern" von D.C.Witte, Deutsche Industrie und Technik .+ Maschinenwelt, Heft 6/1973, S.5 bis

5098 18/0051

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.

und "Über eine dynamische Prüfung von Schmierfetten" von Spengler, Kulimann und Lohmann, Erdöl und Kohle, 7>Jg*i Seite 636 und 639 gezeigt wird, werden «Tie Prüf lager von einem Motor angetrieben, der sich seinerseits auf Lagern abstützt. Diese Abstützkraft mulitpliziert mit dem Abstand zur Drehachse stellt das vom Motor an die Prüflagerung abgegebene Reibmoment dar« Eine Reibmomentänderung löst zwangsläufig eine geringe Bewegung der Stützlagerung aus. Dadurch wird das Meßergebnis stark verfälscht. Bei Anordnungen, wie sie z.B. in der US-PS 2 887 875 beschrieben werden, ist zwar eine genaue Messung möglich, die Belastungsfähigkeit ist aber stark begrenzt.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Gerät aufzuzeigen, das einfach, billig und problemlos ist, eine genaue und fehlerfreie Ermittlung der Reibung und sonstiger Kennwerte, z.B. der Schmier zustände von hochbelasteten Lagern ermöglicht, einfach zu handhaben und verschiedenen Betriebsbedingungen, wie z.B. Belastungen, Drehzahlen, Schmiermittel, Temperaturen ohne weiteres anzupassen ist.

Die Lösung ist allgemein in Anspruch l,für axiale Belastung in Anspruch 2 und für radiale Belastung in Anspruch 3 angegeben.

Durch das direkte Gegeneinanderverspannen erfolgt der Kraftfluß über sehr kurze Wege und wenig Teile. Damit ist eine hohe und fehlerfreie Belastung möglich. Trotzdem ist der Aufbau und die Handhabung der Einrichtung einfach. Da auch sonst wenig Teile benötigt werden und die Momentenabnahme am frei drehbaren Lagergehäuse möglich ist, ist auch eine einfache und genaue Messung von zwei oder mehr Wälzlagern möglich.

509818/0051

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.

Letztere können gleich groß sein, was bei der üblichen Untersuchung von mehreren Lagern vorteilhaft ist« Alle Lager unterliegen dabei einer gleich großen Belastung. Vom Aufbau der Meßeinrichtung her wird also die Zahl der Fehlerquellen stark herabgesetzt. Aus den gleichen Gründen ist auch eine einfache Änderung der Prüfbedingungen möglich. So können insbesondere die Prüflager zusätzlich von außen auf höhere Temperaturen gebracht werden, was vor allem bei Schmiermitteluntersuchungen wichtig ist. Auch dabei sind genaue und unverfälschte Meßergebnisse zu erwarten.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann die Verspannung der Lager mechanisch über Spannschrauben und einstellbare Tellerfedern erfolgen. Bei Verwendung von hydraulischen Belastungseinrichtungen ist ein leichte nachträgliche Veränderung der Vorspannung möglich, ohne die Einrichtung stillsetzen zu müssen.

Um den Austausch von Prüfeinheiten zu erleichtern, besteht die sich drehende Welle aus zwei durch eine Axialschraube verbundene und über Kegelflächen gegeneinander zentrierte Teile, von denen der eine die Prüflager und das diese umgebende Lagergehäuse trägt, während der andere über zwei weitere Lager im Maschinengehäuse befestigt ist. Durch diese Art der Verbindung wird eine für Meßgeräte genaue Zuordnung der Teile möglich. Das sich ergebende Baukastenprinzip bewirkt wesentlich kürzere Stillstandszeiten der Antriebs- und Meßeinrichtung.

Die Meßeinrichtung wird anhand von zwei Beispielen näher erläutert:

Fig.1 zeigt den Querschnitt durch eine Meßeinrichtung mit axialer Belastung.

■ B 0 S 8-1 S / 0 0 5 1

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.

Fig.2 zeigt den Tei!querschnitt durch eine Meßeinrichtung mit radialer Belastung im Prinzip.

Als Prüflager 1 werden in Fig.l zwei Axialpendelrollenlager verwendet. Deren Innenringe 1' sitzen radial und axial fest eingespannt auf dem Hohlwellenteil 2'. Letzterer ist mit Hilfe der Axialschraube 3 und Kegelfläche h genau mit dem weiteren Wellenteil 2'* verbunden. Dieser wird auf der der Kegelfläche abgewandten Seite von einem nicht gezeigten Elektromotor angetrieben. Die Abstützung im Maschinengehäuse 5 erfolgt über die Wälzlager 6. Die Außenringe 1" der Prüflager 1 sind in Winkelhülsen 7 und 8 eingesetzt. Diese sind axial verschiebbar im frei drehbaren Lagergehäuse 9 angeordnet. Die Winkelhülse 8 ist weiterhin über Schrauben 10 axial verstellbar mit dem Lagergehäuse 9 verbunden, während auf die Winkelhülse 7 in axialer Richtung TeHerfedern 11 einwirken, die sich auf der anderen Seite an einem radialen Flansch 9* des Lagergehäuses 9 abstützen. Für die Momentenmessung ist noch eine Halteexnrxchtung 12 vorgesehen. Damit sind die für die Erfindung wesentlichsten Teile beschrieben.

Die Messung des Reibungsmomentes wird in folgender Weise durchgeführt: Durch einen Elektromotor werden die miteinander verbundenen Wellenteile 2' und 2" auf eine bestimmte gewünschte Drehzahl gebracht. Die Prüfeinrichtung wird über die Lager 6 im Maschinengehäuse 5 festgehalten. Die Innenringe 1' der damit fliegend gelagerten Prüflager 1 drehen sich damit ebenfalls. Die Belastung der Lager 1 erfolgt durch das Anziehen der Schrauben 10 gegen die Tellerfedern 11. Damit werden die Außenringe 1" gegeneinander verspannt. Die in den Prüflagern 1 entstehende Reibungskraft versucht nun alle äußeren Teile einschließlich des Lagergehäuses 9 mitzudrehen. Dies wird verhindert durch

509818/0 051

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.

die Halteeinrichtung 12, an der man z.B. durch Verwendung einer nicht gezeigten Feder über den Federauslenkweg die Drehkraft und damit das Reibungsmoment ermitteln kann.

Fig.2 zeigt nur die fliegend gelagerte Prüf- und Belastungseinrichtung im Prinzip. Die Abstützeinrichtung ist* weggelassen, da sie den gleichen Aufbau hat wie die der Fig. 1. Damit wird eine beliebige Verwendbarkeit dieses Teils erreicht.

Der Wellenteil 2' trägt hier ebenfalls die Innenringe 13' und lk'. Um eine gleichmäßige Belastung der Lager zu erreichen, sind hier je zwei Paare 13 und 14 in getrennten Lagergehäusen 15 und 16 angeordnet. Letztere sind über eine Feder 17 radial gegeneinander verspannt. Dadurch können die Prüflager 13 und Ik in gewünschter Höhe in einfacher Weise belastet werden. Auch hier werden wieder alle radial äußeren Teile von der Reibungskraft in Drehung versetzt, wenn nicht beide Gehäuse festgehalten werden. Die Drehmomentenmessung erfolgt hier ebenso wie bei Fig.1.

Wie man aus den beiden Figuren ersieht, ist jeweils ein einfacher Aufbau der Einrichtung gegeben. Insbesondere die Kräfte sind durch die direkte Verspannung der Lagerteile gegeneinander leicht und in beliebiger Höhe einstellbar. Der Kräfteweg ist kurz und geht über wenige Teile, was eine fehlerlose Belastung ermöglicht. Die verschiedenen Prüfungsbedingungen, wie abweichende Drehzahlen, Temperaturen usw.,können leicht eingestellt werden. Außerdem ist ein schneller Wechsel der die Prüflager enthaltenden Teileinrichtung möglich.

Bei der Prüfeinrichtung mit axialer Belastung können die Lager, die Federn usw. auch anders angeordnet sein, ohne daß damit

5098 18/0051

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.

das Erfindungsprinzip verlassen wird. Bei zusätzlicher axialer Verspannung der Einzellager eines jeden Paares gegeneinander nach Fig.2 können auch sogenannte kombinierte Belastungen aufgebracht werden.

509818/0051

Claims (3)

Kugelfischer Georg Schäfer & Co., Schweinfurt 15«10.1973 TOP-401-Wa/Rc Ansprüche

1. Wälzlagerreibungsmeßgerat dadurch gekennzeichnet, daß die Innenringe von mindestens zwei Wälzlagern auf einer sich drehenden, im Maschinengehäuse fliegend gelagerten Welle angeordnet sind und die Außenringe gegeneinander verspannt werden, wobei am frei drehbaren Lagergehäuse, das die Außenringe umfaßt, das Reibungsmoment gemessen wird.

2. Wälzlagerreibungsmeßgerät nach Anspruch 1 für axiale Belastung dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringe direkt axial gegeneinander verspannt werden (Fig.l).

3. Wälzlagerreibungsmeßgerät nach Anspruch 1 für radiale Belastung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lagergehäuse, die Je ein Außenringpaar umfassen und von denen das eine das andere mit Abstand umgibt, an einer Stelle radial gegeneinander verspannt werden (Fig.2).

k. Wälzlagerreibungsmeßgerat nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannung mechanisch über Spannschrauben und Tellerfedern oder hydraulisch über Kolben erfolgt.

5· Wälzlagerreibungsmeßgerat nach Anspruch 1, 2, 3 und k dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehende Welle aus zwei durch eine Axialschraube verbundenen und über Kegelflächen gegeneinander zentrierten Teilen besteht, von denen der eine die Prüflager und das diese umgebende Lagergehäuse trägt, während der andere über zwei weitere Lager im Maschinengehäuse befestigt ist.

509818/0051