DE2425017C3 - Prüfmaschine für Schmierstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfmaschine für Schmierstoffe mit einem Rahmen, einer Welle, einem Drehantrieb für die Welle, zwei beabstandeten, den Prüfschmierstoff enthaltenden Lagern einschließlich jeweils eines an der Welle befestigten Innenrings und eines mit einem Gehäuse fest verbundenen Außenrings und einer Heizeinrichtung für die Lager.

Es gibt bereits verschiedene Verfahren, um die Eigenschaften von Schmierstoffen für Lager zu prüfen, im allgemeinen durch Beobachten ihres Verhaltens in Probe-Lagern, eventuell unter Belastung und Erwärmung.

Zu diesem Zweck gibt es mehrere Maschinenarten, bei denen das Prüfen der Schmierstoffe bei einem oder zwei identischen Lagern durchgeführt wird, die mit dem zu prüfenden Schmierstoff gefüllt sind, bei denen der Außenring fest mit einem Gestell verbunden ist und der Innenring von einer sich drehenden Welle getrieben wird.

Derartige Maschinen erlauben die Untersuchung einerseits des Fließverhaltens des Schmierstoffs (Verhalten bei Querkraft), andererseits von dessen Alterungsbeständigkeit. Andere erlauben die Bestimmung des Reibungsmomentes der Lager mittels verschiedener Verfahren (z. B. Drehvermögen des Motors) mit allen dabei auftretenden Ungenauigkeiten, da insbesondere andere Lager, der Motor oder Auflager oder Stützen

für die Belastungen vorhanden sind

Darüber hinaus besteht bei den meisten verwendeten

Maschinen das Heizmittel für die Lager im allgemeinen

aus einem von elektrischen Widerständen aufgeheizten

umhüllenden Raum, in dem die den Prüfschmierstoff

enthaltenden Lager angeordnet sind.

Diese Art der Heizung gibt jedoch nicht die härtesten Bedingungen bei der Temperaturerhöhung eines Lagers im Betrieb wieder, bei denen der Innenring auf ίο einer Temperatur ist, die deutlich über der des Außenrings liegt, was auf den Schmierstoff eine wesentlich größere Walzwirkung ausübt. Darüber hinaus wird auch keine sehr genaue Regelung der Temperatur des Lagers erzielt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prüfmaschine für Schmierstoffe τχι schaffen durch die wirklichkeitstreue Bedingungen an dem Schmierstoff aufweisenden Lager.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geJösf, daß die Heizeinrichtung für die Lager eine Bremse für die Welle ist, mit einem auf der Welle zwischen den beiden Lagern befestigten Rotor und mit einem gegenüber dem Rahmen drehgesicherten Stator, auf dem jeweils an einer Seite des Rotors zwei Flansche befestigt sind, die jeweils das Gehäuse eines Lagers 'ragen.

Gemäß e^:ner besonderen Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß die Bremse eine elektromagnetische Pulverkupplung ist.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine wird die Wärme nicht durch elektrische Widerstände erzeugt, sondern durch Ausnutzung der Bremsleistung in Form von Wärme, wobei die Wärme sich auf diese Weise ausbreitet zum Teil durch die Bremsflansche bis zu den Gehäusen, die den Außenring der den Prüfschmierstoff enthaltenden Lager aufnehmen, und zum überwiegenden Teil wegen des Aufbaus, durch die Rotorwelle zu den Innenringen der Lager, wo die Temperatur auf diese Weise immer höher ist als die der Außenringe, wie dies in Wirklichkeit der Fall ist.

Die Erfisidung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen Teilschnitt A-A gemäß Fig.],

F i g. 3 schematisch die Temperaturregelung der Lager,

F i g. 4 ein Beispiel der Automatisierung der Messung der Bremsverzögerung des Drehteils.

Die in F i g. 1 wiedergegebene Maschine enthält einen Rahmen 1, derein Untergestell Il trägt, auf dem eine in F i g. 2 im Schnitt dargestellte elektromagnetische Pulverbremse 5 befestigt ist. Die Bremse 5 enthält einen Stator 52 (F i g. 2), der durch das Untergestell 11 am Drehen gehindert wird, und eine Welle 3, die die Innenringe der beiden Probelager 61, 62 trägt, die auf der einen bzw. anderen Seite des Rotors 51 der elektromagnetischen Bremse 5 angeordnet sind und deren Außenringe fest mit Gehäusen 60 verbunden sind, die auf den beiden Flanschen 53 des Stators 52 befestigt sind. Der Rotor 51 kann mit der Welle 31 eine Baueinheit bilden, wie in F i g. 2 dargestellt, oder ein unabhängiges, mit der Welle 3 fest verbundenes Teil.

Die Welle 3 trägt an ihren Enden zwei Aufnehmerrollen 31 mit gewölbtem Rollenkranz, die symmetrisch zur Äquatorialebene des Rotors 51 befestigt sind und auf denen zwei Rollen 7 mit Zylinderrollenkranz aufliegen.

Die Achsen oder Wellen der beiden Zylinderrollen 7 rden jeweils von einem Schwing- oder Schwenkhebel 70 (Fig-¹) getragen, der um eine Achse 71 schwenkbar am Rahmen 1 befestigt ist. Einer der Schwenkhebel 70 trägt einen Motor 72

Antreiben, z. B. mittels eines Treibriemens, der Welle einer der Zylinderrollen 7, die ihrerseits durch Reibung die gegenüberliegende Rolle 31 und den Rotor «1 antreibt. Darüber hinaus ist eine Belastungseinrichtung für die Lager 61.62 vorgesehen. Zu diesem Zweck trägt jeder Schwenkhebel 70 über die Zylinderrollen 7 frei hinausragend eine Last 73, deren Wert je nach Art V Prüfung eingestellt werden kann. Die elektromagnetische Bremse 5 enthält Eisenpulver, das im Spalt verteilt ist, der den Rotor 51 und den Stator 52 trennt. der seinerseits um den Rotor 51 eine Polmasse bildet, in deren Innerem zwei Erregerspulen 571 und 572 angeordnet sind. Während Strom durch die Spulen fließt, wird ein radiales Magnetfeld im Spalt erzeugt, das das PrJg_n^y(Vg,' zunehmend und halbmondförmig abhängig von'der Stromstärke zusammenballt. Das den Rotor 51 bremsende Moment ist deshalb direkt proportional zum Strom, und für eine gegebene Drehzahl der Welle 3 wird die sich ergebende Leistung ausgenutzt in Form von Wärme, die sich ausbreitet einerseits durch die Flansche 53, andererseits und hauptsächlich durch den Rotor 51 und die Welle 3 auf die mit Prüfschmierstoff versehenen Lager 61,62

Wie aus F i g- 2 ersichtlich, wird die unabhängige Regelbarkeit bzw. Einstellbarkeit der Temperatur jedes Lagers 61, 62 erreicht mittels der beiden symmetrisch zur Äquatorialebene des Stators 52 angeordneten Erregerspulen 571 und 572 Darüber hinaus kann eine enge und tiefe Nut 510 in der Äquatorialebene des Rotors 51 angebracht sein. Der Wärmestrom infolge der Erregung jeder Spule 571 bzw. 572 wird dadurch zum überwiegenden Teil auf das näher gelegene Läger 61 bzw. 62 kanalisiert. Dadurch kann die Temperatur des einen Lagers gegenüber der des anderen leicht durch Durch Erfassen der Temperatur, bei der der Schmierstoff durch die Öffnung 56 austritt, kann sehr genau der dynamische Tropfpunkt eines Schmierstoffs bestimmt werden.

Neben der Möglichkeit, an den Lagern eine gegebene Temperatur und eine gegebene Belastung zu erhalten, ermöglicht die Maschine die Bestimmung des Widerstandsmoments der einzelnen Probelager.

Zu diesem Zweck ermöglichen unter dem Ende der hinausragenden Schwenkarme 70 angeordnete Hebeeinrichtungen oder Heber 74 letztere in beliebiger Weise noch zu heben und dadurch die Aufnehmerrollen 31 zum Aufzeichnen der Bremsverzögerung des Drehteils freizusetzen, das einzig von den Lagern gehalten wird, die mit dem Prüfschmierstoff gefüllt sind.

Eine Automatisiereinrichtung mit einem Nocken-Programmgeber 8, die schematisch in den F i g. 4a und 4b als Beispiel dargestellt ist, ermöglicht in gleichmäßigen Zeitabständen die folgenden Betriebsweisen:

Abschalten der Stromversorgung der Bremsspulen (Kontakt a);

Abheben der Schwenkarme (Kontakt b); sofort anschließendes Zählen mittels eines bekannten Systems, wie einem Impulsfühler 9 (F i g. 4b), der Umdrehungen der Welle während einer sehr kurzen Zeit fi und deren Speichern (Kontakt d); nach einer kurzen Periode ti (Kontakt e) neuerliches Zählen der Umdrehungen während der gleichen Zeit fi und Abziehen des vorhergehenden Wertes, dann Anzeigen dieses Drehzahlabfalls oder deren Übertragung auf eine Druckereinheit (Kontakt I);
abschließendes Rückstellen auf Null (Kontakt g).

Die zeitabhängige Entwicklung des Drehzahlabfalls ist direkt abhängig vom Zustand des die Lager füllenden Schmierstoffs.

Darüber hinaus ist es in Kenntnis der Trägheit der

.... Drehteiie möglich, das Widerstandsmoment der Lager

Verändern der" Stromstärke der entsprechenden Spule 40 bei mittlerer Drehzahl während des Zeitabschnitts zu geändert werden. bestimmen. Wenn dieser Zeitabschnitt kurz ist, ist die

Die Temperatur jedes Lagers 61, 62 wird mittels mittlere Drehzahl im wesentlichen die, die der Messung Thermoelementen 63 gemessen, die z. B. an ihren
Außenringen angebracht sind. Die F i g. 3 gibt als Bei-

35 vorangeht.
Darüber hinaus ist festzustellen, daß der in F i g. 2

₅niel ein Einstellschema für die Erreger-Stromstärke 45 wiedergegebene Aufbau den leichten Austausch der spici chi ^ . ,, ■ . _r. -: -τ- ι c« C-» ~ ^„t;„u, Toicär-hlifh kt pin? Rurhse 64

wieder. Jedes Thermoelement 63 ist mit einem Temperatur-Programmgeber 631 verbunden, an dem entweder eine konstante Sollwert-Temperatur oder eine sich gleichförmig ändernde Temperatur oder jede andere ibhäi Traturänderung eingestellt werden wiedergegebe

Lager 61, 62 ermöglicht. Tatsächlich ist eine Buchse für jedes Lager 61,62 vorgesehen, um das Beschädigen oder Zerstören der Welle 3 während des Lösens und des darauffolgenden Wiederzusammenbaues zu verhini Vd Lrn ver

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zeitabhängige Temperaturänderung eingestellt werden 50 dem und um auch die Verwendung von Lagern ver-

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kann. Wenn die von dem Thermoelement 63 übermittelte Temperatur des Lagers 61, 62 den gewünschten Soliwert erreicht, unterbricht ein Relais 632 die Versorgung der entsprechenden Erregerspule. Deshalb kühlt ih di B 5 id ab und sobald ihre Tempera

dern und um auch d g

schiedener Durchmesser zu ermöglichen, durch eine geeignet abgestufte Buchsenreihe. Die Aufnehmerrollen 31 sind ihrerseits zur leichten Lösbarkeit an jedem Ende in bekannter Weise befestigt. Weiterhin ist eine

Öffnung 66 in jedem Gh g

zum Wiedererneuern des Schmierstoffs, der sich in die Ringnut 67 verteilt, oder zum Einführen von naturreioder mit verschiedenen Verunreinigungen, wie

untersuchenden

gung aer enisprcviiciiucii ui^mpuiv. l».o.iuiu rv_U.„. „ ... _

sich die Bremse 5 wieder ab, und sobald ihre Tempera- 55 Öffnung 66 in jedem Gehäuse 60 vorgesehen entweder

tür sich z. B. um 2⁰C erniedrigt hat, schaltet das Relais — "^/!-^{J J}~- c„K_m;«_rei«ffc Ηργ sirh in die

632 den Strom durch die Spule wieder ein, usw.

Neben der Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur kann ein konstanter Temperaturanstieg durch- Salz, belastetem Wasser in den zu untersuchenden geführt werden, bis der die Lager füllende Schmierstoff 60 Schmierstoff mittels Nebel oder tropfenweise zum Unsich zersetzt, in Ringnuten 54 abfließt, die in den Flan- tpr«urh««n He* Verhaltens der Schmierstoffe in verschieschen 53 angeordnet sind, und dann infolge der
Schwerkraft nach außen fließt durch zu diesem Zweck
am untersten Punkt angebrachte Leitungen 56. Der
Schmierstoff fällt dadurch in Form von Tropfen nach 6s
unten, die zurückgewonnen werden können z. B. auf
einem mit bekannter Geschwindigkeit vorbeitretenden

ι λϊ 1 _:_n..

Schmieo

tersuchen des Verhaltens der Schmierstoffe denen Medien.

Schließlich ist der Stator 52 der Bremse 5, wie bereits dargestellt, auf dem Untergestell 11 befestigt, der ihn gegen Drehen sichert.

Dieses Gestell 11 kann am Rahmen 1 mittels einer geeigneten, nicht dargestellten Vorrichtung befestigt sein, durch die auf den Stator 52 Schwingungen senk-

recht zur Drehachse in der Horizontalebene mit veränderlicher Amplitude und Frequenz ausgeübt werden können, die dann auf die Probelager rückwirken.

Deutlich erkennbar können mit der Maschine viele Prüfungen durchgeführt werden. Das Verwenden einer elektromagnetischen Pulverbremse ermöglicht das genaue Regeln der Temperatur, der die Lager ausgesetzt sind, und das Unterwerfen der Lager einem harten industriellen Einsatz für den Schmierstoff, denn die Temperatur des Innenrings ist höher als die des Außenrings. Das Verwenden von Schwenkhebeln ermöglicht das Ausüben einer beliebigen Belastung auf die Lager und durch deren Abheben das häufige Nachprüfen ihres Eigen-Widerstandsmoments durch Messen der Bremsverzögerung des Drehteils. Die genaue Symmetrie des Versuchsstandes erlaubt das gleichzeitige Durchführen zweier Versuche, z. B. die Bestimmung des dynamischen Tropfpunkts mit größerer Genauigkeit, wobei jedes Lager zum Steuern oder Einstellen des anderen dienen kann, oder die gleichzeitige Prüfung zweier verschiedener Schmierstoffe. Darüber hinaus ermöglicht die Einstellbarkeit unterschiedlicher Temperaturen für jedes Lager sowie ihrer Belastungen das Prüfen z. B. des gleichen Schmierstoffes unter verschiedenen Be-

iriebsbedingungen.

Die erläuterten Ausführungsbeispiele können in ver schiedener Weise abgewandelt werden, z. B. kann al; Bremsorgan für die Welle jede Bremse verwendet wer den, deren Bremsmoment leicht auf die Temperatur de; Lagers eingestellt werden kann, z. B. eine Wirbelstrom bremse.

Darüber hinaus kann die Symmetrie der Maschine noch weiter gesteigert werden durch Antreiben de( beiden Zylinderrollen 7 mittels zweier Syrichronmotoren. Des weiteren kann der Drehantrieb für die die Rollen tragende Welle wegen der Symmetrie der Maschine auch aus zwei am Wellenstumpf befestigten Motoren gebildet sein, wobei jeder Motor auf einem parallel zur Achse der Welle verschiebbaren Gestell befestigt und mit der Welle durch eine Schalt-Kupplung verbunden sein kann. Auf diese Weise kann die Welle auch noch plötzlich außer Betrieb gesetzt werden, um die Bremsverzögerung des Drehteils aufzeichnen zu können und um daraus das Widerstandsmoment der Lager zu bestimmen. In diesem Fall erfolgt das Anlegen von Lasten auf die Lager durch Anbringen von Scheiben mit bekanntem Gewicht an jedem Ende der Welle 3.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Prüfmaschine für Schmierstoffe, mit einem Rahmen, einer Welle, einem Drehantrieb für die Welle, zwei beabstandeten, den Prüfschmierstoff enthaltenden Lagern einschließlich jeweils eines an der Welle befestigten Innenrings und eines mit einem Gehäuse fest verbundenen Außenrings und einer Heizeinrichtung für die Lager, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung für die Lager (61. 62) eine Bremse (5) für die Welle (3) ist, mit einem auf der Welle (3) zwischen den beiden Lagern (61.62) befestigten Rotor (51) und mit einem gegenüber dem Rahmen (1) drehgesicherien Stator (52), auf dem jeweils an einer Seue des Rotors (51) zwei Flansche (53) befestigt sind, die jeweils das Gehäuse (60) eines Lagers (61,62) tragen.

2. Prüfmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse eine elektromagnetische Bremse (5) ist und ein Temperaturregler für die Lager (61, 62) durch Einstellen der Erregerstromstärke der Bremse (5) vorgesehen ist.

3. Prüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (5) eine elektromagnetische Pulverkupplung ist.

4. Prüfmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverkupplung zwei zur Äquatorialebene des Rotors (51) symmetrische Spulen (571,572) enthält.

5. Prüfmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Temperaturregler für jedes Lager (61, 62) durch Einstellen der Erregerstromstärke der dem entsprechenden Lager (61,62) am nächsten liegenden Spule (571,572).

6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine schmale und tiefe Nut (510) in der Äquatorialebene im Rotor (51).