DE2520719C2 - Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern in einer Hochvakuumkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern in einer Hochvakuumkammer, bestehend aus einer, das Prüflager aufnehmenden, innerhalb der Hochvakuumkammer gelagerten, mittels einer Magnetkupplung von einem außerhalb der Hochvakuumkammer angeordneten Motor angetriebenen Welle sowie aus einer ebenfalls in der Hochvakuumkammer angeordneten Meßvorrichtung zur Ermittlung des Prüf lager-Reibmomentes.

Es ist bekannt, die verschiedensten Materialien und Vorrichtungen unter »Weltraumbedingungen« zu prüfen. Zum Prüfen von Kugelagern ist es ferner bekannt, diese in einer Hochvakuumkammer unter einer Last zu betreiben und in einem Druckbereich von 10~³ bis 10-" Torr zu prüfen. Die Kühlung der Hochvakuumkammern erfolgt mittels flüssigem Stickstoff oder Helium. In einer bekannten Ausführung besteht die Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern aus einer etwa kubischen Hochvakuumkammer, in der eine das Prüflager aufnehmenden Welle drehbar gelagert und von einem Elektromotor angetrieben ist Die Feldwicklung des Elektromotors ist außerhalb der Hochvakuumkammer angebracht. In der Hochvakuumkammer ist ferner eine das Prüflager erwärmende Heizung angeordnet, wobei außerdem das Prüflager mittels einer Prüflast axial belastbar ist Die Prüfiast ist ebenfalls innerhalb der Hochvakuumkanuner angeordnet Fernerhin besitzt die Hochvakuunikammer ein Schauglas zur Beobachtung des Prüflagers während der Untersuchungen.

Bei den bekannten Hochvakuumkammern besteht ,o der Nachteil, daß die Prüflasten für das Prüflager während des Prüfbetriebes nicht veränderbar sind. Auch kann das Prüflager nicht in Richtung einer Komponente radial belastet werdea Zur ordnungsgemäßen Prüfung eines Lagers ist es notwendig, sowohl die Radialals auch die Axiallast während des Prüfbetriebes jeweils hinsichtlich ihrer Größe einstellbar zu halten; auch muß das Verhalten des Prüflagers hinsichtlich der Laufruhe während des Prüfbetriebes beobachtbar sein, wobei unter Beobachtung auch die Registrierung der Meßwerte verstanden wird. Thermisch hochbelastbare und unter Hochvakuum arbeitende Lager kommen mannigfach zur Anwendung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochvakuumkammer zum Prüfen von Wellenlagern zu schaffen, bei welcher es möglich ist, während des Versuchsbetriebes die Prüflasten wahlweise auf das Prüf lager aufzubringen.

Ausgehend von einer Vorrichtung zum Prüfen von

Wellenlagern der eingangs genannten Art besteht die Erfindung darin, daß das Prüflager von einer Fassung

umgeben ist, an der ein Meßadapter zur Ermittlung des Reibmomentes sowie das Prüflager radial und/oder axial belastbare Zugelemente angreifen, wobei alle auf das Prüflager einwirkenden Lasten mittels außerhalb der Hochvakuumkammer angeordneter Einstellorgane einstellbar sind.

Durch diese erfinderische Ausbildung der Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern wird es ermöglicht, während des Prüfbetriebes das Wellenlager mit wechselnden Lasten zu belasten. Der Hochvakuumbehälter besitzt mindestens ein Fenster mit einer Optik, deren optische Achse auf das Prüflager gerichtet ist. Fernerhin ist das Prüflager von einem außerhalb der Hochvakuumkammer angeordneten Stroboskop mit Lichtblitzen anleuchtbar. Hierzu kann die Hochvakuumkammer ein gesondertes Fenster aufweisen, vorteilhaft ist es jedoch, die Lichtblitze mittels eines Lichtleiterstranges durch die Beobachtungsoptik auf das Prüflager zu richten.

In den Zeichnungen sind eine gemäß der Erfindung gebildete Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern sowie Einzelheiten hierzu dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Hochvakuumbehälter 1 mit der darin angeordneten Vorrichtung 2 zum Prüfen von Wellenlagern. Die Hochvakuumkammer besteht aus einem mittels eines Deckels 3 geschlossenen, nahezu zylindrischen Gehäuse, welches über einen Stutzen 4 mit einer hier nicht dargestellten, an sich bekannten Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Hochvakuums verbunden ist. Ein von einem Elektromotor angetriebener Kupplungszapfen 6 steht, über eine Klauenkupplung 7 mit einer an sich bekannten Magnetkupplung 8 in Verbindung, wobei hier unter dem Einfluß des magnetischen Feldes die ebenfalls Magnete tragende und vom Hochvakuumbehälter umschlossene Läuferwelle 9 in Umdrehung versetzt wird. Innerhaib des Hochvakuumbehälters ist auf einer Bühne 10 ein Lagerblock 12 angeordnet, der die Lager 13

für die Welle 9 trägt Die Welle 9 ist an ihrem vorderen Ende 15 verjüngt und trägt dort das Prüflager 16. Eine Fassung 17 umgreift das Prüflager. Mit der Fassung steht ein Käfig 18 in Verbindung, an dem ein Seilzug 19 angreift Die Last des Seilzuges wirkt als axiale Kraft auf das Lager 16. Ein weiteres Zugelement 20 greift radial an die Fassung 17; diese Last ist die auf das Lager 16 ausgeübte Radialkraft Im Käfig 18 ist eine Hochfrequenzspule 21 angeordnet, die mil einem — hier nicht dargestellten — Hochfrequenzerzeuger in Verbindung steht; durch induktive Erwärmung des Lagerzapfens 15 wird auch das Lager 16 erwärmt Ein Adapter 22 lastet gegen die Fassung 17 und dient zur Aufnahme von Schwingungen. Eine Meßsonde 23 steht ebenfalls mit der Fassung 17 in Verbindung; sie dient zur Ermittlung des Reibmomentes. Die Temperatur des Lagers ist mittels eines Strahlungsmeßgerätes 24 erfaßbar. Steuer- und Regelgeräteschaften zur Steuerung und Regelung der Temperatur sind an sich bekannt und nicht Gegenstand dieser Erfindung. In der Wandung 25 des Hochvakuumbehälters 1 ist ein Fenster 26 eingebracht Die Wärmestrahlung des Lagers wird mittels eines Spiegels 27 auf das außerhalb der Hochvakuumkammer angeordnete Strahlungsmeßgerät geleitet. Ein weiteres Beobachtungsgerät 28 ist durch die Wandung 25 des Hochvakuumbehälters geführt und dient zur Beobachtung des Lagerverhaltens während des Versuchsbetriebes.

Wie ersichtlich, sind alle Zugelemente 19, 20 unter Zufhilfenahme von Manschetten und Balgdichtungen 29 nach außen geführt und mit Einstellorganen 3l> versehen. Gemäß dem Beispiel bestehen die Einstellorgane aus einem Zylinder 31 mit einem darin gelagerten federbelasteten Kolben 32, der über eine Zugstange 33 und einem Spitzengelenk 34 mit dem jeweiligen an die Fassung 17 angreifenden Zugelement verbunden ist. Der Zylinder 31 ist in einem Schutzmantel 37 angeordnet; er trägt eine Gewindespindel 35 mit einer Rändelmutter 36. Die Rändelmutter lastet gegen die Deckkappe 37' des Schutzmantels 37. Bei Betätigung der Rändelmutter 36 erfolgt eine Änderung der auf die Fassung 17 und somit auf das Prüflager 16 einwirkenden Last. Wie ersichtlich, ist die Welle 9 im nahen Bereich der Vorrichtung 2 mit Lamellen 38 versehen; zwischen den Lamellen ragen Kühlbacken 39, welche die Welle 9 U-förmig umgreifen. Wird mittels der Induktionsspule 21 der Wellenzapfen 15 aufgeheizt — und somit das Prüflager 16 thermisch belastet — so erwärmt sich auch die Welle 9. Die Lamellen 38 erwärmen sich daher; die von den Lamellen abgestrahlte Wärme wird von den B?cken 39 aufgenommen. Letztere Backen stehen mit einem vom Kühlwasser durchflossenen Gehäuse 40 in Verbindung.

F i g. 2 zeigt eine Sektion der Prüfvorrichtung 2 innerhalb des Hochvakuuinbehälters 1. Kühlwasser 41 wird über einen Stutzen 42 in Pfeilrichtung durch einen das Wellenlager 13 aufnehmenden Lagerblock 43 geleitet Die im Lagerblock angeordneten Kühlkanäle 44 dienen zur Ableitung dtr von den Lagern 13 aufgenommenen Wärme. Ober den Kanal 44' fließt das Kühlwasser einerseits in den die Kühlbacken 39 tragenden Kühler 40 und andererseits über die Rohrleitung 45 zum gegenüberliegenden — hier nicht dargestellten — zweiten Wellenlager. Die Rückleitung des Kühlwassers erfolgt über die Leitung 46, die über ein T-Stück 46' mit der Kühlwasserrücklaufleitung 47 und 47' verbunden ist

Das in der Fassung 17 gehaltene Prüflager ist durch den freien Raum 48 zwischen der Hochfrequenzspule 21 und dem Käfig 18 zu beobachten; dieser Raum dient «sssr auch als Meßstrecke zur Ausbreitung der Wärmestrahlung zum Strahlungsmeßgerät 24 (Fig. 1). Ein Adapter 49 (vgl. Fig.3) lastet mit geringem Andruck gegen die Fassung 17; er dient zur Aufnahme der sich während des Prüfbetriebes am Lager einstellenden Schwingung. Der Adapterkopf 50 trägt eine Kugel 51, die auf einen Piezokristall einwirkt dessen Spannung bei 52 außerhalb der Gehäusewandung 25 des Hochvakuumbehälters abgegriffen wird. Das den Adapterkopf tragende Rohr 49 ist mittels einer Balgdichtung 29 gegenüber dem Innenraum der Hochvakuumkammer 1 abgedichtet.

F i g. 4 zeigt die Anordnung eines Prüfadapters 53 zur Messung des Reibmomentes des Lagers 16 während des Prüfbetriebes. An der Fassung 17 befindet sich ein Flansch 54 mit einer Spitze 55, die gegen ein in einem Rohr 56 eingebrachtes, hier nicht dargestelltes Druckmeßgerät lastet. Dieses Rohr 56 ist ebenfalls durch die Wandung 25 des Hochvakuumbehälters t hindurchgeführt und mittels einer Balgdichtung 29 gegenüber dem Innenraum des Hochvakuumbehälters abgedichtet. Über einen Meßwertverstärkter 57 gelangen die Meßwerte an ein Registrier- bzw. Aufnahmegerät.

F i g. 5 zeigt den durch die Wandung 25 des Hochvakuumbehälters 1 hindurchgeführten Beobachtungstubus 28 mit seiner — nur schematisch angedeuteten — Optik und Umlenkspiegel (Prisma) 58. Die optische Achse 59 des Beobachtungstubus zeigt auf die Fassung 17 bzw. auf das Prüflager 16. Wie gestrichelt bei 60 bis 62 angedeutet, ist die Optik — wie an sich bekannt — derart angeordnet, daß das Prüflager sowohl durch ein Okular 63 zu beobachten, aber auch mittels einer Kamera 64. z. B. während eines bestimmten Zustandes, fotografisch zu fixieren ist Das Verhalten des Lagers kann auch während des Prüfbetriebes mittels eines Vidikons 65 auf einen Monitor 66 dargestellt werden. In den Beobachtungstubus 28 ragt ein Lichtfaserbündel 67, welches einerseits mit einem Stroboskop 68 und andererseits mit einer Beleuchtungsquelle 69 zu verbinden ist. Die Beleuchtungsquelle 69 dient zur ständigen gleichmäßigen Ausleuchtung des Beobachtungsraumes, während das Stroboskop in bekannter Weise zur Ermittlung schneller periodischer Beobachtungsvorgänge dient

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen von Weflenlagern in einer Hochvakuumkammer, bestehend aus einer das Prüflager aufnehmenden, innerhalb der Hochvakuunikammer gelagerte, mittels einer Magnetkupplung von einem außerhalb der Hochvakuumkammer angeordneten Motor angetriebenen Welle, sowie aus einer ebenfalls in der Hochvakuumkammer angeordneten Meßvorrichtung zur Ermittlung des Prüflager-Reibmomenles, ^a^urch? gekennzeichnet, daß das Prüflageir (16) von einer Fassung (17) umgeben ist, an der ein Meßadapter (54 bis 57) zur Ermittlung des Reibmomentes sowie das Prüflager radial und/oder axial belastbare Zugelemente (19, 20) angreifen, wobei alle auf da? Prüflager einwirkenden Lasten mittels außerhalb der Hochvakuumkammer (1) angeordneter Einstellorgane (30 bis 36) einstellbar sind

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß an der Fassung (17) für das Prüflager (16) ein Schwingungsmeßadapter (49 bis 52) angreift

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochvakuumbehälter (1) einen Tubus (28) aufweist, dessen optische Achse auf das Prüflager (16) oder auf die Fassung (17) gerichtet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Hochvakuumbehälter (1) mindestens ein Fenster (26) aufweist, vor dem ein Strahlungsmeßgerät (24) angeordnet ist dessen optische Achse auf das Prüflager (16) zeigt

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Prüflager (16) von einem außerhalb der Hochvakuumkammer (1) angeordneten Stroboskop (68) mit Lichtblitzen anleuchtbar ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Tubus (28) eine Lichtleitfaser oder ein Lichtleitfaserbündel (67) geführt ist, welches einerseits mit dem Stroboskop (68) und andererseits mit einer Beleuchtungsvorrichtung (69) verbindbar ist.