DE2718790A1

DE2718790A1 - Messverfahren und vorrichtung zur schnellkontrolle des daempfungsfaktors von mit viskoser fluessigkeit gefuellten und mit einem schwingungsring versehenen torsionsschwingungsdaempfern

Info

Publication number: DE2718790A1
Application number: DE19772718790
Authority: DE
Inventors: Csaba Dipl Ing Finta; Kornel Dipl Ing Nagy; Imre Z Dipl Ing Szabo
Original assignee: Magyar Vagon es Gepgyar
Current assignee: Magyar Vagon es Gepgyar
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1977-11-17
Also published as: GB1581755A; GB1581754A; HU172832B; DE2718790B2; SU999988A3; DE2718790C3; SU895296A3; CS254301B2; US4166377A; DD129933A1

Description

SCHIFF v. FDNER STREHL SCHOW. HOPF EGr-INGHAUS 'INCK

Beschreibung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren und eine Vorrichtung zur Schnellkontrolle des Dämpfungsfaktors von mit viskoser Flüssigkeit gefüllten und mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfern.

Bekanntermaßen besteht ein mit viskoser Flüssigkeit gefüllter, mit einem Schwingungsring versehener Torsionsschwingungsdämpfer aus einem geschlossenen Gehäuse und dem in dem Gehäuse angeordneten Schwingungsring, während der zwischen dem Gehäuse und dem Schwingungsring vorhandene Spalt mit einer viskosen Flüssigkeit aufgefüllt ist. Der Schwingungsdämpfer hat die Aufgabe, die Torsionsschwingung samplituden der die Torsionsschwingungen ausführenden Welle auf das Minimum herabzusetzen, d.h. auf einen zulässigen Pegel zu reduzieren, um dadurch einen hochgradigen Verschleiß, das Geräusch und in Extremfällen einen Wellenbruch renneiden zu können. Die einwandfreie Funktion des Schwingungsdämpfers ist daher hinsichtlich Lebensdauer und Betriebssicherheit von äußerster Wichtigkeit. Der die Zuverlässigkeit der Schwingungsdämpfer charakterisierende Index ist der Wert des Dämpfungsfaktors des Schwingungsdämpfers .

Bisher konnte weder ein Verfahren noch eine Vorrichtung entwickelt werden, unter deren Zuhilfenahme die zuverlässige, schnelle, serienmäßige Kontrolle des Dämpfungsfaktors von mit viskoser Flüssigkeit gefüllten, mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfern möglich gewesen wäre.

Die bisher meistens angewendete und ale am zuverlässigsten betrachtete Prüfungsmethode besteht darin, daß innerhalb des Systems, dessen unerwünschte Schwingungsamplitude mit

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dem betreffenden Dämpfer zu reduzieren beabsichtigt wird, z.B. in einem Verbrennungsmotorsystem, die Schwingungsmessung mit Hilfe eines dort eingebauten Schwingungsdämpfers vorgenommen wird. Aufgrund der gemessenen Schwingungsamplituden wird festgestellt, ob der Dämpfungsfaktor des Torsionsschwingungsdämpfers einer gegebenen Geometrie die Forderungen befriedigt oder nicht.

Der für das System zulässigen, maximalen Schwingungsamplitude ¥ max. sind zwei Dämpfungsfaktoren ß min. und ß max. zugeordnet. Liegt der Dämpfungsfaktor in einem Bereich zwischen den beiden Werten, so unterschreiten die Amplituden den zulässigen Wert, und ist der Dämpfungsfaktor und damit die Funktion des Dämpfers als zufriedenstellend zu betrachten. Das Merkmal dieses Dämpfertyps kann darin gesehen werden, daß der Dämpfungsfaktor zwischen ß min. und ß max. einen optimalen Wert auf v/eist, bei dem die Schwingungsamplituden ihr Minimum erreichen. Innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereiches des optimalen Dämpfungsfaktors ß opt. bringt die Änderung des Dämpfungsfaktors keine wesentliche Amplitudenvergrößerung mit sich; als Folge ist bei einer in einem derartigen ursprünglichen System durchgeführten Schwingungsmessung die Unterscheidung der Dämpfer nach ihren Dämpfungsfaktoren aufgrund der Schwingungsamplituden desto ungenauer, Je mehr sich dieser Wert dem Optimalwert nähert. Im Hinblick auf die zu erwartende Lebensdauer sowie aus Konstruktions- und technologischen Gründen ist es durchaus nicht gleichgültig, an welchem Teil des durch ß min. und ß max. definierten Intervalls der Dämpfungsfaktor der Dämpfer liegt. Ein weiterer Nachteil der Prüfung der mit viskoser Flüssigkeit gefüllten, mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingung sdämpf er in dem originalen System besteht darin, daß die Prüfung einerseits langwierig und kostspielig ist, anderseits die Teilnahme von Fachleuten unerläßlich ist,

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so daß die PrUfungsmethode zu SerienprUfungen keineswegs geeignet ist.

Es sind Tendenzen bekannt, bei denen vorgeschlagen wird, die Kontrolle der Schwingungsdämpfer in einem von dem originalen abweichenden, sogenannten Ersatzsystem, z.B. in einem unter Anwendung einer Kardanwelle errichteten System durchzuführen. Die gemeinsame Charakteristik der erwähnten Systeme besteht darin, daß das Gehäuse des in das System eingebauten Dämpfers zu einer Schwingungsbewegung mit bestimmter Frequenz und Amplitude gezwungen wird. Infolge der Erwärmung des Dämpfers muß jedoch hier die Einstellung des Wärmegleichgewichtes abgewartet werden. Infolgedessen wird die Kontrolldauer gegenüber der in dem originalen System durchgeführten Kontrolle nur unwesentlich kürzer, wobei gleichzeitig die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Prüfung beeinträchtigt und meistens nur eine grobe Abschätzung erreicht wird.

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren und eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung zu entwickeln, unter deren Zuhilfenahme die Möglichkeit der schnellen, serienmäßigen Kontrolle des Dämpfungsfaktors von mit viskoser Flüssigkeit gefüllten, mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer vorgegebenen nominellen Geometrie gegeben wird.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zu schaffen, bei dem ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Dämpfungsfaktor des Torsionsschwingungsdämpfers des erwähnten Typs und mit gegebenen geometrischen Abmessungen und irgendeinem leicht meßbaren Parameter besteht.

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Weiter besteht das Ziel, ein Meßgerät zu bauen, das zur raschen und keine Fachkenntnisse beanspruchenden Realisierung des Meßverfahrens geeignet ist, bei dem die Schwingungsdämpfer leicht und schnell montiert und ausgetauscht werden können, wodurch das Gerät zu Serienmessungen weitgehend geeignet ist.

Außerdem ist es von äußerster Wichtigkeit, daß bei dem einen Typ der Messung der geprüfte Dämpfer bei einem zwischen zwei Grenzwerten liegenden Wert als "geeignet" qualifiziert werden kann, d.h. es soll die Möglichkeit bestehen, die geeigneten und ungeeigneten, fehlerhaften Schwingungsdämpfer ohne definierte Wertfeststellung schnell auswählen und, wenn nötig, zahlenmäßige, miteinander vergleichbare Meßergebnisse bestimmen zu können.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einem Schwingungssystem mit einem Freiheitsgrad, das z.B. aus einer Torsionswelle und einer Scheibe besteht, zwischen dem Dämpfungsfaktor eines entsprechend eingebauten, z.B. an einer Scheibe konzentrisch befestigten Schwingungsdämpfers mit einer gegebenen Geometrie und zwischen der Schwingungszahl eines frei ausschwingenden Systems, innerhalb des interessierenden Bereichs ein gut meßbarer, auch zahlenmäßig charakterisierbarer Zusammenhang besteht.

Der Zusammenhang ist darauf zurückzuführen, daß die Kennlinie der Schwingungszahl η in Abhängigkeit vom Dämpfungsfaktor ß¹ bei einem optimalen Wert von ß¹ ihr Minimum erreicht, bzw. die zugeordnete Schwingungszahl η opt die in dem betreffenden System meßbare, niedrigste Schwingungszahl darstellt. Bei dem tatsächlichen Dämpfungswert ß¹, falls dieser den Wert ß¹ opt unter- oder überschreitet, wird die zugeordnete Schwingungszahl des Torsionsschwingungsdämpfers höher als der Wert η opt sein. Um Zweideutigkeiten

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vermeiden zu können, muß man entscheiden, daß, wenn ß¹ < ß' opt. mit voller Gewißheit Ausschuß vorliegt und, wenn ß^f > ß¹ opt. der Dämpfer als einwandfrei betrachtet werden kann; um die strittige Frage lösen zu können, kann man sich einer anderen Kontrollmethode bedienen, wobei, wie dies später noch besprochen wird, die Zeit T der tatsächlichen ersten Schwingung des den Torsionsdämpfer enthaltenden Systems mit der Referenzschwingungszeit T ref verglichen wird und die Qualität des Dämpfers aufgrund des Vergleichs bestimmt wird. Zu diesem Zweck kann eine andere, obgleich viel kompliziertere Methode angewandt werden: der betreffende Torsionsschwingungsdämpfer wird in einem anderen System gemessen, das sich von dem vorherigen nur in der Federsteife der Torsionswelle unterscheidet. In diesem Fall v/eicht nämlich die Kennlinie (Schwingungszahl-Dämpfungsfaktor) des zweiten Systems von jener des ersten Systems ab, wobei aufgrund dieser Abweichung eine eindeutige Entscheidung getroffen werden kann.

Das Vorhergesagte zusammenfassend, ist das erfindungsgemäöe Verfahren "zur Schnellkontrolle des Dämpfungsfaktors von mit viskoser Flüssigkeit gefüllten und mit einem Schv/ingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfern dadurch gekennzeichnet, daß die zulässigen Extremwerte ß¹ min und ß¹ max. für die zu prüfenden Torsionsschwingungsdämpfer der gegebenen nominellen Geometrie, zwischen denen die Torsionsschwingungsdämpfer eine annehmbare Qualität aufweisen, in an sich bekannter Weise bestimmt werden; des Weiteren wird der Zusammenhang zwischen den erwähnten Dämpfungsfaktoren innerhalb des Torsionsschwingungssystems mit einem Freiheitsgrad - das mit einem Torsionsdämpfer des zu prüfenden Typs versehen ist und durch die Änderung der schwingenden Masse oder durch die Änderung der Federsteife der Torsionswelle gestimmt werden kann -, einerseits, und den Schwingungszahlen (HaIbschwingungszahlen) der Ausschwingung von der

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bestimmten Anfangsamplitude bis zu einer bestimmten Amplitude des frei ausschwingenden Torsionsschwingungssystems andererseits festgestellt.

Der jeweilige zu prüfende Torsionsschwingungsdämpfer wird in das Torsionsschwingungssystem eingebaut und in eine Torsionsschwingung mit immer gleicher Anfangsamplitude gebracht und frei ausschwingen gelassen; der vorher beschriebenen Bestimmungsmethode entsprechend wird die Schwingungszahl (Halbschwingungszahl) η gemessen und aufgrund der Schwingungszahl (Halbschwingungszahl) η innerhalb des Bereiches zwischen den zulässigen Schwingungszahlgrenzwerten n_m^_n und n_max die einwandfreie Qualität der geprüften Schwingungsdämpfer festgestellt, während bei außerhalb der erwähnten Grenzen liegenden Werten der Torsionsschwingungsdämpfer als Ausschuß gewertet wird.

Die Bestimmung des Dämpfungsfaktors ß kann z.B. aufgrund der im Kapitel "Untuned Viscous Sheer Damper" beschriebenen Methode des Buches Nestorides: Handbook on Torsional Vibration" (BICERA, Cambridge, 1958) vorgenommen werden.

Um das Verhältnis größer-kleiner zum optimalen Dämpfungsfaktor feststellen zu können, kann im Sinne des Vorangehenden so verfahren werden, daß die Kontrolle in einem weiteren System durchgeführt wird, das von dem vorherigen nur in der Hinsicht der Federsteife der Torsionswelle abweicht (max. um das 0,5-Fache, oder min. um das Doppelte).

Die Bestimmung der Verhältnisse wird nach einer anderen Methode derart vorgenommen, daß am Anfang des freien Ausschwingens die tatsächliche Periodenzeit oder ein dazu proportionaler Wert mit der Zeit Tß¹ opt verglichen wird, wobei Tß'opt die Periodenzeit der die optimale Dämpfung zeigenden Dämpfer in dem zur Kontrolle angewendeten System oder eine damit proportionale Größe darstellt.

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Eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Torsionsschwingungssystem versehen ist, das eine an dem einen Ende ortsfeste, an dem anderen Ende verdrehbar gelagerte Torsionswelle, eine darauf verdrehungssicher befestigte Scheibe und eine an dem Rand der Scheibe montierte Rolle auf v/eist, wobei an die Rolle ein mit einer Energiespeisequelle versehener, die freie Ausschwingung erzeugender Mechanismus angeschlossen ist, sowie ein an der Torsionswelle angeordneter Fühler und eine an den Fühler angeschlossene elektronische Bewertungseinlieit vorgesehen ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Scheibe des Torsionsschwingungssystems mit einer Nabe versehen ist und die Lagerung der Torsionswelle unter Zwischenschaltung der Nabe erfolgt.

Gleicherweise ist es als vorteilhaft zu betrachten, wenn der Rolle diagonal gegenüber ein Gegengewicht, dessen Masse derjenigen der Rolle entspricht, z.B. eine der erwähnten Rolle entsprechende Rolle, befestigt ist. Die zur Erzeugung der freien Ausschwingung dienende Vorrichtung ist eine gegenüber der Rolle der an der Torsionsvelle befestigten Scheibe exzentrisch gelagerte Nockenscheibe, die an einer Welle angeordnet ist und in ihrer Ausgangsstellung mit der Rolle in Berührung gebracht werden kann. Beim Verdrehen der Welle wird die Rolle und damit die Scheibe unter gleichzeitiger Torsion der Torsionswelle - durch die Nockenscheibe verdreht; wenn das Ende der Nockenscheibe die Rolle überläuft, schwingt das ganze System frei aus.

Die freie Ausschwingung wird dadurch erreicht, daß an der Welle der Nockenscheibe eine für eine Momentübertragung in nur einer Richtung ausgestaltete Kupplung angeordnet ist, an welche die die Welle und die Nockenscheibe verdrehende Energiequelle angeschlossen ist.

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Die zur Auswertung des Ausschwingungsprozesses dienende elektronische Einheit dient zur Bestimmung einer zur Anzahl der totalen Schwingungen proportionalen Größe - zweckmäßig der Zahl der Halbschwingungen -, wobei die Einheit einen das mit dem Ausschwingungsprozeß proportionale Meßsignal erzeugenden Fühler, z.B. eine an der Torsionswelle befestigte, aus Dehnungsmeßstreifen bestehende Meßbrücke, einen an die Meßbrücke angeschlossenen Verstärker, einen das Überschreiten des vorbestimmten maximalen Amplitudenpegels von dem Meßsignal anzeigenden Komparator, einen die Pegel-Überschreitungen in einer Richtung registrierenden Zähler, sowie einen die Zahl der Pegelüberschreitungen anzeigenden Anzeigeapparat und außerdem eine Steuereinheit enthält.

Für Massenmessungen ist es vorteilhaft, wenn die elektronische Einheit mit einem die Referenzzeit liefernden Teil ergänzt ist, der einen die Referenzzeit mit der tatsächlichen Periodenzeit vergleichenden Teil und einen Haltestromkreis enthält. Das Ergebnis des Vergleichs wird von dem Anzeigeapparat angezeigt, der z.B. eine rote und eine grüne Lampe enthält. Der Vergleich der Periodenzeiten mit der Anzeige der Pegelüberschreitungen kombiniert - ist für die Unterscheidung der Torsionsschwingungsdämpfer guter bzw. schlechter Qualität bestens geeignet, wodurch die Massenmessungen und die Auswahl auf einfache Weise vor sich gehen.

Vorteilhaft enthält die Vorrichtung neben der elektronischen Einheit zwei mechanische Einheiten zur Erzeugung der freien Ausschwingung, wobei die beiden Einheiten sich nur hinsichtlich der Federsteifen der Torsionswellen voneinander unterscheiden.

Es ist weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn zur Stimmung des Systems eine oder mehrere Scheiben an der Scheibe des Schwingungssystems befestigt werden können.

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Bei einem vorteilhaften AusfUhrungsbeispiel der Vorrichtung sind als Energiequelle der zur Erzeugung der freien Ausschwingung dienenden Vorrichtung ein oder mehrere, parallel geschaltete Luftzylinder vorgesehen, wobei die Betätigung mit einem elektropneumatisehen Ventil vorgenommen wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, daß unter Zuhilfenahme derselben die Kontrolle des Dämpfungsfaktors und dadurch die Prüfung der Wirksamkeit von mit viskoser Flüssigkeit gefüllten und mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfern schnell und auf bisher unbekannte Weise durchgeführt werden kann.

Weil ciiv. yv'^pfungsfaktoren, verglichen mit den bisherigen Lösungen, viel genauer unterschieden werden könr kann auch die Wirkung der die Größe der Dämpfungsfakooren beeinflussenden Parameter, die- auf die Vorrichtung ausgeübt wird, kontrolliert werden, wodurch wiederum die Optimierung der Konstruktion und der Technologie und die daraus sich ergebenden technischen und wirtschaftlichen Vorteile ermöglicht werden.

Die Schnelligkeit der Funktion und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung ermöglichen die Überwachung der Herstellung der Torsionsschwingungsdämpfer. Durch ihre Anwendung kann der Einbau ungeeigneter Produkte verhindert werden. Durch diese Maßnahme wird die Zuverlässigkeit und Lebensdauer hochwertiger Maschinen erhöht, da diese gegen aus den schädlichen Schwingungen resultierende Inanspruchnahme geschützt werden.

Ein weiterer Vorteil zeigt sich bei den Großreparaturen, in deren Verlauf eine sichere Information über die Einbaufähigkeit bzw. Wiederanwendbarkeit des auf dem zu reparierenden Verbrennungsmotor vorhandenen Schwingungsdämpfers zur Verfügung steht. 709846/0895

Ebenfalls ist es als vorteilhaft zu betrachten, daß die maximale Schwingungsamplitude des originalen Systems und die Kennkurve der Schwingungszahlen mit verhältnismäßig geringzahligen Messungen bestimmt werden können, wodurch die Schwingungsmessung in dem ursprünglichen System sich erübrigt, da aufgrund der Schwingungszahlen die unter Zuhilfenahme des gegebenen Dämpfers in dem originalen System erhaltbare, maximale Schwingungsamplitude<5 max zweckmäßig auf die die stärkste Erregung gebende Harmonische bezogen, angegeben werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung werden anhand eines vorteilhaften AusfUhrungsbeispiels und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine an Schwingungsdämpfern gleicher nomineller Geometrie, an der die stärkste Erregung ergebenden Resonanzstelle der Harmonischen eines Verbrennungsmotors bestimmte Kennlinie Dämpfungsfaktor ß - Schwingungsamplitude ^°,

Fig. 2 die Kennlinie Dämpfungsfaktor ß¹ - Schwingungszahl η der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 das Diagramm des freien AusSchwingungsprozesses als Funktion der Zeit,

Fig. 4 die schematische Darstellung eines der AusfUhrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine mögliche Anordnung einer weiteren, für die

Stimmung des Torsionsschwingungssystems dienenden ^, Scheibe.

oo In Fig. 1 ist der Ablauf der Schwingungsamplitude tf in o> Abhängigkeit vom Dämpfungsfaktor ß dargestellt. Die kleinste Q Amplitude, *f min wird bei dem Dämpfungsfaktor ß opt erhal- * ten. Der größten zulässigen Schwingungsamplitude ⁴^max sind <n zwei Dämpfungsfaktoren, und zwar ßmin und ßmax zugeordnet. Der Dämpfungsfaktor ß und damit die Funktion des Dämpfers kann als einwandfrei betrachtet werden, wenn der Dämpfungsfaktor innerhalb des Intervalls zwischen ß min und ßmax

liegt.

Aus der Figur geht es hervor, daß infolge der im Bereich des optimalen Dämpfungsfaktors ß opt vor sich gehenden geringen Änderung der Kennkurve derjenige Teil des Intervalls, in dem der auf irgendeinen Torsionsdämpfer sich beziehende Dämpfungsfaktor liegt, nicht leicht festgestellt werden kann. Im Zusammenhang damit sei bemerkt, daß in der Praxis die Kennkurve flacher ist. Übrigens ist die Kennkurve wegen der Kompliziertheit, Langsamkeit und Unge:viß~ heit der sich anknüpfenden Messungen ungeeignet, als Basis zu Massenmessungen zu dienen.

In Fig. 2 ist die Kennlinie Dämpfungsfaktor ß' - Schwingungszahl η der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Werden auch hier gemäß Fig. 1 die den zulässigen minimalen und maximalen Dämpfungsfaktoren ß min und ß max entsprechenden bzw. mit diesen identischen Dämpfungsfaktorwerte mit ß'min und ß'max bezeichnet, muß bei einer entsprechenden Qualität des Torsionsdämpfers der Dämpfungsfaktor ß¹ innerhalb dieses Intervalls liegen. Wie jedoch aus dem Diagramm ersichtlich ist, nimmt der auf die Schwingungszahl η bezogene Minimalwert ß'opt des Dämpfungsfaktors gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Wert ß'opt eine stark unterschiedliche Stellung ein; er liegt nämlich außerhalb dos durch die Werte ß'min und ß'max definierten Intervalls. Gleichzeitig kann in dem erwähnten Intervall das Verhältnis zwischen dem Dämpfungsfaktor ß· und der Schwingungszahl η praktisch als linear betrachtet werden. Unter Beachtung der erwähnten Kurve können die Dämpfungsfaktoren ß¹ der Schwingungsdämpfer aufgrund der Bestimmung der Schwingungszahl η eindeutig und genau unterschieden werden. Zweckmäßig wird in diesem System die Stimmung so durchgeführt, daß zwischen dem optimalen Dämpfungsfaktor ß'opt und dem minimalen Dämpfungsfaktor ß'min die Beziehung ßmin >1,5 ß'opt besteht. Selbstverständlich kann sich der minimale und maximale, das Intervall definierende Dämpfungs-

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faktor aus der noch annehmbaren Produktionsstreuung ergeben, oder mit den Werten ß min und ß max der Fig. 1 übereinstimmen. Der vorher erwähnte Umstand kann die Kontrolle der Produktion sicherstellen, in dem zweiten Fall kann die noch einwandfreie Funktion in einem System, z.B. in einem Verbrennungsmotor, bestimmt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm wird die Schwingungszahl bzw. die Zahl der Halbschwingungen derart erhalten, daß in dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm, in dem ein Prozeß mit freier Ausschwingung veranschaulicht und an der einen Achse die der Winkeltorsion *f° proportionale Größe und an der anderen Achse die Zeit t aufgetragen ist, die im Bereich der Zeitachse symmetrisch eingezeichneten Linien*? und -^diejenigen Werte bezeichnen, die diejenigen Amplituden bezeichnen, bei deren Überschreitung oder Gleichheit die Halbschwingungen gezählt werden. Die derart gewonnene Anzahl der Halbschwingungen entspricht der Zahl der in der Figur eingezeichneten Schnittpunkte. Bei dem in Fig. 3 eingezeichneten Beispiel ist die Zahl der Halbschwingungen gleich acht.

In Fig. 4 ist die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung schematisch dargestellt. Im wesentlichen besteht die Vorrichtung aus drei aneinander angeschlossenen Hauptteilen; diese sind das Torsionsschwingungssystem 1, der die freie Ausschwingung erzeugende Mechanismus 18 und die elektronische Einheit 20.

Das Torsionsschwingungssystem 1 enthält eine Torsionswelle 3, die an dem einen Ende an der Haltevorrichtung 2, z.B. mit Hilfe der hier nicht dargestellten Schraubenverbindung befestigt ist, während das andere Ende unter Zwischenschaltung der Nabe 5 gelagert ist. Die Nabe 5 und die daran befestigte Scheibe 6 sind verdrehungssicher an der Torsionswelle 3 befestigt. Die Befestigung kann z.B.

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mit einer entsprechend dimensionierten Schraubenverbindung erfolgen. Der zu prüfende Schwingungsdämpfer 8 ist ebenfalls mit einer Schraubenverbindung an der Scheibe 6 befestigt. An dem Rand der Scheibe 6 ist die Rolle 7 gelagert. Zweckmäßig ist gegenüber derselben als Gegengewicht ein Körper derselben Masse, eventuell eine andere Rolle 7¹ angeordnet; die letztere muß nicht gelagert werden, eine verdrehungssichere Befestigung ist genügend. Eine exzentrische, an der Welle 10 des die freie Ausschwingung erzeugenden Mechanismus 18 angeordnete Nockenscheibe 9 kann gegen die Rolle 7 gedreht werden. Die Welle 10 ist in der Konsole 31 gelagert, die einen Teil der Haltevorrichtung 2 bildet. An der Welle 10 sind die Scheiben 11, 12 der für die Momentübertragung nur in einer Richtung ausgestalteten Kupplung angeordnet. Die Stirnflächen der Scheiben 11, 12 greifen mit einer radialen Verzahnung ineinander. Die Scheibe 12 und der entsprechende Abschnitt der Welle 10 sind zur Momentübertragung und zur axialen Führung der Scheibe 12 z.B. mit Rippen versehen, während die Scheibe 11 verdrehbar auf der Welle 10 - die durch die Scheibe 11 hindurchgeht - gelagert ist. Die Scheiben und 12 werden durch die sich auf der ortsfesten Scheibe 14 abstutzende Feder zusammengepreßt. Die Scheibe 11 ist durch einen Arm 15 mit einem Luftzylinder 16 verbunden, wobei in die Luftleitung 17 des Luftzylinders 16 ein elektropneumatisches Ventil 19 eingebaut ist; das elektropneumatische Ventil 19 ist an die Stetiereinheit 25 der elektronischen Einheit 20 angeschlossen. Der Fühler k der elektronischen Einheit 20, z.B. eine aus Dehnungsmeßstreifen bestehende Brücke, ist an der Torsionswelle 3 angeordnet, die Klemme des Fühlers k ist an den Verstärker 21 angeschlossen. Der aus den symmetrischen Komparatoren in an sich bekannter Weise aufgebaute Fensterkomparator 22 (Komparator und Hysterese) dient zur Feststellung des Überschreitens des Ausgangssignals des Verstärkers 21 des

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in Fig. 1 mit der Linie ί'ί bezeichneten Pegels. Der Fensterkomparator 22 gibt beim überschreiten der als Schwellwert dienenden +Uf-Linie aufwärts und - ^-Linie abwärts einen Impuls ab. Der Zähler 23 hat die Aufgabe, die uniformisierte Impulsserie des Fensterkomparators 22 zu zählen. Nach erfolgter Dekodierung werden die erreichten Zahlen mit dem Anzeigeapparat 24 mittels Nixieröhren angezeigt.

Bei der Auswahl der Torsionsschwingungsdämpfer muß die elektronische Einheit 20 geeignete Stromkreise enthalten, die für den Vergleich der Periodenzeit T mit der Referenzzeit T ref und für die Anzeige des Ergebnisses geeignet sind.

In einem gegebenen Fall zeigen zwei Lampen, eine rote und eine grüne an, ob der Dämpfungsfaktor ß¹ eines gegebenen Torsionsdämpfers den Wert ß'opt unter- oder überschreitet. Vor dem Beginn der Messung leuchtet die eine (die grüne) Lampe. Wenn bei der nächsten Messung die Periodenzeit T länger ist als die eingestellte Referenzzeit T ref, kippt der Haltestromkreis und die andere (rote) Lampe leuchtet auf. Sie leuchtet für eine zur Registrierung des Meßergebnisses Zeit; nachher stellt die Steuereinheit den der Messung vorangehenden Ausgangszustand zurück. Wäre die Periodenzeit T während der Messung kürzer als die eingestellte Referenzzeit T ref, so kippt der Haltestromkreis nicht und die vor der Messung brennende Lampe brennt weiter.

Die elektronische Einheit 20 kann zur Feststellung und Angabe des Verhältnisses "kleiner - größer" einen Referenzzeit-Generator 26, einen Vergleichs- und Haltestromkreis 27, sowie einen Anzeigeapparat 28 enthalten. Der die optimale Referenzzeit Tß^fopt liefernde Referenzzeit-Generator 26 ist an den Fensterkomparator 22 sowie den Vergleichsund Haltestromkreis 27 angeschlossen. Zur Erfassung der

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tatsächlichen Periodenzeit ist der Vergleichs- und Haltestromkreis 27 auch an den Zähler 23 angeschlossen. Zur Anzeige des im Vergleichs- und Haltestromkreis 27 bestimmten Verhältnisses dient ein Anzeigeapparat 28, der wie bereits erwähnt - z.B. mit je einer roten und grünen Lampe zur Anzeige der fehlerhaften bzw. einwandfreien Qualität der Torsionsschwingüngsdämpfer versehen ist. Genauer gesagt, wenn gemäß der Einstellung nach dem Ablauf des Prozesses die rote Lampe aufleuchtet, und die Einstellung derart erfolgte, daß in diesem Fall der Dämpfungsfaktor den Wert ß'opt unterschreitet, ist der Dämpfer eindeutig als Ausschuß zu betrachten. Leuchtet Jedoch die andere, die grüne Lampe auf, so ist der Dämpfungsfaktor größer als ß'opt. Die Güte oder Fehlerhaftigkeit des Dämpfers wird also aufgrund der Schwingungszahl entschieden.

In Fig. 5 ist die mechanische Anordnung der an der Scheibe 6 des Mechanismus verdrehungssicher befestigten, zur Stimmung des Schwingungssystems dienenden Stimmungsscheibe 30 dargestellt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist v/ie folgt:

An der Scheibe 6 wird der Schwingungsdämpfer 8 befestigt. Die exzentrische Nockenscheibe 9 wird mit der Welle 10 in ihre Ausgangsstellung zu der Rolle 7 derart verdreht, daß beim Beginn der Drehung die exzentrische Nockenscheibe 9 und die Scheibe 6 einander berühren. Beim Drücken des Druckknopfes 29 strömt die Luft durch das elektropneumatische Ventil 19 in den Luftzylinder 16 ein, gleichzeitig wird der Zähler 23 durch die Steuereinheit 25 auf Null gesetzt, über die aus dem Luftzylinder 16, dem Arm 15, den Scheiben 11, 12, der Welle 10, der exzentrischen Nockenscheibe 9 und der Rolle 7 bestehende Kraftübertragungskette wird begonnen, die Scheibe 6 und die Torsionswelle

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3 zu verdrehen; inzwischen verrutscht der Nocken der exzentrischen Nockenscheibe 9 an der rotierenden Rolle 7 und nachdem die Totpunktlage erreicht worden ist, verwandelt sich das auf die Welle 10 wirkende Moment der von der Rolle 7 auf die exzentrische Nockenscheibe 9 übertragenen Kraft in entgegengesetztem Sinn, worauf die Scheiben 11 und 12 der zu einer Momentübertragung in nur einer Richtung geeigneten Kupplung den Druck der Feder 13 überwindend sich gegeneinander verschieben. Die exzentrische Nockenscheibe 9 und die Rolle 7 berühren sich nicht mehr und das Torsionsschwingungssystem kann frei ausschwingen. Das dem Ausschv/ingungsprozeß proportionale Meßsignal gelangt von dem Fühler 4 über den Verstärker 21 in den Fensterkomparator 22. Wenn das Meßsignal die in Fig. 1 eingezeichneten Pegel -^ überschreitet, kippen die erdsymmetrischen Komparatoren und geben bei jeder Halbperiode einen Impuls ab. Die Impulsfolge wird durch den Zähler gezählt und gespeichert. Das Ergebnis, als die Zahl der die Basis der Beurteilung bildenden Halbschwingungen, erscheint an den Nixieröhren des Anzeigeapparats 24.

Enthält das Kontrollsystem zwei Torsionsschwingungssysterne und zwei die freie Ausschwingung erzeugende Mechanismen, ist die Wirkungsweise der einzelnen Einheiten dieselbe.

Falle die elektronische Einheit 20 zur Auswertung der Periodenzeit einen anzeigenden Referenzzeit-Generator 26, einen Vergleichs- und Haltestromkreis 27, sowie einen Anzeigeapparat 28 enthält, ist die Wirkungsweise derselben wie folgt:

Wenn das Meßsignal den in Fig. 3 dargestellten Pegel - ^ zum ersten Mal überschreitet, setzt der von dem Fensterkomparator 22 abgegebene Impuls den die Referenzzeit Tß opt liefernden Referenzzeit-Generator 26 in Gang, dessen Ausgangssignal in den Vergleichs- und Haltestromkreis 27

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gelangt. Nach dein Ablauf der in Fig. 3 bezeichneten Zeit T, die der tatsächlichen Periodenzeit entspricht, läuft von dem Zähler 23 ebenfalls ein Signal in die Einheit 27. Das Kippen des Haltestroinkreises hängt von der zeitlichen Reihenfolge des Eintreffens der beiden Signale ab, wobei auf diese Weise registriert wird, ob die tatsächliche Periodenzeit kürzer oder langer als die Referenzzeit Tßopt ist. Das Ergebnis wird mitgeteilt, indem eine der Lampen an dem Anzeigeapparat 28 aufleuchtet.

DE/tno

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Claims

Patentansprüche;

( 1y Meßverfahren zur Schnellkontrolle des Dämpfungsfaktors von mit viskoser Flüssigkeit gefüllton und mit einem Schwingungsring versehenen Torsionsschwingungsdämpfern, dadurch gekennzeichnet , daß die zulässigen Extremwerte β'min und ß'max des Dämpfungsfaktors für die zu prüfenden Torsionsschwingungsdämpfer der gegebenen nominellen Geometrie, zwischen denen die Torsionsdämpfer eine annehmbare Qualität aufweisen, in an sich bekannter Weise bestimmt werden, daß der Zusammenhang einerseits zwischen den Dämpfungsfaktoren innerhalb des Torsionsschwingungs-

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ORIGINAL INSPECTED

systems mit einem Freiheitsgrad - das mit einem Torsionsdämpfer des zu prüfenden Typs versehen ist und durch die Änderung der schwingenden Masse oder durch die Änderung der Federsteife der Torsionswelle gestimmt werden kann -, und andererseits den η Schwingungszahlen (HaIbschwingungszahlen) der Ausschwingung von der bestimmten Anfangsamplitude bis zu einer bestimmten Amplitude des frei ausschwingenden Torsicnsschwingungssystems festgestellt wird, daß der jeweilige zu prüfende Torsionsschwingungsdämpfer in das Torsionsschwingungssystem eingebaut und das Torsionsschwingungssystein in eine Torsionsschwingung mit immer gleicher Anfangsainplitude und zum freien Ausschwingen gebracht und die der vorherigen Bestimmung entsprechende Schwingungszahl (Halbschwingungszahl) η gemessen wird und aufgrund der Schwingungszahl (Halbschwingungszahl) η innerhalb des Bereiches zwischen den zulässigen Schwingungszahlgrenzwerten n_min und H_1118x die einwandfreie Qualität der geprüften Trosionsschwingungsdämpfer festgestellt wird, während bei den außerhalb der oben erwähnten Grenzen liegenden Werten von η dieselben als Ausschuß beurteilt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsdämpfungsfaktor ß'opt der Kennkurve Schwingungszahl (Halbschwingungszahl) η - Torsionsdämpfungsfaktor ß¹ festgesetzt und durch Stimmung des Torsionsschwingungssystems die Beziehung 1,5ß'opt <ß'min eingestellt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Verhältnisses "geringergrößer¹¹ des Dämpfungsfaktors des jeweiligen Torsionsschwlngungsdämpfers zum optimalen Dämpfungsfaktor auch in einem weiteren, zweiten Torsionsschwingungssystem eine Kontrolle durchgeführt wird, wobei das zweite Torsionsdämpfungssystem von dem ersten nur hinsichtlich der Federsteife der Torsionswelle abweicht und die Abweichung höchstens das 0,5-fache odor mindestens das Doppelte beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Verhältnisses "kleinergrößer" des Dämpfungsfaktors des jeweiligen Torsionsschwingungsdämpfers zum optimalen Dämpfungsfaktor am Anfang des freien Ausschwingungsprozesses die tatsächliche Periodenzeit oder eine dazu proportionale Größe mit der Tß'opt-Zeit verglichen wird, wobei Tß'opt die Periodenzeit der die optimale Dämpfung aufweisenden Dämpfer in dem zur Kontrolle angewendeten System oder eine damit proportionale Größe darstellt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung ein Torsionsschwingungssystem (1) enthält, das eine an dem einen Ende ortsfeste, an dem anderen Ende verdrehbar gelagerte Torsionswelle (3), eine darauf verdrehungssicher befestigte Scheibe (6) und eine, an dem Rand

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der Scheibe montierte Rolle (7) aufweist, daß an die Rolle ein mit einer Energiespeisequelle versehener, freie Ausschwingung des Schwingungssystems erzeugender Mechanismus (18) angeschlossen ist, und daß ein an der Torsionswelle (3) angeordneter Fühler (4) und eine an den Fühler angeschlossene elektronische Bewertungseinheit (20) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (6) des Torsionsschwingungssystems (1) mit einer Nabe (5) versehen ist und die Torsionswelle

(3) unter Zwischenfügung der Nabe (5) an dem genannten anderen Ende verdrehbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die freie Ausschwingung erzeugende Mechanismus (18) aus einer an der gegenüber der Rolle (7) der an der Torsionswelle (3) befestigten Scheibe (6) exzentrisch angeordneten Nockenscheibe (9) angekoppelten Welle (10), aus einer an der Welle (10) angeordneten, zur Momentübertragung in nur einer Richtung ausgestalteten, aus zwei Scheiben (11, 12) bestehenden Kupplung und aus einer, mit der einen Scheibe (11) der Kupplung verbundenen Energiequelle besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die mit der Energiequelle verbundene Scheibe

(11) der zur MomentUbertragung in nur einer Richtung ausge-

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stalteten Kupplung an der Welle (10) frei drehbar gelagert ist, während die andere Scheibe (12) an der auf der Welle (10) ausgestalteten FUhrungsstrecke verdrehungssicher, verschiebbar angeordnet ist, wobei die Kupplung mit einer die beiden Scheiben (11, 12) aneinander pressenden Feder (13) versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Energiequelle des die freie Ausschwingung erzeugenden Mechanismus (18) mindestens einen Luftzylinder (16) aufweist, der mittels eines mechanischen Betätigungsgliedes, z.B. durch einen Arm (15) mit der an der Welle (10) der zur Momentübertragung in nur einer Richtung ausgestalteten Kupplung verdrehbar angeordneten Scheibe (11) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Eingang der an den an der Torsionswelle (3) befestigten Fühler (4) angeschlossenen Einheit (20) durch einen Verstärker (21) gebildet ist, an deren Ausgang eine aus einem Zähler (23) und einem Dekoder- und Zahlenanzeigeapparat (24) bestehende Einheit über einen Fensterkomparator (22) und an den Zähler (23) der Ausgang einer Steuereinheit (25) angeschlossen ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Einheit (20) einen Referenzzeit-Generator (26), einen Vergleichsund Haltestromkreis (27), sowie einen Anzeigerapparat (28) mit zwei Anzeigen enthält, die in Reihe geschaltet sind, und daß der Eingang des Referenzzeit-Generators (26) an den Ausgang des Fensterkomparators (22) angeschlossen ist, wobei der Vergleichs- und Haltestromkreis (27) mit dem Ausgang der Steuereinheit (25) sowie des Zählers (23) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß außer der elektronischen Einheit (20) die Vorrichtung zwei Torsionsschwingungssysteme (1) und zwei die freie Ausschwingung erzeugende Mechanismen (18) enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß an der Scheibe (6) des Torsionsschwingungssystems (1) mindestens eine Stimmungsscheibe

(30) verdrehungssicher befestigt ist.

Beschreibung 7098Λ6/089Β