DE2718925B2

DE2718925B2 - Meßlager

Info

Publication number: DE2718925B2
Application number: DE19772718925
Authority: DE
Inventors: Emil-Dieter 2800 Bremen Engel
Original assignee: INGENIEURBUERO ENGEL 2800 BREMEN DE; Ingenieurbuero Engel 2800 Bremen
Current assignee: Hermann Suerken & Co Kg 2990 Papenburg De GmbH
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2718925A1; DE2718925C3

Description

Die Eiiinuung betrifft ein Meßiager, bestehend aus einem Gehäuse und einem daran abgestützten, das zu lagernde Teil tragenden Lagerkörper und mit im Kräfteverlauf zwischen dem zu lagernden Teil und dem Gehäuse angeordneten, mit Dehnungsmeßstreifen bestückten Verformungsbereichen.

Die Zeitschrift IBM Technical Disclosure Bulletin 11 (1969) 8 Seiten 1007 und 1008, beschreibt ein Meßlager der vorbezeichneten Art bei dem die Verformungsbereiche dort angeordnet sind, wo auftretende Lagerkräfte in das Gehäuse eingeleitet werden; also dort, wo sich der Lagerkörper am Gehäuse abstützt. Zu diesem Zweck hat der Lagerkörper radial abstehende Stützen, die ihn in einer Bohrung des Lagergehäuses zentriert halten. Eingeleitete Lagerkräfte führen zur Verformung

ίο der Stützen, weiche über an den Stützen angeordnete Dehnungsmeßstreifen in Meßgrößen für die Lagerbelastung umgewandelt werden.

Ein ähnliches Meßlager beschreibt auch die US-PS 39 92 931, bei der zur Gewinnung der Meßgrößen jedoch keine Dehnungsmeßstreifen eingesetzt werden, sondern mit Piezo-Kristallen bestückte sogenannte Druckmeßsonden.

Die nicht vorveröffentlichte DE-AS 27 16 024 schlägt ein Meßlager vor. bei dem ein Lagerkörper ebenfalls über einen radialen Steg mit dem Gehäuse einteilig verbunden ist, wobei Verformungen des Steges bei Lagerbelastungen über Dehnungsmeßstreifen gemessen werden.
Die einteilige Ausbildung von Gehäuse und Lagerkörper zeigt auch die SU-PS 5 51 522. Gehäuse und Lagerkörper sind in einer kreisförmigen Scheibe enthalten, die nur unter erheblichem fertigungstechnischen Aufwand herstellbar ist. Mehrere Dehnungsmeßstreifen sind am Boden von eingeformten Vertiefungen

jo angeordnet.

Allen vorbezeichneten Ausführungen ist gemeinsam, daß die den Lagerkörper am Gehäuse abstützenden Bauelemente nicht nur die statischen Lagerkräfte in das Gehäuse ableiten, sondern auch die dynamischen Lagerkräfte, beispielsweise die sich aus der Reibung zwischen Welle und Lagerkörper bildenden Drehmomente aufnehmen und an das Gehäuse weiterleiten müssen. Die abstützenden Bauelemente werden deshalb sowohl durch die statischen als auch dynamischen Lagerknfte auf Verformung beansprucht und die Dehnungsmeßstreifen registrieren deshalb sämtliche auf den Lagerkörper einwirkenden Kräfte, aus denen eine Beanspruchung der abstützenden Bauelemente resultiert.

Die bekannten Meßlagerausführungen erfordern demzufolge konstruktiv verhältnismäßig aufwendige Kompensierungsmaßnahmen, um diejenigen Kräfte, welche überhaupt nicht gemessen werden sollen, aus den von den Dehnungsmeßstreifen gemeldeten BeIastungsverformungen der abstützenden Bauelemente zu eleminieren. Dies gelingt bei den bekannten Meßlagern nur durch Einsatz einer Vielzahl von Dehnungsmeßstreifen, die über bekannte Brückenschaltungen miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit Dehnungsmeßstreifen arbeitendes Meßlager so zu verbessern, daß nur eine zu messende statische Kraft auf die Dehnungsmeßstreifen wirk' und somit die Notwendigkeit einer Kompensation von anderen Lagerkräften, beispielsweise den dynamischen Lagerkräften, weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe ist bei einem Meßlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung dadurch gelöst worden, daß der Lagerkörper ein in das

f-5 Gehäuse drehfest einsehbarer Meßring ist, und daß als Verformungsbereich mindestens eine am Umfang des Meßrings angeordnete, die Ringdicke des Meßrings verringernde Abflachung vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Meßlagern, bei denen die mit Dehnungsmeßstreifen bestückten Verformungsbereiche stets an den Übergangsstellen zwischen Lagerkörper und Gehäuse vorhanden sind, weist der erfindungsgemäß als Lagerkörper verwendete Meßring die Verformungsbereiche selbst auf. Dies hat den Vorteil, daß zum Beispiel dynamische Lagerkräfte nicht auf die Verformungsbereiche einwirken können, sondern nur jeweils eine ganz bestimmte zn messende statische Lagerkraft. Eine Kompensation anderer Kräfte ist bei dem erfindungsgemäßen Meßlager nicht notwendig. Die vorhandenen Abstützungen des Meßrings, mit denen dieser im Gehäuse gehalten wird, erfüllen allein die Funktion tragender, alle eingeleiteten Kräfte weiterleitender Bauteile. An der Gewinnung von Meßwerten sind die Abstützungen nicht beteiligt.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Meßlagers is* konstruktiv einfach, da der Meßring ein leicht herzustellendes Drehteil ist, welches in die Ausdrehung des Gehäuses paßt. Die Ausbildung des Verformungsbereiches als die Ringdicke des Meßrings verringernde Abflachung kann mit Vorteil in einem Arbeitsgang durch Abschneiden eines Kreisringabschnitts beispielsweise durch Hobeln oder Fräsen, hergestellt werden. Die Ausbildung einer sehnenförmigen Abflachung hat weiterhin den Vorteil, daß der Verformungsbereich durch Drehen des Meßrings während seines Eir setzens in das Gehäuse auf die Richtung einer zu messenden Lagerkraft ausgerichtet werden kann. Danach wird der Meßring durch entsprechende Arretierungsmittel, beispielsweise Stifte oder Schrauben, drehfest gesetzt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß symmetrische, zueinander parallele Abflachungen einseitig jeweils >n einer lotrecht dazu stehenden Schulterabsetzung enden, die jede auf zugeordneten Abstützungen des Gehäuses aufliegen. Schultcrabsctzungen und Abstützungen dienen dabei zur Ableitung aller auftretenden Lagerkräfte an ein das Gehäuse tragendes Maschienenteil.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß als Abstützungen die freien Kanten einer an der Gehäuseinnenfläche anliegenden Halbschale vorgesehen sind, und daß die Halbschale derart in das Gehäuse einsetzbar ist, daß die Abflachungen des von ihr gestützten Meßrings parallel zu der zu messenden Lagerkraft ausgerichtet sind.

Es ist jedoch auch möglich, als Abstützungen die freien Kanten von an der Gehäuseinnenwand anliegenden Segmentleisten vorzusehen, die derart in das Gehäuse eingesetzt sind, daß die Abflachungen des von ihnen gestützten Meßrings ebenfalls parallel zu der zu messenden Lagerkraft ausgerichtet sind.

Halbschale und Segmentleisten können du-ch Stifte, Verschraubungen oder dergleichen nach der Ausrichtung des Meßrings auf die zu messende Lagerkraft am Gehäuse festgesetzt werden.

Es ist auch möglich, als Abstützung eine Schraube vorzusehen, an der der Meßring abgehängt und so ausgerichtet ist, daß die Abflachungen parallel zu der zu messenden Lagerkraft verlaufen.

Zum Ausgleich von Wärmedehnungen kann am Meßring auch noch ein zusätzlicher Kompensationsdehnungsmeßstreifen vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Lager mii zweiteiligem Meßring,

Fig.2 einen Schnitt durch ein Lager mit einteiliger ίο Ausführung des Meßrings,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Lager mit einteiligem abgehängtem Meßring und

Fig.4 eine andere Ausführung des Meßrings gemäß Fig. 3.

is In Fi g. 1 ist ein Schnitt durch ein Lager dargestellt. Mh 1 ist das äußere Lagergehäuse bezeichnet. In das Lagergehäuse ist ein Meßring 2 eingesetzt, der bei diesem Ausführungsbeispiel aus Zugring und Halbschale 3 besteht. Der Zugring nimmt einen zu lagernden

->o Zapfen 4 auf. In den Zugring sind einander gegenüberliegend, also symmetrisch, sehnenförmige Abflachungen 5 und 6 eingeschnitten, die in lotrecht dazu stehenden Schulterabsetzungen 7 und 8 enden. Mit diesen Schulterabsetzungen stützt sich der Zugring 2 auf den oberen freien Rändern 9 und 10 der schalenförmigen Stützgabel 3 ab. Im Bereich des geringsten Ringqu='·- schnitts sind auf die Abflachungen 5 und 6 Dehnungsmeßstreifen 11 und 12 gesetzt. Die Einjustierung des Zugrings ist bei dem dargestellten Beispiel auf eine in Richtung der Mittelsenkrechten nach unten verlaufenden Lagerkraft erfolgt. Nach erfolgter Einjustierung kann die Stützgabe, und damit der gesamte Meßring, durch Stifte 13 und 14 festgesetzt werden. F i g. 2 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch ein Lager mit einer anderen Ausführung des Meßrings. Gleiche IJautcilc sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Stützgabei durch zwei eingesetzte Segmenlstege 15 und 16 ersetzt worden.

w In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Kraft-Meß-Lagcrs dargestellt. Der Meßring 17 ist einteilig und sitzt bündig an den Innenflächen des Lagergehäuses 1. Unten ist vom Meßring 17 ein Segment abgeschnitten, so daß eine Abflachung 18

« entsteht, auf der ein Dehnungsmeßstreifen 19 angeordnet ist. Über den Stift 20 ist die Justierung des Meßrings 17 im Lager derart erfolgt, daß wiederum bei Angriff einer Lagerkraft in Richtung der Mittelsenkrechten nach unten eine Durchbiegung der Abflachung 18

so erfolgt, wodurch der Dehnungsmeßstreifen 19 gereckt wird.

In Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraft-Meß-Lagers mit einteiligem MePring ähnlich F i g. 2 dargestellt. Es sind hier jedoch im Gegensatz zur Ausführung nach F i g. 2 keine Segmentstege vorhanden, sondern die Abstützung des Zugrings 2 am Gehäuse 1 erfolgt durch Abhängung mittels einer Schraube 21. Durch die Schraube erfolgt gleichzeitig die justierung des Meßrings.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßlager, bestehend aus einem Gehäuse und einem daran abgestützten, das zu lagernde Teil tragenden Lagerkörper und mit im Kräfteverlauf zw ischen dem zu lagernden Teil und dem Gehäuse angeordneten, mit Dehnungsmeßstreifen bestückten Verformungsbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper ein in das Gehäuse (1) drehfest einsetzbarer Meßring (2,17) ist und daß als Verformungsbereich mindestens eine am Umfang des Meßrings angeordnete, die Ringdicke des Meßrings verringernde Abflachung (5, 6, 18) vorgesehen ist.

2. Meßlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abflachung (5, 6, 13) sehnenförmig in den Umfang des Meßrings (2) eingebracht ist.

3. Meßlager nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßring (1) zwei symmetrische, parallel zu der zu messenden Lagerkraft ausrichtbare Abflachungen (5,6) hat.

4. Meßlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßring (2, 17) in dem Gehäuse (1) in bezug auf das zu lagernde Teil (4) koaxial drehverstellbar angeordnet ist.

5. Meßlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Abflachungen (5, 6) einseitig jeweils in einer lotrecht dazu stehenden Schulterabsetzung (7,8) enden, die auf zugeordneten Abstützungen des Gehäuses (1) aufliegen.

6. Meßlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützungen die freien Kanten (9, 10) einer an der Gehäuseinnenfläche anliegenden Halbschale (3) vorgesehen sind, und daß die Halbschale derart in das Gehäuse (I) einsetzbar ist, daß die Abflachungen (5, 6) des von ihr gestützten Meßrings (2) parallel zu der zu messenden Lagerkraft ausgerichtet sind.

7. Meßlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützungen die freien Kanten (9, 10) von an der Gehäuseinnenwand anliegenden Segmentleisten (15,16) vorgesehen sind, und daß die Segmentleisten derart in das Gehäuse (1) einsetzbar sind, daß die Abflachungen (5, 6) des von ihnen gestützten Meßrings (2) parallel zu der zu messenden Lagerkraft ausgerichtet sind.

8. Meßlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützung eine Schraube (21) vorgesehen ist, an der der Meßring (2) abgehängt und so ausgerichtet ist, daß die Abflachungen (5, 6) parallel zu der zu messenden Lagerkraft verlaufen.

9. Meßlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßring (2, 17) einen zusätzlichen Kompensationsdehnungsmeßstreifen aufweist.