DE2908677C2 - Lastprüfmaschine für Dreh-Antriebsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lastprüfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aus der DE-OS 19 50 862 ist eine Lastprüfmaschine dieser Art bekannt, die zur Lastprüfung einer ganz bestimmten Maschinengattung, d.h. von Anlassern konzipiert ist. Mit dieser bekannten Lastprüfmaschine gelingt es, das Drehmoment des Anlassers über der Drehzahl zu bestimmen, indem der Anlasser durch die Scheibenbremse abgebremst und die auf den Bremssattel einwirkende Umfangskraft über eine Druckmeßdose gemessen wird.

Mit dieser Lastprüfmaschine kann nur dann eine aussagekräftige Information über die Leistung des Anlassers gewonnen werden, wenn das auf die Bremsscheibe einwirkende Bremsmoment gleich dem Drehmoment des Anlassers ist. Ausschließlich in diesem Fall erfolgt eine Mitnahme des Bremssattels, so daß der richtige Drehmomentwert angezeigt werden kann.

Wenn mit der bekannten Vorrichtung eine Maschine belastet werden soll, deren Drehmoment wesentlich größer als das des normalerweise zu prüfenden Anlassers ist, so kann der folgende Fall eintreten: Beim Betätigen der Scheibenbremsen wird zunächst der Bremssattel mitgenommen und mit einem Gabelhebel verdreht Da das Drehmoment der zu prüfenden Maschine nun aber die Kapazität der Lastprüfeinrichtung überschreitet, kann der Fall eintreten, daß der Gabelhebel in eine Grenz- Anschlagstellung gelangt und sich dann die Bremsscheibe an den Reibklötzen

ίο vorbeibewegt In diesem Fall mißt die Lastprüfeinrichtung nicht das Drehmoment der zu überprüfenden Maschine, sondern sie zeigt lediglich einen Belastungswert an, der dem Maximalausschlag der Meßeinrichtung entspricht Dies bedeutet daß die bekannte Lastprüfma-

schine lediglich für die Untersuchung von Maschinen geeignet ist deren Drehmomentspektrum relativ begrenzt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lastprüfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der Dreh-Antriebsmaschinen unterschiedlichster Leistungsklassen getestet werden können, ohne daß dabei irgendwelche Umrüstzeiten notwendig werden, um die Lastprüfmaschine der gerade vorliegenden Maschinenleistung anzupassen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Erfindungsgemäß wird ein einziger, das Reibmoment aufnehmender Träger vorgesehen, der in der Lage ist,

jo eine Vielzahl von Bremsmomenten summarisch auf eine zentrale Kraft-Detektoreinrichtung zu übertragen. Durch selektives Ansteuern der verschiedenen Reibklotz-Betätigungseinrichtungen kann das Bremsmoment innerhalb eines extrem weiten Bereichs variiert

3^r) werden, so daß eine Lastprüfmaschine geschaffen wird, die sich durch eine bislang nicht erreichte Flexibilität hinsichtlich des Belastbarkeitsspektrums auszeichnet. Die erfindungsgemäße Lastprüfmaschine eignet sich sowohl für Messungen bei stationären als auch bei dynamischen Belastungsfällen, so daß die Einsatzmöglichkeiten der Lastprüfmaschine zusätzlich erweitert werden. Weil sich die Trägerirommel über den gesamten Raum zwischen den Bremswellenlagern erstreckt, wird die Voraussetzung dafür geschaffen, daß der gesamte zwischen den Bremswellenlagern vorhandene Bauraum in vorteilhafter Weise für die Einleitung von Bremskräften genutzt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 ergibt sich der weitere vorteilhafte Effekt, daß es mit sehr geringen Steuerungsleistungen gelingt, äußerst große Bremsmomente auf die Bremswelle zu übertragen. Dabei kann durch einfachste Ansteuerung der verschiedenen Reibklotz-Betätigungseinrichtungen die Leistungsfähigkeit der Lastprüfmaschine schlagartig verändert werden. Mit dieser Weiterbildung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß es ohne weiteren vorrichtungstechnischen Aufwand gelingt, den Belastungszyklus der zu prüfenden Dreh-Antriebsmaschine kurzfristig zu ändern und somit jede beliebige Belastungsprüfung durchzuführen, die auch instationär sein kann.

Weil der Stand der Technik durch die besondere Lagerungsart des Trägers von vornherein die Möglichkeit ausschließt, unter Ausnützung des gesamten, zwischen den Bremswellenlagern vorhandenen Bauraums mehrere überlagerte Bremsmomente auf die Druckmeßdose zu übertragen, ist der Anmeldungsge-

genstand durch den Stand der Technik nicht nahegelegt

Dies gilt auch für den weiteren Stand der Technik.

So ist aus der DE-OS 22 14 353 zwar bekannt, eine Bremswelle über eine Bremstrommel abzubremsen. Allerdings ist das von dieser Bremstrommel einleitbare Bremsmoment ausschließlich von der Drehzahl der Bremswelle abhängig und kanu nicht über die Aktivierung von Bremsklotzeinrichtungen beeinflußt werden. Die Bremsklötze erstrecken sich über die gesamte Länge der Bremstrommel, wodurch die erfindungsgemäße Parallelschaltung von Bremsklotz-Betätiguiigseinrichtungen ausgeschlossen ist

Aus der US-PS 31 75 393 ist schließlich eine Kraftmeßvorrichtung bekannt, bei der gewisse Vorkehrungen getroffen sind, den Meßbereich stufenweise und automatisch zu erweitern. Zu diesem Zweck sind mehrere Stützscheiben hintereinander geschaltet, die den Stator einer elektromagnetischen Bremse mit unterschiedlich großen Rückstellkräften beaufschlagen. Diese Vorrichtung setzt an einer anderen Stelle an, nämlich dort, wo die Reaktionskraft des Trägers vom Kraftdetektor zur Anzeige gebracht werden soll. Die Bremsleistung dieser Vorrichtung wird ausschließlich von der elektromagnetischen Bremse bestimmt. Somit ist diese Vorrichtung ebenfalls nicht geeignet, die Leistung der Prüfmaschine durch selektive Betätigung von Bremseinrichtungen zu verändern; denn die mit dem Stator in Kopplungseingriff stehenden Torsionszellen haben den ausschließlichen Zweck, die Bremsmoment-Anzeige in verschiedenen Meßbereichen ohne zusätzliche Handgriffe realisieren zu können.

Die erfindungsgemäße Lastprüfmaschine eignet sich insbesondere zur Prüfung von Brennkraftmaschinen, Getrieben, Elektromotoren, Riemen usw. unter Dauerlast, intermittierender Last, kontinuierlicher, veränderneher Last, sowie unter intermittierenden Lastschwingungen.

Ein besonderes und spezielles Anwendungsgebiet der Lastprüfmaschine ist in der Prüfung von Dreh-Antriebsmaschinen mit hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zu sehen.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Lastprüfmaschine, die sich zur Durchführung einer Reihe verschiedener Prüfungen eignet, wobei Teile der Lastprüfmaschine weggebrochen sind;

F i g. 2 eine Vorderansicht der Lastprüf maschine gemäß F i g. 1;

Fig.3 eine Seitenansicht der Lastprüfmaschine gemäßFig. l;und

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems für die Scheiben der Lastprüfmaschine gemäß den F i g. 1 bis 3.

Die dargestellte Lastprüfmaschine weist einen Grundrahmen 2 auf, an dessen beiden Enden sich jeweils ein Lager 1 befindet. In den beiden Lagern 1 ist eine drehbare Welle, d. h. eine Bremswelle 3 gelagert.

Die im folgenden kurz als Welle zu bezeichnende Bremswelle 3 kann an ihrem einen Ende mit der zu prüfenden Maschine verbunden werden. Auf der Welle

3 sind in gewissem Abstand voneinander mehrere im folgenden als Scheiben zu bezeichnende Bremsscheiben

4 so angeordnet, daß sie sich zusammen mit der Welle 3 drehen. Koaxial zur Welle 3 ist ein eine Trägertrommel bildendes steifes Mantelrohr 5 angeordnet, das die Welle 3 und die Scheiben 4 umgibt. Das Mantelrohr 5 ist an seinen beiden Enden drehbar auf der Welle 3 gelagert Dies heißt mit anderen Worten, daß sich das Mantelrohr 5 nicht zusammen mit öer Welle 3 dreht, jedoch um dessen Achse etwas hin- und herdrehen kann.

Im Mantelrohr 5 sind öffnungen 6 ausgebildet Die Orte der öffnungen 6 entsprechen den Anbringungsorten der Scheiben 5 auf der Welle 3. Die öffnungen 6 dienen dem Einbau von Reibklotz-Betätigungseinrichtungen, z. B. in Form von Scheibenbremsen A zum Bremsen der Scheiben 4.

Wie aus F i g. 1 erkennbar ist, befindet sich auf jeder Seite der Scheibe 4, in Umfangsrichtung betrachtet, eine Scheibenbremse A. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit drei Paare Scheibenbremsen, d.h. insgesamt sechs Scheibenbremsen, für die drei Scheiben vorgesehen. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, daß auf beiden Seiten jeder Scheibe 4 Scheibenbremsen A vorhanden sind. Lediglich eine Scheibenbremse A auf einer der beiden Seiten einer Scheibe 4 reicht auch aus. Ferner müssen die Anzahl der Scheiben 4 und die Anzahl der Scheibenbremsen A nicht so wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gewählt werden; auch lediglich eine Scheibe 4 und eine Scheibenbremse A sind möglich.

Jede Scheibenbremse A ist am Mantelrohr 5 mit Hilfe von Vorsprüngen 8 angebracht, die jeweils an einem von zwei Hebeln 7 vorgesehen sind, die Bestandteile der Scheibenbremse A sind. Die Vorsprünge 8 sind in Ausnehmungen 9 der öffnung 6 eingesetzt

jede Scheibenbremse A umfaßt außer den zwei Hebeln 7 zwei Reibklötze 10, die an den vorderen Enden der Hebel so angebracht sind, daß sie sich auf beiden Seiten der zugehörigen Scheibe 4 befinden, einen Stellantrieb 12 mit einer Kolbenstange U, die durch den einen Hebel 7 hindurch verläuft und sich mit ihrem freien Ende am anderen Hebel 7 abstützt, sowie eine Feder 13, die zwischen den anderen Enden der zwei Hebel 7 gespannt ist.

Der Stellantrieb 12 umfaßt außer der Kolbenstange 11 einen Zylinder, der mit Druckluft oder Drucköl beaufschlagt werden kann, so daß dadurch die Kolbenstange 11 ausgefahren wird. Die Feder 13 wirkt an den zwei Hebeln 7 so, daß die Reibklötze 10 an den vorderen Enden der Hebel voneinander weggezogen werden. Beim Öffnen und Schließen jedes Paares von Hebeln 7 wirken die Vorsprünge 8 als Schwenklager. An jeden Stellantrieb 12 sind eine Zufuhrleitung und eine Ablaßleitung angeschlossen, über die die Beaufschlagung des Stellantriebes mit Druckluft oder Drucköl erfolgt.

Am Grundrahmen ist ein Detektor 14 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um eine Kraftmeßdose oder dergleichen handelt. Der Detektor 14 ermittelt die Belastung der zu prüfenden Maschine aus der in Umfangsrichtung des Mantelrohres 5 wirkenden Kraft und liefert ein elektrisches Ausgangssignal. Genauer heißt dies, daß die Kraft mit Hilfe von auf den Detektor 14 wirkenden Preßköpfen 15 bestimmt wird, wobei das entsprechende Drehmoment mit Hilfe des wirksamen Radius des Mantelrohres 5 bestimmt wird.

Die Wärme, die entsteht, wenn die Reibklötze 10 bei Betätigung der Scheibenbremsen A gegen die Scheiben 4 gedrückt werden, wird auf folgende Weise abgeführt. Wi«. beispielsweise F i g. 4 zeigt, ist das Innere jeder Scheibe 4 durch eine Trennwand 16 in zwei Kammern a und b unterteilt, so daß durch einen Zufuhrkanal c in der Welle 3 zugeführtes Kühlwasser im Inneren der Scheibe 4 durch die Kammern a und b in Pfeilrichtung strömen

kann, bis das Kühlwasser durch einen Ablaßkanal d in der Welle 3 abgeführt wird.

Die Lastprüfmaschine hat im Prinzip den vorstehend beschriebenen Aufbau. Wenn eine Lastprüfung durchgeführt wird, wird die Ausgangswelle der zu überprüfenden Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors und dergleichen, mit der Welle 3 verbunden, so daß die Welle 3 von der zu prüfenden Maschine angetrieben vird. Wenn die Scheibenbremsen A nicht betätigt werden, stehen die Reibklötze 10 nicht in Berührung mit den Scheiben 4, so daß am Mantelrohr 5 keine Drehkraft wirkt und die zu prüfende Maschine unbelastet läuft.

Um die zu prüfende Maschine zu belasten, werden die Stellantriebe 12 der Scheibenbremsen A mit Druckfluid beaufschlagt, so daß die kolbenstange» 11 ausgefahren werden. Dadurch werden die außen liegenden Enden der zwei Hebel 7 jedes Paares von Hebeln auseinandergedrückt, so daß die an den vorderen Enden der Hebel 7 angebrachten Reibklötze 10 gegen die dazwischen angeordnete Scheibe 4 gepreßt werden und dadurch die Welle 3 gebremst wird.

Diese Bremsung hat zur Folge, daß die mit der Welle 3 verbundene Maschine belastet wird, so daß nun eine Belastungsprüfung möglich ist. Wenn die zu prüfende Maschine durch Bremsen der Welle 3 belastet wird, wird eine in Drehrichtung der Welle 3 wirkende Drehkraft auf das mit den Scheibenbremsen A versehene Mantelrohr 5 aufgebracht, durch die über die Preßköpfe 15 auf den Detektor 14 gedrückt wird.

Die Drehkraft des Mantelrohres 5 entspricht den von den Scheibenbremsen A auf die Scheiben 4 ausgeübten Druckkräften. Die Drehkraft ist direkt proportional zur Belastung der zu prüfenden Maschine. Daher wird der Detektor 14 mit einer Kraft beaufschlagt, die proportional zur Last ist, so daß der Detektor 14 den Wert der Belastung der zu prüfenden Maschine genau feststellen kann.

Die Lastprüfung kann je nach dem Zweck und der Art der zu prüfenden Maschine in verschiedener Weise durchgeführt werden. Einige Möglichkeiten werden im folgenden als Beispiele angegeben.

Eine Dauerlastprüfung wird durchgeführt, indem die Stellantriebe 12 gleichbleibend mit einem unter einem bestimmten Druck stehenden Druckfluid gespeist werden. Eine Prüfung mit intermittierender Last wird durchgeführt, indem die Stellantriebe 12 wiederholt mit Druckfluid beaufschlagt werden, wobei zwischen den Druckbeaufschlagungen ein angemessener Zeitraum 5 ohne Druckbeaufschlagung liegt. Eine Prüfung mit kontinuierlicher, veränderbarer Last wird durchgeführt, indem nach einer gewissen Zeit von Druckbeaufschlagung mit zunächst niedrigem Fluiddruck auf Druckbeaufschlagung mit hohem Fluiddruck umgestellt wird. ίο Eine Prüfung mit intermittierend schwingender Belastung wird durchgeführt, indem die Zufuhr und Abfuhr von Druckfluid abwechselnd erfolgt, wobei in kurzen Zeitabständen die Zufuhrventile und die Abfuhrventile umgeschaltet werden. Die Lastprüfrnaschine ermöglicht somit nicht nur die Durchführung zahlreicher verschiedener Prüfungen sondern auch Prüfungen, die den tatsächlichen Einsatzbedingungen näher kommen.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Lastprüfmaschine besteht darin, daß die Scheibenbremsen A zum Bremsen der Scheiben 4 von den öffnungen 6 des Mantelrohres 5, das auf der Welle 3 sitzt, getragen und abgestützt werden, so daß kein gesonderter Rahmen für jede Scheibenbremse A notwendig ist.

Ein weiterer Vorteil der Lastprüfmaschine besteht darin, daß die Lastprüfmaschine kompakt ist, da alle Scheibenbremsen A an einem einzigen steifen Mantelrohr 5 angebracht sind.

Mittels der beschriebenen Lastpirüfmaschine können die Charakteriska und das Langzeitverhalten von Brennkraftmaschinen, Elektromotoren, landwirtschaftlichen Maschinen, Verzögerungseinrichtungen, Getrieben, Kupplungen, Drehmomentwandlern, Ketten, Riemen, Wellenverbindungen, Druckluftmotoren, hydraulischen Motoren und dergleichen geprüft werden sowie Abgastests und Leistungsprüfungen von Fahrzeugen durchgeführt werden. Insbesondere ist auch die Nutzleistung der zu prüfenden Maschine aus dem Drehmoment und der Drehzahl bestimmbar.

Ein besonderes Merkmal der beschriebenen Lastprüfmaschine besteht ferner darin, daß sie Prüfungen auch bei Nulldrehzahl ermöglicht. Sie arbeitet gleichmäßig und gleichbleibend und hält daher Dauerlastbetrieb aus.

Die Belastung kann einfach wahlweise eingestellt oder

verändert werden. Hohes Drehmoment ist auch bei niedrigen Drehzahlen aufbringbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lastprüfmaschine für Dreh-Antriebsmaschinen, mit einer Bremswelle, die beidseitig in einem Prüfmaschinengestell gelagert und mit der Abtriebswelle der Dreh-Antriebsmaschine kinematisch gekoppelt ist und eine Bremsscheibe trägt, die mittels einer Reibklotz-Betätigungseinrichtung abbremsbar ist, die auf einem auf der Bremswelle drehbar gelagerten Träger fest montiert ist, der mit einem ortsfesten Kraftdetektor in Funktionsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger von einer sich zwischen den Brtmswellenlagern (1) erstreckenden Trägertrommel (5) gebildet ist, die zumindest auf einer Seite öffnungen (6) aufweist, in denen jeweils eine Reibklotz-Betätigungseinrichtung ^festgelegt ist

2. Latsprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Trägertrommel (5) eine Vielzahl von sich jeweils diametral gegenüberliegenden öffnungen (6) ausgebildet ist.

3. Lastprüfmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reibklotz-Betätigungseinrichtung (A) zwei kippbare, in der zugeordneten öffnung (6) abstützend gelagerte Hebel (7), einen an dem der Bremswelle zugewandten Ende eines jeden Hebels (7) angebrachten Reibklotz (10), der gegen die Bremsscheibe (4) drückbar ist, einen Stellantrieb (12) mit einer Kolbenstange (11), die durch einen der Hebel geführt und sich am anderen Hebel abstützt, sowie eine zwischen den beiden Hebeln (7) angeordnete Entlastungsfeder (13) besitzt, gegen deren Vorspannwirkung die der Kolbenstange (11) zugewandten Enden der Hebel (7) bei Beaufschlagung des Stellantriebs (12) mit Druckluft oder Drucköl zur Erzeugung einer Reibkraft zwischen dem Reibklotz (10) und der Bremsscheibe (4) aneinander drückbar sind.

4. Lastprüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als steifes Mantelrohr ausgebildete Trägertromme] (5) im Bereich der Bremswellenlagerung (1) mit Preßköpfen (15) versehen ist, die mit dem Detektor (14) in Anlagekontakt stehen.