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Keilriemenwirklängenmeßgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Wirklänge
von endlosen Schmalkeilriemen mittels zweier drehbar gelagerter Neßkeilrietnenscheiben,
wobei auf den Keilriemen während der Messung eine konstante, einstellbare Vorspann
kraft wirkt sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der DIN-Norm 7753 Blatt 1 ist ein Verfahren zur Messung der Außenlänge
und der Wirklänge endloser Schmalkeilriemen bekannt.
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Dieses Meßverfahren arbeitet mit zwei Meßkeilriemenscheiben gleichen
Durchmessers, deren radialer Abstand von dem unter Vorspannung stehenden Keilriemen
in Abhängigkeit des Meßkeilriemenscheibendurchmessers bestimmt wird. Der Meßkeilriemenscheibendurchmesser
ist in Abhängigkeit des Riemenprofils festgelegt.
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Weiterhin ist in dieser Norm eine Formel angegeben, aus der in Abhängigkeit
des Achsabstandes und des Meßkeilriemenscheibenumfangs die Wirklänge des Keilriemens
berechnet werden kann.
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Diees Verfahren und die dazu benutzte Vorrichtung haben den Nachteil,
daß die Wirklänge nur in Abhängigkeit der Maße der Meßkeilriemenscheiben bestimmt
wird. Diese Meßart setzt voraus, der der Flankenwinkel und die Nennbreite des zu
messenden Keilriemens immer entsprechend der Norm ausgelegt sind. Fertigungstoleranzen
des Keiliemens verfälschen aso das Meßergebnis gemäß DIN 7753 Blatt 1. Eine Bestimmung
der vorliegenden Wirkbreite ist zudem nicht vorgesehen.
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Es ist jedoch insbesondere bei mehrrilligen Antrieben unbedingt erforderlich,
nur Keilriemen exakt gleicher Wirklänge und Wirkbreite zu verwenden, da sonst die
Riemen aufgrund der unterschiedlichen Wirkbreite auf unterschiedlichen Wirkbreitendurc,hmessern
arbeiten und Leistung aufnehmen, ohne daß sie Leistung auf die Abtriebswelle übertragen.
Bei Verwendung von Keilriemen unterschiedlicher Wirkbreite bei einem Mehrrillenantrieb
entsteht somit bei -einzelnen Riemen ein'Schlupf, der zu vorzeitigem Verschleiß
des Riemens führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Meßverfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, bei welcher
die Wirkbreite und daraus resultierend die Wirklänge eines Keilriemens exakt bestimmt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wirklänge'aus der Wirkbreite
abgeleitet wird, indem die Meßkeilriemenscheiben einen Riementrieb mit bekannter
Übersetzung bilden und daß sich das Wirkbreitenfehlmaß als Übersetzungsfehler des
Riementriebs bei schlupflosem und drehmomentlosem Arbeiten herausstellt. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die effektive Wirklänge eines Keilriemens
zu bestimmen. Dies ist insbesondere bei Mehrrillenantrieben von besonderer Wichtigkeit,
da es nunmehr möglich ist, Keilriemen gleicher Wirklänge und -breite zu paaren,
so daß die optimale Riemenlebensdauer erreicht werden kann. Das erfindungsgemäße
Verfahren beruht auf dem Gedanken, das Keilriemen mit Abweichungen im Flankenwinkel
oder bei der Nennbreite bei dem zu ihrem Riemenprofil gehörenden Meßkeilriemenscheiben
auf einem anderen als dem vorgegebenen Durchmesser laufen und damit gegenüber einem
fehlerfreien Keilriemen ein Übersetzungsfehler auftritt. Da der Übersetzungsfehler
durch das Auf liegen des Keilriemens auf einem anderen als dem
bostunnteb
Durcgnesser bei der Meßkeilriemenscheibe auftritt, ist es verteilhaft, aus ihm das
Wirkbreitenfehlmaß # b zu be-@@immen.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, daß sich das Wirkbreitenfehlmaß
als Drchwinkelabweichtung an einer der beiden Meßkeilriemenscheiben offenbart -
wie Anspruch 2 vorschlägt - und aufgrund geornetrischer Gegebenheiten bestimmen
läßt - z. B. nach der Formel nach Anspruch 3.
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Es ist aber ebenso denkbar - wie Anspruch 4 vorschlägt -, das Riemengetriebe
mit konstanter Drehzahl anzutreiben und aus der Abweichung der Abtriebsdrehzahl
von der des idealen Meßkeilriemengetriebes das Wirkbreitenfehlmaß gemäß der Formel
nach Ansprucll 5 zu bestimmen.
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Anspruch G gibt eine Formel wieder, wie von dem Wirkbreitenfehlmaß
die tatsächliche Wirklänge des vorliegenden Keilriemens bestimmt werden kann, unabhängig,
ob das Wirkbreitenfehlmaß aus der Drchwinkelabweichung oder aus der Drehzahl abweichung
hergeleitet ird.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßkeilriemenscheiben mit dem zu messenden Keilriemen einen
schlupf- und drehmomentlos arbeitenden Riementrieb bilden, wobei auf den Meßkeilriemen-Scheiben
Meßmarken angebracht sind, die mit ortsfest angeordneten Marken zu Beginn der Messung
fluchten. Diese Vorrichtung ist einfach in ihrem Aufbau und ihrer Handhabung. Sie
eignet sich ohne besondere Umrüstung zur Bestimmung des Wirkbreitenfehlmaßes aus
der Drehwinkelabweichung. Es ist möglich, diese Vorrichtung
wegen
ihrer Einfachheit auf eine Trageinrichtung zu montieren, so daß sie für den mobilen
Einsatz geeignet ist.
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Besonders einfach und schnell abzulesen ist das Wirkbrciterifchmaß
als Drehwinkelabweichung dann, wen - wie Anspruch 8 vrr.
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schlägt -, die t:ießkeilriemenscheiben einen unterschiedlichen Durchmesser
aufweisen, da es dann nur erforderlich ist, die kleinere Meßscheibe so oft zu drehen,
bis die größere -bis auf den Übersetzungsfehler - eine volle Umdrehung ausgeführt
hat. Der Fehler ist dann klar und eindeutig abzulesen.
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Vorteilhaft ist es, ein Durchmesserverhältnis der beiden Meßkeilriemenscheiben
wie 2 : 1 zu wählen, da damit eine gute Ablesegenauigkeit des Fehlers erreicht wird
und eine Vereinfachung der Berechnungsformeln.
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Um die mit unterschiedlichem Riemenprofil ausgerüsteten endlosen Schmalkeilriemen
für den Maschinenbau auf der erfindungsgemäßen Vorrithtung messen zu können, ist
es sinnvoll, die Meßkeilriemenscheiben austauschbar anzuordnen.
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Bei endlosen Schmalkeilriemen für den Kraftfahrzeugbau unterscheiden
sich die verschiedenen Keilriemen nur durch die Nennbreite des Riemenprofils, so
daß es bei Verwendung dieser Riemen auf der Meßvorrichtung ausreicht, die Rillenbreite
durch axiales Verschieben der beiden Meßkeilriemenscheibenhälften veränderbar auszugestalten,
wie Anspruch 11 vorschlägt.
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Gerade das Messen des Wirkbreitenfehlmaßes als Drehwinkelahweichung
vereinfacht sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann, wenn die Meßmarke einer
der beiden Meßkeilriemenscheiben
einstellbar angeordnet ist. So
ist es nur noch erforderlich nach Auflegen des Keilriemens, das Riemengetriebe so
lange zu drchen, bis di<? nicht einstellbare Meßmarke auf einer c-ier beiclen
Meßkeilriemenscheiben mit ihrer ortsfesten Marke fluclltct und die einstellbare
Marke der anderen Meßkeilriemenscheibe durch Verschieden mit ihrer ortsfesten Marke
übereinzubringen. Damit ist die Vorrichtung zur Messung bereit.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand ausgewählter Ausführungsbeispiel
näher beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung; Fig. 2 eine Meßkeilriemenscheibe mit einem eingelegten Keilriemen im
Schnitt.
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In Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Keilriemenwirklängenmeßgerätes
dargestellt. Es eignet sich zur Messung von endlosen Schmalkeilriemen für den Kraftfahrzeugbau
und für den allgemeinen Maschinenbau gemäß DIN 7753. E.
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besteht aus den Meßkeilriemenscheiben 1 und 2, die drehbar befestigt
sind. Außerdem ist die Drehachse 3 der Meßkeilriemenscheibe 2 verschiebbar gelagert.
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In Fig. 1 sind die Meßkeilriemenscheiben 1 und 2 mS einem Durchmesserverhältnis
wie 2 : 1 dargestellt, es ist jedoch zum exakten Arbeiten der Vorrichtung und für
das erfindungsgemäße Meßverfahren jedes Durchmesserverhältnis denkbar. Die durchmessergrößere
Meßkeilriemenscheibe 1 mit dem Wirkdurchmesser Dw weist auf ihrem Umfang 4 im Abstand
von 900 versetzt Markierungen 5 auf. Dede Markierung 5 weist eine 0°-Marke auf,
die exakt 90° von den anderen 0°-Marken entfernt
ist. Rechts und
links neben jeder 0°-Marke sind eine Mehrzahl weiterer Gradstriche vorgesehen, deren
Abstand im allgemeinen 10 beträgt, was in den meisten Fällen eine ausreichende Meßgenauigkeit
darstellt. Die Anzahl der Gradr4 riche richtet sich nach der Größe des Streubereichs
der Meilriemenwirkbreitenfehler.
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Um die Berechnungsformel in ihrer angegebenen Art nutzen zu können,
sind die Gradstriche - in Drehrichtungder Meßkeilriemenscheibe 1 betrachtet, in
Fig. 1 d-urch den Pfell 12 darcestellt, - vor der 0°-Marke mit positiven und die
hinter der 0 Marke mit negativem.Vorzeichen versehen.
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Des weiteren ist ein ortsfest angeordneter Zeiger 6 derart vorgesehen,
daß er exakt mit den Gradmarkierungen auf der Meßkeilriemenscheibe 1 fluchten bzw.
zur Deckung gebracht werden kann.
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Die durchmesserkleinere Meßkeilriemenscheibe 2 mit dem Wirkdurchmesser
dw weist keine Gradaufteilung auf, sondern nur einen umfangsverschiebbaren Zeiger
7. Auch dieser wirkt mit einem weiteren ortsfesten Zeiger 8 zusammen.
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Ausgehend von der ortsfesten Drehachse der Meßkeilriemenscheibe 1
ist eine starre Längenmeßskala 9 außerhalb des Drehbereichs der Meßkeilriemenscheiben
1, 2 vorgesehen, auf die ein mit der Drehachse 3 der Meßkeilriemenscheibe 2 fest
verschiebbarer Zeiger 10 gleitet.
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In Fig. 2 ist eine Teilansicht einer Meßkeilriemenscheibe it eingelegtem
Schmalkeilriemen dargestellt. Für ein exaktes Messen ist es erforderlich, daß der
Flankenwinkel Z , der Wirkdurchmesscr
Dw bw. dw sowie die Wirkbreite
bw der Meßkeilriomonscheiben so exakt wie möglich den bei dem ent:sprechendem Riomonprofil
vorgeschriebenen Werten gemäß DIN 7753 entsprechen.
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Der Flankenwinkel J liegt: gemäß dieser DIN-Norm für alle endlosen
Schmalkeilriemen bei 36° # 10'.
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In Fig. 2 ist ebenfalls ein endloser Schmalkeilriemen 11 im Schnitt
dargestellt, der allerdings von den Normmaßen abweicht. Seine Wirkbreile bSK ist
breiter als der Wirkdurchmesser der Meßkeilriemenscheibe. Folglich ist auch sein
Wirkdurchmesser DSN um den Betrag s größer als der der Mcßkeilriemenscheibe.
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Anhand dieses von der Norm abweichenden Schmalkeilriemens 11 soll
das erfindungsgemäße Meßverfahren erläutert werden.
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Als Vorbereittung zur Messung wird der Schmalkeilriemen 11 in die
Keilrille der beiden Meßkeilriemenscheiben 1 und 2 eingelegt.
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Sodann wird die Drehachse 3 der Meßkeilriemenscheibe 2 entsprechend
der DIN-Norm 7753 mit einer Meßkraft entsprechend des Riemenpro[fils des Schmalkeilriemens
11 belastet, so daß auf den Schmalkeilriemen 11 eine Zugkraft wirkt Anschließend
wird der so entstandene Riementrieb solange gedreht, bis eine 0°-Marke der Gradmarkierung
5 der Meßkeilriemenscheibe 1 fluchtend dem ortsfesten Zeiger 6 gegenübersteht. Der
einstellbare Zeiger 7 der Meßkeilriemenscheibe 2 wird anschließend fluchtend zu
dem ortsfesten Zeiger 8 ausgerichtet und in dieser Stellung arretiert.
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Bei einem Durchmesserverhältnis von 2 : 1 der großen zur kleinen Meßkeilriemenscheibe
wird nun die kleine Meßkeilriemenscheibe 2 zweimal um 3600 gedreht, bis die Zeiger
7, 8 wieder fluchten.
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Da der Schmalkeilriemen 11 vom Normprofil abweicht, in diesem
Beispiel
ist #ine Wirkbreite bSK größer als die Wirkbrcite bw der Meßkeilriemenscheibe, ist
die Meßkeilriomonscheibe 1 weniger alseine Umdkehung umgelaufen. Der Zeiger 6 weist
damit auf eine positive Gradmarkierung hin. Der dieser Gradmarker entsprechende
Betrag wird als abgelesener Winkel in die Formel Dw x # #b = x tan @/2 360 - # eingesetzt
und ergibt somit ein positives Wirkbreitenfachlmaß db, d. h. der gemessene Schmalkeilriemen
11 ist breiter als er nach DIN 7753, bei seinem angeblichen Riemenprofil,vor- -geschrieben
ist.
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Dieses Wirkbreitenfehlmaß # db wird nun in die Formel für die tatsächliche
Wirklänge Lw eingesetzt, wobei
ist. Das in dieser Formel angegebene Maß e entspricht dem bei trag auf der Längenmeßskala
9, das durch den Zeiger 10 angezeigt wird. Der Winkels ist der an sich bekannte
Umschlingungswinkel des Schmalkeilriemens um die Meßkeilriemenscheiben.
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Damit ist die tatsächliche Wirklänge Lw des vorliegenden Schmalkeilriemens
bekannt. Ist auch die tatsächliche Wirkbreite bl: erforderlich, so läßt sie sich
wie folgt berechnen: bt = A b + bw
Anstelle der oben beschrichonen
statischen Meßmethode ist auch eine dynumische möglich, indem die kleinere Meßkeilriemenscheibe
7 mit konstanter Drchzahl nd angetrieben wird und die Drehzahl nD der Meßellriemenscheibe
1 gemessen wird. Das Wirkreitenfehlmaß 4 ) ermittelt sich dann zu
Das so ermittelte Wirkbreitenfehlmaß kann dann ebenfalls in ohige Formel fiir die
Wirklänge eingesetzt werden, so daß die tatsächliche Wirklänge ermittelt werden
kann.