DE2923014C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Wirklänge von endlosen Schmalkeilriemen mittels zweier drehbar gelagerter Meßkeilriemenscheiben, wobei auf den Keilriemen während der Messung eine konstante, einstellbare Vorspannkraft wirkt sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DIN-Norm 7753 Blatt 1 ist ein Verfahren zur Messung der Außenlänge und der Wirklänge endloser Schmalkeilriemen bekannt. 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. Weiterhin ist in dieser Norm eine Formel angegeben, aus der in Abhängigkeit des Achsabstandes und des Meßkeilriemenscheibenumfangs die Wirklänge des Keilriemens berechnet werden kann.

Dieses 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, daß der Flankenwinkel und die Nennbreite des zu messenden Keilriemens immer entsprechend der Norm ausgelegt sind. Fertigungstoleranzen des Keilriemens verfälschen also das Meßergebnis gemäß DIN 7753 Blatt 1. Eine Bestimmung der vorliegenden Wirkbreite ist zudem nicht vorgesehen.

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 Wirkbreitendurchmessern 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.

Aus der US-PS 23 18 530 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der die Wirklänge eines Riemens bestimmbar ist. Hierzu wird der Riemen auf zwei in einer Ebene liegende Riemenscheiben aufgelegt und deren Achsabstand gemessen. Aus dem Achsabstand ergibt sich mittelbar die Wirklänge des Riemens. Bei der Messung muß jedoch der Umschlingungswinkel an jeder Riemenscheibe berücksichtigt werden. Ferner muß die Messung des Achsabstandes mit empfindlichen hochgenauen Meßgeräten erfolgen, da sich die Wirklängentoleranzen in sehr kleinen Achsabständen ausdrücken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren und eine robuste Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, mit der die Wirkbreite und daraus resultierend die Wirklänge eines Keilriemens schnell und hochgenau bestimmt werden kann.

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 Übersetzungfehler des Riementriebs bei schlupflosem und drehmomentlosem Arbeiten herausstellt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die effektive Wirklänge eines Keilriemens exakt 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, daß 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 Aufliegen des Keilriemens auf einem anderen als dem bestimmten Durchmesser bei der Meßkeilriemenscheibe auftritt, ist es vorteilhaft, aus ihm das Wirkbreitenfehlmaß Δ b zu bestimmen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, daß sich das Wirkbreitenfehlmaß als Drehwinkelabweichung an einer der beiden Meßkeilriemenscheiben offenbart - wie Anspruch 2 vorschlägt - und aufgrund geometrischer Gegebenheiten bestimmen läßt - z. B. nach der Formel nach Anspruch 3.

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 Anspruch 5 zu bestimmen.

Anspruch 6 gibt eine Formel wieder, wie von dem Wirkbreitenfehlmaß die tatsächliche Wirklänge des vorliegenden Keilriemens bestimmt werden kann, unabhängig, ob das Wirkbreitenfehlmaß aus der Drehwinkelabweichung oder aus der Drehzahlabweichung hergeleitet wird.

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 Meßkeilriemenscheiben 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.

Besonders einfach und schnell abzulesen ist das Wirkbreitenfehlmaß als Drehwinkelabweichung dann, wenn - wie Anspruch 8 vorschlägt -, die Meßkeilriemenscheiben 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.

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.

Um die mit unterschiedlichem Riemenprofil ausgerüsteten endlosen Schmalkeilriemen für den Maschinenbau auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung messen zu können, ist es sinnvoll, die Meßkeilriemenscheiben austauschbar anzuordnen.

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.

Gerade das Messen des Wirkbreitenfehlmaßes als Drehwinkelabweichung vereinfacht sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann, wenn die Meßmarke einer der beiden Meßkeilriemenscheiben einstellbar angeordnet ist. So ist es nur noch erforderlich nach Auflagen des Keilriemens, das Riemengetriebe so lange zu drehen, bis die nicht einstellbare Meßmarke auf einer der beiden Meßkeilriemenscheiben mit ihrer ortsfesten Marke fluchtet und die einstellbare Marke der anderen Meßkeilriemenscheibe durch Verschieden mit ihrer ortsfesten Marke übereinzubringen. Damit ist die Vorrichtung zur Messung bereit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es stellt dar:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Meßkeilriemenscheibe mit einem eingelegten Keilriemen im Schnitt.

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. Es besteht aus den Meßkeilriemenscheiben 1 und 2, die drehbar befestigt sind. Außerdem ist die Drehachse 3 der Meßkeilriemenscheibe 2 verschiebbar gelagert.

In Fig. 1 sind die Meßkeilriemenscheiben 1 und 2 mit 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 90° versetzt Markierungen 5 auf. Jede 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 1° beträgt, was in den meisten Fällen eine ausreichende Meßgenauigkeit darstellt. Die Anzahl der Gradstriche richtet sich nach der Größe des Streubereichs der Keilriemenwirkbreitenfehler.

Um die Berechnungsformel in ihrer angegebenen Art nutzen zu können, sind die Gradstriche - in Drehrichtung der Meßkeilriemenscheibe 1 betrachtet, in Fig. 1 durch den Pfeil 12 dargestellt, - vor der 0°-Marke mit positiven und die hinter der 0°-Marke mit negativem Vorzeichen versehen.

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.

Die durchmesserkleinere Meßkeilriemenscheibe 2 mit dem Wirkdurchmesser d _w weist keine Gradaufteilung auf, sondern nur einen umfangsverschiebbaren Zeiger 7. Auch dieser wirkt mit einem weiteren ortsfesten Zeiger 8 zusammen.

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.

In Fig. 2 ist eine Teilansicht einer Meßkeilriemenscheibe mit eingelegtem Schmalkeilriemen dargestellt. Für ein exaktes Messen ist es erforderlich, daß der Flankenwinkel α, der Wirkdurchmesser D _w bzw. d _w sowie die Wirkbreite b _w der Meßkeilriemenscheiben so exakt wie möglich den bei dem entsprechendem Riemenprofil vorgeschriebenen Werten gemäß DIN 7753 entsprechen. Der Flankenwinkel α liegt gemäß dieser DIN-Norm für alle endlosen Schmalkeilriemen bei 36°±10′.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein endloser Schmalkeilriemen 11 im Schnitt dargestellt, der allerdings von den Normmaßen abweicht. Seine Wirkbreite b _SK ist breiter als der Wirkdurchmesser der Meßkeilriemenscheibe. Folglich ist auch sein Wirkdurchmesser D _SK um den Betrag s größer als der der Meßkeilriemenscheibe.

Anhand dieses von der Norm abweichenden Schmalkeilriemens 11 soll das erfindungsgemäße Meßverfahren erläutert werden.

Als Vorbereitung zur Messung wird der Schmalkeilriemen 11 in die Keilrille der beiden Meßkeilriemenscheiben 1 und 2 eingelegt. Sodann wird die Drehachse 3 der Meßkeilriemenscheibe 2 entsprechend der DIN-Norm 7753 mit einer Meßkraft entsprechend des Riemenprofils des Schmalkeilriemens 11 belastet, so daß auf den Schmalkeilriemen 11 eine Zugkraft wirkt. Anschließend wird der so entstandene Riementrieb so lange 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.

Bei einem Durchmesserverhältnis von 2 : 1 der großen zur kleinen Meßkeilriemenscheibe wird nun die kleine Meßkeilriemenscheibe 2 zweimal um 360° gedreht, bis die Zeiger 7, 8 wieder fluchten. Da der Schmalkeilriemen 11 vom Normprofil abweicht, in diesem Beispiel ist seine Wirkbreite b _SK größer als die Wirkbreite b _w der Meßkeilriemenscheibe, ist die Meßkeilriemenscheibe 1 weniger als eine Umdrehung umgelaufen. Der Zeiger 6 weist damit auf eine positive Gradmarkierung hin. Der dieser Gradmarke entsprechende Betrag wird als abgelesener Winkel in die Formel

eingesetzt und ergibt somit ein positives Wirkbreitenfehlmaß Δ b, d. h. der gemessene Schmalkeilriemen 11 ist breiter als er nach DIN 7753, bei seinem angeblichen Riemenprofil, vorgeschrieben ist.

Dieses Wirkbreitenfehlmaß Δ b wird nun in die Formel für die tatsächliche Wirklänge L _w eingesetzt, wobei

ist. Das in dieser Formel angegebene Maß e entspricht dem Betrag auf der Längenmeßskala 9, das durch den Zeiger 10 angezeigt wird. Der Winkel β ist der an sich bekannte Umschlingungswinkel des Schmalkeilriemens um die Meßkeilriemenscheiben.

Damit ist die tatsächliche Wirklänge L _w des vorliegenden Schmalkeilriemens bekannt. Ist auch die tatsächliche Wirkbreite bt erforderlich, so läßt sie sich wie folgt berechnen:

b _t = Δ b + b _w

Anstelle der oben beschriebenen statischen Meßmethode ist auch eine Dynamische möglich, indem die kleinere Meßkeilriemenscheibe 2 mit konstanter Drehzahl n _d angetrieben wird und die Drehzahl n _D der Meßkeilriemenscheibe 1 gemessen wird. Das Wirkbreitenfehlmaß Δ b ermittelt sich dann zu

Das so ermittelte Wirkbreitenfehlmaß kann dann ebenfalls in obige Formel für die Wirklänge eingesetzt werden, so daß die tatsächliche Wirklänge ermittelt werden kann.

Claims (12)

1. Verfahren zum Bestimmen der Wirklänge von endlosen Schmalkeilriemen mittels zweier drehbar gelagerter Meßkeilriemenscheiben, wobei auf dem Keilriemen während der Messung eine konstante, einstellbare Vorspannkraft wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirklänge aus dem Wirkbreitenfehlmaß hergeleitet wird, indem die Meßkeilriemenscheiben einen Riementrieb mit bekannter Übersetzung bilden und daß sich das Wirkbreitenfehlmaß als Übersetzungsfehler des Riementriebes bei schlupflosem und drehmomentlosem Arbeiten herausstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsfehler als Drehwinkelabweichungen des Riementriebs gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Wirkbreitenfehlmaß Δ b aus der Formel ergibt, wobeiD _w der Wirkdurchmesser einer Meßkeilriemenscheibe,γder Verdrehwinkelfehler undαder Flankenwinkel des Keilriemens ist.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Wirkbreitenfehlmaß Δ b als Drehzahldifferenz bei mit konstanter Drehzahl angetriebenen Riemen errechnet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Wirkbreitenfehlmaß Δ b aus der Formel: errechnet, wobeid _w der Wirkdurchmesser der treibenden Meßkeilriemenscheibe,D _w der Wirkdurchmesser der getriebenen Meßkeilriemenscheibe,n _d die Drehzahl der angetriebenen Meßkeilriemenscheibe,n _D die Drehzahl der getriebenen Meßkeilriemenscheibe undα/2der Flankenwinkel des Keilriemens ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wirklänge Lw bei einem Riementrieb mit Übersetzung aus dem Wirkbreitenfehlmaß Δ b zu errechnet, wobeieder Mittelpunktabstand der beiden Meßkeilriemenscheiben,βder Umschlingungswinkel des Keilriemens um die Meßkeilriemenscheiben undd _w der Wirkdurchmesser der angetriebenen Meßkeilriemenscheibe ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus zwei drehbar gelagerten Meßkeilriemenscheiben, deren Achsabstand veränderbar ist, wobei der zu messende Keilriemen während der Messung unter einer einstellbaren, konstanten Vorspannung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkeilriemenscheiben mit dem zu messenden Keilriemen einen schlupf- und drehmomentlos arbeitenden Riementrieb bilden, wobei auf den Meßkeilriemenscheiben Meßmarken angebracht sind, die mit ortsfest angeordneten Marken zu Beginn der Messung fluchten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkeilriemenscheiben einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis der beiden Meßkeilriemenscheiben wie 2 : 1 ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkeilriemenscheiben austauschbar angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenbreite durch axiales Verschieben der beiden Meßkeilriemenscheibenhälften veränderbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Merkmale an einer der beiden Meßkeilriemenscheiben einstellbar angeordnet ist.