DE2945819C2

DE2945819C2 -

Info

Publication number: DE2945819C2
Application number: DE19792945819
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Guenther 6100 Darmstadt De Himmler
Original assignee: Hofmann Werkstatt-Technik 6102 Pfungstadt De GmbH
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1989-09-28
Also published as: DE2945819A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-AS 17 98 041 bekannten Vor richtung geht man von der Überlegung aus, daß sich das axiale Massenträgheitsmoment eines Prüfkörpers, der auf einem Schwingtisch Drehschwingungen ausführt, aus der Eigenfrequenz des Schwingungssystems unter der Voraussetzung des Bekannt seins der Federkennzahl des Schwingungssystems und des Massenträgheitsmomentes des Schwingtisches bestimmen läßt. Dabei sollen Einflüsse aus Luftreibung, mechanischer Reibung u. dgl., die zu einer Dämpfung der Schwingungen führen, dadurch beseitigt werden, daß die Schwingungs amplitude des Prüfkörpers konstant gehalten wird, um eine Änderung der Eigenfrequenz, aus der das Massenträgheits moment des Prüfkörpers ermittelt werden soll, zu verhindern.In such a known from DE-AS 17 98 041 before direction one starts from the consideration that the axial moment of inertia of a test specimen on a Vibrating table executes torsional vibrations, from the natural frequency of the vibration system under the condition of known his the spring index of the vibration system and the Determine the moment of inertia of the vibrating table leaves. Influences from air friction, mechanical Friction and Like., Which dampens the vibrations lead, be eliminated in that the vibration amplitude of the test specimen is kept constant by a Change the natural frequency from which the inertia torque of the test specimen to be determined.

Bei der bekannten Vorrichtung liefert der Aufnehmer, welcher die Schwingungen des Prüfkörpers abtastet, ein winkel geschwindigkeitsproportionales Ausgangssignal, das in einer Integrationseinrichtung und einer gesteuerten Gleichrichter einrichtung in das drehwinkelproportionale Signal umgewandelt wird. Bei der bekannten Vorrichtung muß jedoch eine Auswer tung des der Eigenfrequenz entsprechenden Signals durchge führt werden, um das Massenträgheitsmoment des Prüfkörpers zu ermitteln.In the known device, the sensor delivers which scans the vibrations of the test specimen, an angle output signal proportional to speed, which in a Integration device and a controlled rectifier device converted into the signal proportional to the angle of rotation becomes. In the known device, however, a Auswer tion of the signal corresponding to the natural frequency leads to the mass moment of inertia of the test specimen to determine.

Aufgabe der Erfindung ist es im Gegensatz dazu, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unab hängig von der Ermittlung der Eigenfrequenz des aus Prüfkör per und Schwingtisch bestehenden Schwingungssystems das axiale Massenträgheitsmoment direkt abgeleitet werden kann.In contrast, the object of the invention is a Vorrich tion of the type mentioned at the outset depending on the determination of the natural frequency of the test specimen per and vibration table existing vibration system that axial moment of inertia can be derived directly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1.

Bei der Erfindung erfolgt die Drehbeschleunigung in der Antriebseinrichtung mit Hilfe eines Elektromagneten. Die Kraftmessung läßt sich durch Messen des Stroms bei der Spei sung des Elektromagneten einfach durchführen, da die aufzu wendende Kraft dem Strom, der durch die Spule des Elektro magneten fließt, proportional ist. Bei konstanter Dreh beschleunigung des Prüfkörpers gewinnt man eine direkte Anga be für das Massenträgheitsmoment, da dieses dann direkt pro portional der Kraft ist, die die Antriebseinrichtung aufwen den muß. Bei der Erfindung läßt sich das axiale Massenträg heitsmoment unmittelbar aus der auf den Prüfkörper einwir kenden Drehbeschleunigung ableiten.In the invention, the rotational acceleration takes place in the Drive device using an electromagnet. The Force measurement can be done by measuring the current at the Spei solution of the electromagnet simply because the open force applied to the current flowing through the coil of the electro magnet flows, is proportional. With constant rotation acceleration of the test specimen, a direct anga is obtained be for the moment of inertia, since this is then directly per is proportional to the force exerted by the drive device that must. In the invention, the axial mass can be moment directly from the test specimen derive the angular acceleration.

Aus der dynamischen Grundgleichung für Drehbewegungen ist es zwar bekannt (z. B. Dobrinski, Paul, Physik für Ingenieure, Stuttgart, 1976, Teubner Verlag, S. 72, 73), daß das Dreh moment das Produkt aus Massenträgheitsmoment und Winkel beschleunigung ist. Diese dynamische Grundgleichung wird jedoch immer im Zusammenhang mit einem Versuchsaufbau de monstriert, bei welchem die Drehbewegung in einer Richtung um einen bestimmten Winkel erfolgt. It is from the basic dynamic equation for rotary movements known (e.g. Dobrinski, Paul, physics for engineers, Stuttgart, 1976, Teubner Verlag, pp. 72, 73) that the shoot moment the product of moment of inertia and angle acceleration is. This dynamic basic equation will however always in connection with an experimental setup installed, in which the rotational movement in one direction at a certain angle.

Abweichend hiervon wird bei der Erfindung die Messung in einem schwingenden System durchgeführt. In einem solchen Meßsystem hat man, wie die DE-AS 17 98 041 zeigt, das Träg heitsmoment aus der Eigenfrequenz des schwingenden Prüfkör pers abgeleitet, was eine Auswertung des Eigenfrequenz signals erforderlich macht.Deviating from this, the measurement in a vibrating system. In one Measuring system, as DE-AS 17 98 041 shows, the carrier moment from the natural frequency of the vibrating test specimen pers derived what an evaluation of the natural frequency signals required.

Es ist auch möglich, den Prüfkörper mit Hilfe einer karda nischen Lagerung zu lagern, wobei wahlweise der Kardan in 90°-Komponenten arretierbar ist. Es lassen sich dann die Massenträgheitsmomente bezüglich zweier senkrecht aufeinander stehender Achsen ermitteln, wobei durch vektorielle Addi tion hieraus eine der Trägheitshauptachsen ermittelt werden kann.It is also possible to test the specimen using a card African storage, with the cardan optionally in 90 ° components can be locked. Then the Mass moments of inertia with respect to two perpendicular to each other determine standing axes, using vectorial Addi tion one of the main axes of inertia can be determined from this.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dar gestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the figures posed. The invention is to be explained in more detail with reference to these figures will. It shows

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und Fig. 1 shows a first embodiment and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows a second embodiment.

In der Fig. 1 ist ein Waageteller 1 in einer Achse 2 drehbar gelagert. Es kann auch eine in der Fig. 2 dargestellte kardanische Lagerung 9 zum Ein satz kommen, um den Waageteller 1 gleichmäßig innerhalb eines Winkelbe reiches von 360° schwenkbar auszuführen. Die kardanische Lagerung 9 kann hierbei wahlweise in 90°-Komponenten durch Arretierungen 10, 11, 12 arre tiert werden. Hierdurch ist es möglich, die Massenträgheitsmomente eines Prüfkörpers, der mittig auf dem Waageteller 1 angeordnet ist, bezüglich zweier senkrecht zueinander liegender Achsen zu ermitteln. Hier aus kann dann durch vektorielle Addition auch eine der Trägheitshauptachsen ermittelt werden. Zur Ermittlung der Auslenkung X des Waagetellers 1 dient ein vorzugsweise berührungslos arbeitender Wegmeßwertaufnehmer 4, dessen Ausgangssignale an eine Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung 5 direkt weiter geleitet werden.In FIG. 1, a weighing plate 1 is rotatably supported in an axle 2. It can also be a gimbal shown in Fig. 2 9 come to use to run the weighing plate 1 evenly within a Winkelbe range of 360 °. The gimbal mounting 9 can be arre tiert optionally in 90 ° components by detents 10, 11, 12 . This makes it possible to determine the moments of inertia of a test specimen, which is arranged centrally on the weighing plate 1 , with respect to two axes lying perpendicular to one another. From this, one of the main axes of inertia can then also be determined by vectorial addition. To determine the deflection X of the weighing plate 1 , a preferably non-contact displacement transducer 4 is used , the output signals of which are passed on directly to a setpoint / actual value comparison device 5 .

Ein voreinstellbarer Speicher 6 dient zum Eingeben der vorgegebenen Aus lenkungen X. Die Ausgangssignale der Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung 5 steuern einen Leistungsteil 13, der über ein Strommeß- und Anzeigeinstrument 8 eine An triebseinrichtung 7 ansteuert, die zur Erzielung der Drehbeschleunigung ei nen Elektromagneten aufweist. Hierdurch läßt sich eine konstante Drehbe schleunigung, mit der die Antriebseinrichtung 7 auf den Waageteller 1 und den Prüfkörper 3 wirkt, erzielen. Um die Antriebsleistung möglichst gering zu halten, wählt man eine konstante Erregerfrequenz der Antriebseinheit 7, die vorzugsweise zwischen 5 und 10 Hz gewählt wird. Es muß sich hier nicht um die Eigenfrequenz des schwingenden Systems handeln.A presettable memory 6 is used to enter the predetermined X steering. The output signals of the target-actual value comparison device 5 control a power section 13 , which drives a drive device 7 via a current measuring and display instrument 8 , which has egg N electromagnets to achieve the rotational acceleration. In this way, a constant rotational acceleration with which the drive device 7 acts on the weighing plate 1 and the test specimen 3 can be achieved. In order to keep the drive power as low as possible, a constant excitation frequency of the drive unit 7 is chosen, which is preferably chosen between 5 and 10 Hz. It does not have to be the natural frequency of the vibrating system.

Sobald eine konstante Drehbeschleunigung sich eingestellt hat, wird der vom Elektromagneten der Antriebseinrichtung 7 aufgenommene Strom durch das Strommeß- und Anzeigein strument 8 gemessen und angezeigt. Das Strommeß- und Anzeigeinstrument 8 läßt sich so eichen, daß die Anzeige direkt die Größe des Massenträgheits momentes des Prüfkörpers 3 darstellt. Durch Nulljustage ist vorher das Mas senträgheitsmoment des Waagetellers 1 kompensiert worden.As soon as a constant rotational acceleration has occurred, the current consumed by the electromagnet of the drive device 7 is measured and displayed by the current measuring and display instrument 8 . The current measuring and display instrument 8 can be calibrated so that the display directly represents the size of the moment of inertia of the test specimen 3 . The zero moment of inertia of the weighing plate 1 has previously been compensated for by zero adjustment.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei dem in der Fig. 1 dargestellten Regelkreis entsprechende Regelkreise vorgesehen. Dabei wirkt der eine Regelkreis mit dem oberen Waageteller 1 der kardanischen Lagerung 9 zusammen, während der andere Regelkreis am unteren Waagebalken 14 der kardanischen Lagerung (9) angreift. Der untere Waagebalken 14 ist um eine Achse 15 verschwenkbar, die 90° versetzt ist zu einer Achse 16, um welche der oben angeordnete Waageteller 1 verschwenkbar ist. Während sowohl für den Waageteller 1 als auch den Waagebalken 14 jeweils ein Wegmeßwertaufnehmer (4) vorzusehen ist, genügt es, wenn diese beiden Wegmeßwertaufnehmer an eine Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung angeschlossen sind, die einen Leistungs teil für die Stromversorgung der Antriebseinrichtungen für den Waagebalken 14 und des Waagetellers 1 ansteuert.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, two control loops corresponding to the control loop shown in FIG. 1 are provided. One control loop interacts with the upper weighing plate 1 of the gimbal mounting 9 , while the other control loop acts on the lower balance bar 14 of the gimbal mounting ( 9 ). The lower balance beam 14 can be pivoted about an axis 15 , which is offset by 90 ° to an axis 16 , about which the weighing plate 1 arranged above can be pivoted. While a displacement transducer ( 4 ) is to be provided for both the weighing plate 1 and the balance beam 14 , it is sufficient if these two displacement transducers are connected to a setpoint / actual value comparison device which provides a power part for the power supply of the drive devices for the weighing beam 14 and controls the weighing plate 1 .

Es kann eine herkömmliche Auswuchtwaage mit hori zontal angeordnetem Waageteller bzw. Waagebalken verwendet werden.It can be a conventional balancing scale with hori horizontally arranged weighing plate or balance beam can be used.

Claims

1.Device for determining the axial moment of inertia of a test specimen with an articulated weighing plate for receiving the test specimen and with a control loop for keeping the amplitude and frequency of the vibrations of the test specimen constant, which has a setpoint / actual value comparison device which is a function of an output signal derived from the oscillation amplitude of the test specimen, which senses the vibrations of the test specimen, controls the transducer to generate a oscillation of the test specimen generating drive device with an electromagnet to achieve a constant oscillation amplitude, characterized in that the drive device ( 7 ) has a current measuring device (current measuring and Display instrument 8 ) for the supply of the electromagnet current, which is a measure of the axial moment of inertia of the test body, is connected upstream.

2. Device according to claim 1, characterized in that a constant frequency of 5 to 10 Hz is provided.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transducer is designed as a displacement transducer ( 4 ) and is directly connected to the setpoint-actual value comparison device ( 5 ).

4. The device according to claim 1, characterized in that the weighing plate ( 1 ) has a gimbal mounting ( 9 ) and that the gimbal mounting ( 9 ) can be locked optionally in 90 ° components.

5. The device according to claim 3, characterized in that the displacement sensor ( 4 ) works without contact.