DE3108242A1 - Method for the calorific measurement of the power loss of a gear and a device for carrying out the method - Google Patents
Method for the calorific measurement of the power loss of a gear and a device for carrying out the methodInfo
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Abstract
Description
Forsciungsinstitut für Kraftfahrwesen und FshrzeugjTictoren Stuttgart - F.KFS Pfaffenwaldring 12Research Institute for Motor Vehicles and FshrzeugjTictoren Stuttgart - F.KFS Pfaffenwaldring 12th
7000 Stuttgart 807000 Stuttgart 80
Verfahren zur kaloriechen Messung der Verlustleistung eines Getriebes undMethod for calorie measurement of the power dissipation of a Transmission and
i£ht\mg zur Ourclr führung· des Verfat·rens . Ί i £ ht \ m g to O urclr Guide e g · · Verfat of the proceedings. Ί
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kalorischen Messung· der Verlustleistung eines Getriebes, bei dem bei konstanter mechanischer Felastun-·· des Getriebes der dieser Belastung entsprechende Wärmeinhalt des Meßsystems durch "ärmeisolierung zumindest des rfetriebHS und einer Wärmesenke in einem Kreislauf des die Verlustleistung abführenden Strönunf-smediums konstant gehalten und die dabei von der "f"rrcesenke abzuführendeThe invention relates to a method for caloric measurement of the power loss of a transmission, in which at constant mechanical failure of the transmission of this load Corresponding heat content of the measuring system through "arm insulation at least the rfetriebHS and a heat sink in one Circuit of the Strönunf medium dissipating the power loss kept constant and the amount to be discharged from the "weight sink"
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- 7 Wärmeleistung ermittelt wird. Des weitere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.- 7 heat output is determined. The further relates to Invention to a device according to the preamble of the claim 6th
Ein Teil der durch ein Getriebe durchgesetzten mechanischen Leistung wird aufgrund der unvermeidbaren ?eibu:ig in Wärmeleistung umgesetzt. Durch Wärmeleitung, Strahlung oder Konvektion wird diese Wärmeleistung abgeführt, so daß sich in einem bestimmten Betriebszustand ein Wärmegleichgefcicht einstellt, d.h. dieses Getriebe eine bestimmte Betriebstemperatur annimmt. Im Bedarfsfalle, insbesondere bei größeren Wärmeleistungen, kann man eine verstärkte Kühlung mit HiITe eines das .Getriebe durchströmenden, mit einer Wärmesenke verbundenen, vorzugsweise flüssigen Mediums, erreichen.Part of the mechanical enforced by a gear Power is due to the inevitable? Eibu: ig in heat output implemented. This heat output is dissipated by conduction, radiation or convection, so that in a certain Operating state sets a heat equilibrium, i.e. this gearbox assumes a certain operating temperature. In case of need, especially with larger heat outputs, can an increased cooling with HiITe a flowing through the gear, preferably liquid medium connected to a heat sink.
An sich könnte man die Verlustleistung eines Getriebes aus der Differenz der zu geführten und abgegebenen ireehariischen Leistung rechnerisch ermitteln, jedoch ist dieses Verfahren verhältnismäßig ungenau, weil die Verlustleistung bei vielen Betriebszuständen gegenüber der durchgesetzten mechanischen Leistung klein ist. Infolgedessen zieht man für eine genauere Messung die aus der Reibung resultierende'Wärmeleistung heran. Dies führt zu einem wesentlich genaueren Verfahren. Theoretisch ergeben sich exakte Werte, wenn das Getriebe vollkommen isoliert, die Verlustleistung konstant und auch ein konstantes Temperaturfeld vorhanden sind. Weil bei der Isolierung die WärmeIn itself, one could calculate the power loss of a gear unit from the difference between the ireeharian power to be conducted and the output determined by calculation, but this method is relatively imprecise because the power loss in many operating states is small compared to the enforced mechanical performance. As a result, one draws for a more accurate measurement the heat output resulting from the friction. this leads to a much more accurate process. Theoretically, exact values are obtained if the gearbox is completely isolated, the power loss constant and also a constant temperature field available. Because with insulation, the heat
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mittels eines insbesordere flüssigen Strömungsmedlums aus dem I Getriebe abgeführt ui?c an einer Wärmesenke-abgegeben v/erden ;·discharged from the gear unit by means of an especially liquid flow medium and discharged to a heat sink ; ·
muß, muß zumindest auch letztere isoliert -werden, vorzugsweise aber das gesamte System. Die über die Wärmesenke abgeführte Wärmemenge läßt sich exakt erfassen. Wenn also'gemäß den vorstehenden Voraussetzungen ein konstanter Wärmeinhalt vorhanden ist, so ergibt sich aus der Energiebilanz;, daß die in der Wärmesenke abgeführte Wärmemenge gleich der Verlustleistung des zu überprüf enden Getriebes ist.must, at least the latter must also be isolated, preferably but the whole system. The amount of heat dissipated via the heat sink can be recorded exactly. So if 'according to the preceding The prerequisites are constant heat content is, it follows from the energy balance; that the in the Heat sink dissipated amount of heat is equal to the power loss of the transmission to be checked.
Das bekannte Verfahren arbeitet nach der vorstehend geschilderten Methode. Wenn man davon absieht, daP- eine perfekte Isolierung nur schwierig zu erreichen und die Erfassung von Verlusten nicht einfach ist, so ist das vorbekannte Verfahren eine an sich relativ genaue Methode zur Erfassung der Verlustleistung eines Getriebes.The known method works according to the method described above. If you disregard the fact that it is perfect insulation difficult to achieve and the detection of losses is not easy, the previously known method is one In itself a relatively precise method for recording the power loss of a gearbox.
Die Verlustleistung eines Getriebes ist von dessen Betriebszustand abhängig. Infolgedessen muß man sie bei verschiedenen Betriebs zuständen ermitteln, um mit Hilfe einzelner Meßpunkte Tabellen und/oder Diarramme aufstellen zu können. Weil die Verlustleistung, wie gesagt, bei jedem Betriebszustand eine andere ist, wird das Getriebe bei einer Veränderung des Betriebszustands kälter oder wärmer. Eine Messung kann jedoch erst dann durchgeführt werden, 'wenn eine konstante Temperaturverteilung und ein konstanter Wärmeinhalt des Systems vorliegen. Dies kannThe power loss of a transmission depends on its operating state addicted. As a result, they have to be applied to different ones Determine operating conditions in order to be able to set up tables and / or diarrams with the help of individual measuring points. Because the power loss, As I said, a different one for each operating state the transmission becomes colder or warmer when the operating status changes. Only then can a measurement be taken be carried out 'when a constant temperature distribution and there is a constant heat content of the system. This can
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verhältnismäßig lange, beispielsweise über eine Stunde dauern. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß das ErfcöSen von Kennfeldern des Getriebes mit vielen Meßpunkten Tage ir Anspruch nehmen kann und dieses Verfahren somit für eine Serienkontrolle zumindest unwirtschaftlich, wenn nicht gpr unbrauchbar ist. Zur Überprüfung von Pahrzeuggetrieben eignet sich dieses Verfahren nicht nur aus den genannten Gründen nicht, sondern auch aus anderen Gründen, die vor allen Dingen im Problem der Isolierung und der·Erreichung eines konstanten Wärmeinhalts des Systems liegen.take a relatively long time, for example over an hour. It is obvious that the acquisition of characteristic diagrams of the gearbox with many measuring points can take days and this method is at least for a series control uneconomical if gpr is not unusable. To the Checking vehicle transmissions, this method is not only unsuitable for the reasons mentioned, but also from other reasons, above all in the problem of insulation and the achievement of a constant heat content of the system lie.
Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Messungen beim Übergang von einem Betriebszustand zu einemThe object of the invention is therefore the method of the type mentioned so that the measurements during the transition from one operating state to one
! anderen in wesentlich kürzerer Zeit mit zumindest gleicher Genauigkeit durchgeführt werden können, und eine Vorrichtung.; zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.! others in a much shorter time with at least the same accuracy can be carried out, and a device .; to the Carry out this procedure to create.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgestaltet ist. Weil,nunmehr der Wärmeinhalt des Meßsystems, welches im wesentlichen aus dem Getriebe sowie der Wärmesenke unc Verbindungsleitungen sowie einer Fördervorrichtung für das Strömungsmedium besteht, unabhängig von der Belastung des Getriebes konstant gehalten wird, kann man in der angestrebten Weine die einerTo solve this problem, it is proposed according to the invention that that the method according to the preamble of claim 1 is designed according to the characterizing part of this claim. Because, now the heat content of the measuring system, which is essentially from the gearbox as well as the heat sink and connecting lines and a conveying device for the flow medium is constant, regardless of the load on the gearbox is held, one can in the desired wines the one
-ιοbestimmten Getr.i obebelastunr zuordnenbare Verlustleistung beim übergang von einem Belastunrswert zu einem anderen relativ rasch ermitteln. In ^efvensatz zum vorbekannten Verfahren, bei dem sich das Getriebe und alle seine Teile beim %errrang von einer Belastungsstufe zu ei^er anderen auf den dieser 3elastunfrsstufe entsprechenden "art erwärmen oder abkühlen müssen, was die erwähnt? Zeitspanne in Anspruch nimmt, wird bier der Wärmeinhalt des Getriebes u^d darüber hinaus auch d<=o ganzen Meßsystems durch verringerte oder verstärkte Abfuhr von W-rme konstant gehalten, je nachdei, ob die Belastung rerinrer oder höher ist als die vorhergehende. Diese:- Einregeln des neuen T-rertes für die * 'ir me Abfuhr la der Wärm.- senke, die beispielsweise ein Wärmetauscher seir kann, reh', wesentlich rascher vor sich als das Erwärmen oder .Abkühlen des ganzen We fts y ε tens, wie es das vorbekannte Verfahren erfordert. Beim erfindun~sger££en Verfahren wird ein neuer, konstanter W-" rmeinhalt bereits nach einigen Minuten erreicht.Determine the power loss that can be assigned to specific gear loads relatively quickly during the transition from one load value to another. In contrast to the previously known method, in which the gearbox and all its parts have to heat up or cool down from one load level to another in the manner corresponding to this 3 load level, which takes up the time span mentioned, becomes beer the heat content of the gear unit u ^ d in addition also d <= o of the entire measuring system kept constant by reduced or increased dissipation of heat , depending on whether the load is lower or higher than the previous one. These: - Adjustment of the new T - R ertes for the * 'ir me dissipation la of the heat sink, which can be, for example, a heat exchanger , much faster than the heating or cooling of the whole process, as required by the previously known method With the inventive method, a new, constant heat content is achieved after just a few minutes.
??ine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der ρIs systematischer Meßfehler auftretende τ'·τξίπ"βverlust des T-ie? systems bei verschiedenen Getriebebelastungen ermittelt und zu der von der Wärmesenke abgeführten W-rrae leistung acdiert wird. Dieser WiIrrneverlust ist naturgemäß umso geringer, je besser die Isolierung durchgeführt wird. Deshalb ist es auch zvieckiTiäFiq-, dafc der gesamte Kreislauf der die Verlustleistuns; abführenden Strc-"iun,q;sraediu,"ß viärineisoliert vlrd. An sich könnte nan auf eine Isolierung der Verbirdun^sIe!tunken des Getrieber von undA further development of the invention provides that the ρ Is systematic measurement error occurring τ '· τξ ίπ "β loss of the T -ie? system at different transmission loads is determined and added to the heat dissipated by the heat sink. This heat loss is Naturally, the lower, the better the insulation is carried out. That is why it is also important that the entire circuit of the power dissipating Strc- "iun, q; sraediu," ß viärineisoliert vlrd ^ sIe! dunking the gearbox from and
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zur Wärmesenke verzichten und die Temperat *r des Strömungsmediums unmittelbar am Austritt aus dem Getriebe und am Eintritt in das Getriebe messen, jedoch ist dies bei hohen Genauigkeitsanforderungen nicht zweckmäßig, wenn das Strömungsmedium öl 1st, das an sich in bevorzugter Weise verwendet wird, öl gibt man im Primärkreislauf eines Wärmeaustauschers ?*chon deswegen den Vorzug, weil es zugleich auch als Schmiermittel für das Getriebe zu nutzen ist. Andererseits neigt aber öl zum Einschluß von Luft in Form von Blasen, und letztere können das Meßergebnis verfälschen. Sekundärsei tig nirmit man bei einem Wärmetauscher bevorzugterweise Wasser, bei welchem dieses Problem weniger auftritt.to dispense with the heat sink and the temperature of the flow medium directly at the exit from the gearbox and at the entrance measure into the gearbox, but this is not useful if the accuracy requirements are high if the flow medium is oil Is oil, which is used in a preferred manner, in the primary circuit of a heat exchanger? the advantage because it can also be used as a lubricant for the gearbox. On the other hand, however, oil tends to be included of air in the form of bubbles, and the latter can falsify the measurement result. On the secondary side, one does not speak with one Heat exchanger preferably water, in which this problem occurs less.
Weil jedoch die Wärmeisolierung mit vernünftigen Aufwand nicht hundertprozentig durchgeführt werden kann und auch ein gewisser Verlust über die durch die Isolierung nach außen hindurchgeführten Getriebewellen nicht ohne besondere Maßnahmen zu vermeiden ist, wird das Meßsystem geeicht, indem man ihm in vorteilhafter Weise eine bestimmte Wärmemenge pro Zeiteinheit zuführt und überprüft, wieviel davon nit Hilf s der Wärmesenke abgeführt werden muß, wenn die Temperatur im ^eßsystem konstant gehalten wird. Die Differenz zwischen der zugeffhrten und der von der Wärmesenke abgeführten Wärmemenge ist der durch den Wärmedurchgang verursachte Wärmeverlust. Entsprechend den verschiedenen Betriebszuständen des Getriebes kann man auch diesen durch unerwünschte Wärmestrahlung und Wärmeleitung entstehendenHowever, because the thermal insulation cannot be carried out one hundred percent with reasonable effort, and also a certain amount Loss via the gear shafts passed through the insulation to the outside cannot be avoided without taking special measures is, the measuring system is calibrated by supplying it with a certain amount of heat per unit of time in an advantageous manner and checks how much of it is dissipated with the aid of the heat sink must be when the temperature in the measuring system is constant is held. The difference between the amount of heat supplied and the amount of heat removed by the heat sink is that of the Heat transmission caused heat loss. According to the different Operating states of the transmission can also be caused by undesired heat radiation and heat conduction
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Wärmeverlust durch Variierung der zugeführten Wärmemenge erfassen. Hierbei,, sowie bei den vorstehenden und auch nachfolgenden Ausführungen wird davon ausgegangen, daß das Getriebe im Ruhezustand eine bestimmte Temperatur hat und sich diese aufgrund der Verlustleistung erhöht, und zwar unabhängig davon, ob dieRecord heat loss by varying the amount of heat supplied. Here ,, as well as in the preceding and following explanations, it is assumed that the transmission is in the idle state has a certain temperature and this is due to it the power loss increases, regardless of whether the
; Temperatur des Getriebes im Ruhezustand ein positiver oder negativer Grad-Celsius-Wert ist.; Temperature of the transmission in the idle state a positive or negative degree Celsius value.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens kennzeichnet sich da- ! durch, daß wenigstens ein Teil der die Wärme-Isolierung desA further development of the process is characterized ! by that at least part of the thermal insulation of the
: Getriebes durchsetzenden Getriebeelemerte und/oder Getriebebe-: Transmission elements and / or transmission
; festigungen od. dgl. vorzugsweise außerhalb der Wärme- Isolierung erwärmt oder gekühlt, insbesondere auf das Ternperatur-; Fortifications or the like, preferably outside the thermal insulation heated or cooled, especially to the Ternperatur-
: niveau des Getriebes gebracht wird. Die Wärmeisolierung wird im: level of the transmission is brought. The thermal insulation is in
Normalfalle von einer Antriebswelle für das Getriebe und einer Abtriebswelle durchsetzt. Außerdem kann jei einem Schaltgetrie- ; be auch noch ein Schalt gestänre hinzukommen. Die Verluste bei letzterem sind vernachlässigbar, so daß sich an dieser Stelle besondere Maßnahmen irr Normalfalle erübrigen. Nicht vernachlässigbar ist hingegen der Wärmeverlust über die.erwähnten Getriebewellen. In vielen für die Praxis interessanten Fällen ist die Getriebetemperatur des belasteten Getriebes anders als die Temperatur beispielsweise eines Antriebsmotors oder anderer mit den Getriebewellen verbundener Vorrichtungen, so daß bezüglich des Getriebes ein Wärmegefälle von innen nach außen oder umgekehrt entsteht, d.h. Wärme über die Getriebewellen ab- oder zu-Normal case interspersed with a drive shaft for the gearbox and an output shaft. In addition, each can have a gearbox ; be also added a shift linkage. The losses in the latter are negligible, so that special measures in normal cases are unnecessary at this point. On the other hand, the heat loss via the gear shafts mentioned is not negligible. In many cases that are of interest in practice, the gear temperature of the loaded gear is different from the temperature of a drive motor or other devices connected to the gear shafts, for example, so that there is a heat gradient from the inside to the outside or vice versa with respect to the gear, i.e. heat is dissipated via the gear shafts. or to-
fließt. Wenn man nun diese äußeren "etriebewellenteile durch |flows. If you now run these outer "drive shaft parts" through |
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3Ί08242 -r:":: VV";. χ 13Ί08242 -r: ":: VV";. χ 1
- 13 Erwärmung oder Kühlung auf einen vor ge get en Wert bringt und diesen Wert während des Versuchs hält, so ist es leicht möglich, aufgrund des bekannten Wertes der Temperatur im Getriebeinnern den Wärmefluß durch diese Wellen rechnerisch zu ermitteln und beim Gesamtergebnis der Messung der Verlustleistung zu berücksichtigen. Hierbei ist es dann von besonderem Vorteil, daß gemäß dem erfindungs gemäßen Verfahren c'ie Temperatur des Getriebes und damit auch im Getriebeinnern konstant gehalten wird.- 13 brings heating or cooling to a preset value and If this value is maintained during the test, it is easily possible on the basis of the known value of the temperature inside the gear unit to determine the heat flow through these waves arithmetically and in the overall result of the measurement of the power loss consider. It is then of particular advantage that, according to the method according to the invention, c'ie temperature of the Transmission and thus also inside the transmission is kept constant.
Die vorstehend erwähnte Ausbildung des Verfahrens gibt jedoch darüber hinaus die Möglichkeit, die außenllegenden Wellenteile auf dieselbe Temperatur zu bringen, die aufgrund der Regelung im Getriebeinnern gehalten wird. Dadurch unterbleibt dann jeder Wärmefluß nach außen, wodurch insbesondere in Verbindung mit einer guten Isolierung der systematische Meßfehler außerordentlich verringert wird.The above-mentioned development of the method is however In addition, the possibility of the external shaft parts to bring to the same temperature that is kept due to the control inside the gearbox. As a result, everyone stays away Heat flow to the outside, which, especially in connection with good insulation, causes the systematic measurement error to be extraordinary is decreased.
Eine andere Ausgestaltung· des erfindungs gemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei einem Betriebszustand, bei dem die mechanische Verlustleistung des Getriebes kleiner ist als der Wärmeisolationsverlust, dem Strömungsmedium eine so bemessene Wärmeleistung zugeführt wird, daß der Wärmeinhalt des Meßsystems auf dem Wert gehalten wird, der diesem Betriebszustand entspricht, und daß die zugeführte Wärmeleistung zu der an der Wärmesenke abgeführten Wärmeleistung addiert wird. In diesem Falle umfaßt also das ganze System zur Durchführung des Verfahrens außer der Wärmesenke eine Wärmequelle. Diese kann im übrigen zu der be-There is another embodiment of the method according to the invention in that in an operating state in which the mechanical power loss of the transmission is less than the heat insulation loss, the flow medium is supplied with a heat output dimensioned such that the heat content of the measuring system increases the value is maintained that corresponds to this operating state, and that the supplied heat output to that at the heat sink dissipated heat output is added. In this case, the whole system for carrying out the method includes except for the Heat sink a source of heat. This can also be added to the
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reits erwähnten Eichung benutzt werden, mit v/elcher man den Wärmeverlust des Feßsystems ermittelt. Der Betriebszustand des zu überprüfenden Getriebes läßt sich definieren durch die Drehzahlen und Drehmomente an der Eingangs- und Au&gangswelle sowie durch die Getriebr-itemperatur.already mentioned calibration can be used, with which one the Determined heat loss of the feet system. The operating state of the transmission to be checked can be defined by the speeds and torques on the input and output shafts as well by the gearbox temperature.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß auch noch vorgeschlagen, daß eine Vorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist. "ndert man, ausgehend von einem bestimmten Betriebs- bzw. Beiastungszustand des Getriebes, diesen Betriebszustand, so hat das eine Erhöhung oder Verringerung der Reibung und damit auch der entstehenden Wärmeleistung aufgrund dieses Reibungsverlustes zur Folge. Wenn man unterstellt, daß die Reibung und damit auch die Wärmeleistung beim neuen Betriebszustand geringer ist als beim vorigen, so würde das bei gleicher Leistung der Wärmesenke zu einer Reduzierung der Getriebetemperatur führen. Aufgrund des vorzugsweise im Getriebe untergebrachten Meßfühlers des Temperaturreglers wird der der Ansprechempfindlichkeit des Temperaturreglers entsprechende Temperaturabfall ermittelt und der Regler bewirkt daraufhin eine Reduzierung der· umlaufenden Menge des die Verlustleistung abführenden Ströir.ungsn-ediums und/oder eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Zweckmäfti gerweise ist die Verstellvorrichtung der Pumpe eine Drehzahlstellvorrichtung, welche die Drehzahl der Förderpumpe für das Strömungsmedium reduziert oder im Bedarfsfall auch erhöht. Die Wärmeleistung der Wärmesenke bildet demnach die Stellgröße im Regelkreis. ~rAccording to the invention, the object is also achieved still proposed that a device according to the preamble of claim 6 according to the characterizing part of this claim is trained. "If, based on a certain operating or load condition of the transmission, this operating condition is changed, so this has an increase or decrease in the friction and thus also the resulting heat output this friction loss result. If one assumes that the friction and thus also the heat output in the new operating state is lower than the previous one, this would lead to a reduction in the transmission temperature for the same heat sink performance to lead. Due to the temperature controller's sensor, which is preferably located in the gearbox, the Sensitivity of the temperature controller determines the corresponding temperature drop and the controller then effects it a reduction in the amount in circulation of the power loss purging disturbances and / or a reduction in Flow velocity. The adjusting device is expedient the pump a speed setting device, which reduces the speed of the feed pump for the flow medium or if necessary also increased. The heat output of the heat sink therefore forms the manipulated variable in the control loop. ~ r
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- 15 Bei einer "Vorrichtung, deren Kühleinrich4" '.g als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei dessen Primärseite im Kreislauf des die Verlustleistung abführenden Strömungsmediums liegt und seine Sekundärseite von einem Kühlmedium, insbesondere Wasser, durchflossen ist, besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß das Kühlmedium aufgrund des Niveauunterschieds je eines regulierten Niveaus auf der Zuström- und Abströmseite durch die Sekundärseite strömt und in der Zuströmleitung eine verstellbare Drosselvorrichtung liegt, über letztere läßt sich dieIn the case of a "device whose cooling device 4 "'.g is designed as a heat exchanger, the primary side of which is in the circuit of the flow medium dissipating the power loss and a cooling medium, in particular water, flows through its secondary side, a further development of the invention consists in that the cooling medium flows through the secondary side due to the level difference of a regulated level on the inflow and outflow side and there is an adjustable throttle device in the inflow line
,-.. Leistung der Wärmesenke regeln. Außerdem nimmt die Zuströmseite auch noch einen Mengenmesser auf., - .. regulate the output of the heat sink. In addition, the upstream side increases also put on a volume meter.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß in einen Eypass zu dem durch das Getriebe führenden Teil desA preferred embodiment of the invention provides that in an Eypass to the part of the leading through the transmission
ι Kreislaufs für das die Verlustleistung abführende Strömungsme-I ι circuit for the dissipation of the power dissipation flow-I
dium eine insbesondere regelbare Wärmequelle, vorzugsweise eine elektrische Heizung, eingebaut ist. Diese kann zu den vorerwähnten Zwecken ausgenutzt werden, insbesondere zur Ermittlungdium a particularly controllable heat source, preferably one electric heater, is built in. This can lead to the aforementioned Purposes, in particular to determine
des erfaßbaren systematischen Meßfehlers des Meßsystems. Vo r-— teilhafterweise befindet sich im Bypass des Kreislaufs des die Verlustleistung abführenden Strömungsmediuirs eine zweite, vorzugsweise regelbare Pumpe, mit der die Strömungsgeschwindigkeit durch die Wärmequelle verändert werden kann.the detectable systematic measurement error of the measurement system. Before-- In some cases, a second, preferably one, is located in the bypass of the circuit of the flow medium dissipating the power loss adjustable pump with which the flow rate can be changed by the heat source.
Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, daß zumindest der auss.erhalb der Wärmeisolierung liegende Teil der Getriebewellen mitA preferred variant of the invention provides that at least the part of the gear shafts that is outside the thermal insulation with
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einer Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen versehen ist. Gemäß den vorstehenden Ausführungen dient diese Vorrichtung insbesondere dazu, das Niveau des außenliegenden Getriebewellenteils auf dasjenige des isolierten Getriebes zu bringen.a device for heating and / or cooling is provided. This device is used in accordance with the foregoing in particular, the level of the external gear shaft part to bring to that of the isolated gear.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen der Getriebewellen od. dgl. in der Art einer wenigstens einen Teil des außenliegenden Getriebewellenteils uir gebenden Manschette od. dgl. ausgebildet ist, die einen Anschluß für einen Zutritt eines Wärmeträgers und einen Abfluß für letzteren auf weist. Wenn man als I'ärir.eträger Luft verwendet., so erspart man sich die Rückführung. In diesem 'Falle reicht es also aus, wenn die Manschette einen Anschlußstutzen für die Luft mit vorgegebener Temperatur hat, vfährend zum Abströmen der Luft eine einfache öffnung in der Manschette ausreicht.Another embodiment of the invention is that the Device for heating and / or cooling the gear shafts or the like in the manner of at least a part of the external one Transmission shaft part uir giving cuff or the like. Is formed, which has a connection for an admission of a heat transfer medium and a drain for the latter has. If you are a bearer Air used., So one saves the recirculation. In this case it is sufficient if the cuff has a connecting piece has a simple opening in the for the air at a given temperature, while allowing the air to flow out Cuff is sufficient.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Wärmeträger für die Temperaturänderung der Getriebewellenenden u. dgl. eine vorzugsweise regelbare Wärmequelle, insbesondere elektrische Heizung, durchströmt, wobei sich der Wärmefühler für den Kegler im Innern der Manschette befindet. Die angesaugte Luft wird mittels eines Gebläses durch eine Heizeinrichtung gedrückt, deren Leistung vom Regler verändert werden kann in Abhängigkeit von der durch den Fühler ermittelten Lufttemperatur in der Manschette .A further development of the invention provides that the heat transfer medium a preferably controllable heat source, in particular an electrical one, for changing the temperature of the transmission shaft ends and the like Heating, flows through, whereby the heat sensor for the bowler inside the cuff. The sucked in air is forced through a heating device by means of a fan, the performance of which can be changed by the controller as a function of the air temperature in the cuff determined by the sensor .
In der Zeichnimg ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, is zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention Device shown is show:
Figur 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,Figure 1 is a block diagram of the device for performing the method,
Figur 2 einen Schnitt durch ein zu prüfendes Getriebe mit einem Teil der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,FIG. 2 shows a section through a transmission to be tested with part of the device to carry out the procedure,
Figur 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 2 mit einem anderen Teil der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, FIG. 3 shows, on an enlarged scale, a detail from FIG. 2 with another part of FIG Device for carrying out the process,
in nochmals vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Getriebegehäuses und einer Halterung für das Getriebe.a section of the gearbox housing in a further enlarged view and a bracket for the gearbox.
Das Getriebe 1, welches beispielsweise zxvei Anschlußwellen und 3 hat, von denen die eine eine Antriebs- und die andere eine Abtriebswelle bildet, ist von einer Isolierung 4 umgeben. In diese Isolierung ist auch eine symbolisch eingezeichnete ■Se halt s tan ge 5 eingebettet. Es handelt sich um ein Getriebe mit ölschmierung, dessen in Form eines filsumpfes in GetriebegehäuseThe transmission 1, which, for example, zxvei connecting shafts and 3, of which one forms a drive shaft and the other forms an output shaft, is surrounded by insulation 4. In this insulation there is also a symbolically drawn Se halt s tan ge 5 embedded. It is a gear with oil lubrication, its in the form of a filsump in the gear housing
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6 befindliches öl über eine Leitung 7 abfließen und über eine leitung 8 wieder zurückfließen kann. Diese ölströmung ist durch die Pfeile 9 und 10 symbolisiert. Von der Leitung 7 gelangt das öl zunächst in den Wärmetauscher 11 und von dort über die Leitung 8 zurück ins Getriebegehäuse 6. Der Transport des Öls wird mit Hilfe einer Pumpe 1? vorgenommen, die von einem regelbaren Kotor 13 angetrieben vird. Mit strichpunktierten Linien 14 ist in Fig. 1 versinnbildlicht j daß auch die Leitungen 7 und 8 sowie die Pumpe 12 und der Wärmetauscher .1I von einer Isolierschicht 15 umgeben sind.6 located oil can flow off via a line 7 and flow back again via a line 8. This oil flow is symbolized by arrows 9 and 10. From the line 7 the oil first reaches the heat exchanger 11 and from there via the line 8 back into the transmission housing 6. The oil is transported with the aid of a pump 1? made, which is driven by a controllable Kotor 13 vird. With dot-dash lines 14 in Fig. 1 symbolizes j that the lines 7 and 8 as well as the pump 12 and the heat exchanger. 1 I are surrounded by an insulating layer 15.
Die Primärseite des Wärmetauschers 11 ist mit 16 und die Sekundärseite mit 17 bezeichnet. Der Wärmetauscher 11 stellt eine Wärmesenke dar, d.h. mit ihm wird das im Getriebegehäuse auf- : grund der Verlustleistung erwärmte öl gekühlt. Zu diesem Zweck ! wird der Sekundärseite 17 des Wärmetauschers 11 über eine Leitung 18 Kühlwasser zugeführt, welches den Wärmetauscher über die Leitung 19 verläßt. Dieses Kühlwasser wird einem Behälter 20 entnommen und pelargt in einen zweiten Behälter 21- Peide ^ Behälter haben ein reguliertes Niveau, εο daß sich eine konstante Fallhöhe 22 ergibt. In der Zulaufleitung 1? befinden sich ein Mengenmesser 23 und eine verstellbare Drossel 2.4.The primary side of the heat exchanger 11 is denoted by 16 and the secondary side by 17. The heat exchanger 11 is a heat sink, that with it, the up in the gear housing: due to the power loss of heated oil-cooled. To this end ! cooling water is fed to the secondary side 17 of the heat exchanger 11 via a line 18 and leaves the heat exchanger via the line 19. This cooling water is taken from a container 20 and pelarged into a second container 21 - Peide ^ containers have a regulated level, so that a constant height of fall 22 results. In the supply line 1? there is a flow meter 23 and an adjustable throttle 2.4.
Insbesondere zu Eichzwecken ist noch eine Rypass-Leitung 25 vorgesehen, in der sich eine zweite Pumpe 26 und eine Wärmequelle 27j beispielsweise eine elektrische Heizung, befinden.A bypass line 25 is also used, in particular for calibration purposes provided, in which a second pump 26 and a heat source 27j, for example, an electric heater.
_ IO __ IO _
Zum Antrieb der zweiten Pumpe 26 dient e.in Motor 28. Dabei handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Wechselstrommotor., während der Ho tor 13 ein regelbarer Gleichstrommotor ist. Infolgedessen ist noch ein Gleichrichter 29 vorgesehen, dessen Gleichstromseite auch noch mit einem Drehzahlsteller 30 verbunden ist. Dieser erhält seine Refehle von einem Temperaturregler 31, dessen Fühler 32 sich im Getriebeinnern, beispielsweise im ölsumpf, befindet.A motor 28 is used to drive the second pump 26 it is expediently an AC motor., while the Ho tor 13 is a controllable DC motor. Consequently a rectifier 29 is also provided, the direct current side of which is also connected to a speed controller 30 is. This receives its commands from a temperature controller 31, whose sensor 32 is inside the gearbox, for example in the oil sump, is located.
Das Sekundarseitige Mediu-α des Wärmetauschers 11, also d?a Wasser, wird nicht nur hinsichtlich seiner Durchströmmenge, sondern auch bezüglich seiner Eintritts- und Austrittstempera-The secondary medium-α of the heat exchanger 11, that is to say d? A Water is not only used in terms of its flow rate, but also with regard to its inlet and outlet temperature
tür erfaßt. Aus diesem Grunde ist in die Zuführungsleitung 18 idoor captured. For this reason, i
ein erster Wärmefühler 33 und in die Abflußleitung 19 ein zweiter Wärmefühler 34 eingebaut. Die Temperaturen werden jedoch nicht einzeln ermittelt, vielmehr stellt man die Differenztemperatur fest mit Hilfe des Temperaturdifferenzmessers ■49. Demnach ergibt sich die Verlustleistung des Getriebes aus den Anzeigen des Temperaturdifferenzmessers 49 und des Kengenmessers 23.a first heat sensor 33 and a second heat sensor 34 installed in the drain line 19. Temperatures will however not determined individually, rather the difference temperature is determined with the help of the temperature difference meter ■ 49. Accordingly, the power loss of the transmission results from the displays of the temperature difference meter 49 and the Kengenmeter 23
Das Getriebe ist beispielsweise an einer Halterung 35 befestigt, wobei zur Vermeidung von WärmeVerlusten zwischen letz- · tere und das Getriebegehäuse bzw. die Isolierung 4 eine wärmedämmende Schicht 36 geschaltet ist, die eine metallische Berührung verhindert.The transmission is attached to a bracket 35, for example, whereby to avoid heat loss between the last tere and the gear housing or the insulation 4 is a heat insulating Layer 36 is connected, which prevents metallic contact.
31-Θ-824-231-Θ-824-2
j Weil in üornalfalle bei belastetem Getriebe die Temperatur im
Ί
[ Getrieheinnern unc1. dan.it auch die Temperatur der Anschlußwellen
2 und 3 höher ist als die Außentemperatur bzw. die Temperatur ; eines nicht gezeigten Antriebsmotors für dieses Getriebe, sind
; die auSenllegenden Enden der Arischlußwellen 2 und 3 und gegebenenfalls
auch noch Verbindungsflansche r:it einer weiterführen- : den Leitung 37 von Jeweils einer Vorrichtung zum Erwärmen 38
bzvr. 39 umgeben. Im Grunde genommen handelt es sich um einfache
Manschetten, welche die betreffenden Wellenteile, Kupplungen u. dgl. berührungsfrei uirgeben und die gegebenenfalls auch noch in
der Art einer Labyrinthdichtung gestaltet sein können. Um eine Rückführung des Wf'rmeträgers zum Erwärmen dieser Wellenteile zu
vermeiden, nimmt man eis Wärmeträger vorzugsweise Luft. Diese
: wird über eine Leitung 40 zugeführt und sie verläßt die Vorrichtung
in axialer Richtung im Sinne der Pfeile 41. 1^s leuchtet
ohne weiteres ein, daß man auf dies? We5.se die Wellen im
Redarfsfalle auch kühlen kann, wenn man statt erwärmter gekühlte
Luft zuführt. Außerdem ist die Vorrichtung 38 bzw. 39 nicht
auf das Medium Luft oder Gas beschränkt, obwohl nachfolgend der
Einfachheit halber lediglich noch von Luft gesprochen wird.j Because in normal cases with a loaded gear unit the temperature in the Ί
[Gear inside unc 1 . dan.it also the temperature of the connecting shafts 2 and 3 is higher than the outside temperature or the temperature; a drive motor, not shown, for this transmission are; the outer ends of the connection shafts 2 and 3 and possibly also connecting flanges r: with a continuing line 37 of a respective heating device 38 or vr. 39 surrounded. Basically, these are simple collars which give the relevant shaft parts, couplings and the like in a contact-free manner and which, if necessary, can also be designed in the manner of a labyrinth seal. In order to avoid recirculation of the heat transfer medium for heating these shaft parts, air is preferably used as the heat transfer medium. This: is fed via a line 40 and leaves the device in the axial direction in the sense of arrows 41. 1 ^ s is readily apparent that one of the? We5.se can also cool the waves in case of need, if you supply cooled air instead of heated air. In addition, the device 38 or 39 is not limited to the medium air or gas, although for the sake of simplicity only air will be referred to below.
Die für das Erwärmen cer außenliegenden Wellenteile benötigte Luft wird mit Hilfe eines Gebläses 42 angesaugt, das von einem Motor 43 angetrieben wird. Sie durchläuft zunächst eine .Heizvorrichtung 44, wo sie auf die gewünschte Temperatur gebrachtThe parts required for heating the outer shaft parts Air is sucked in with the help of a fan 42, which is from a Motor 43 is driven. It first goes through a heating device 44, where they are brought to the desired temperature
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- 21 wird. Die Leistung der Heizwendel 4.5 od. crl. wird mit Hilfe eines Leistungsstellers 1-6 reguliert, der von einem Pegler 47 gesteuert wird. Letzterer besitzt einen Temperaturfühler 48, der im Innern der Vorrichtung zum Erwärmen 38 bzw. 39 montiert ist.- turns 21. The power of the heating coil 4.5 or crl. is regulated with the help of a power controller 1-6 , which is controlled by a level 47. The latter has a temperature sensor 48 which is mounted inside the heating device 38 or 39.
Zur Ermittlung der Verlustleistung des Getriebes 1 wird, vrenigstens eine seiner AnschluSwellen 2 und 3, angetrieben und im Bedarfsfalle abgebremst. Dabei wird ein ganz bestimmter, genau ermittelter Betriebszustsnd einreguliert. Aufgrund der Verlustleistung im Getriebe und seiner Isolierung erwärmt sich das Getriebe und damit auch das Getriebeöl. Mit Hilfe der Punoe 12 wird dieses öl abgezogen und durch die Primärseite 16 des Wärmetauschers 11 gepumpt. T'eil dessen Sekundärseite 17 von kälterem Wasser durchflossen ist, kühlt sich das öl im Wärmetauscher 11 ab und strömt mit verhinderter Temperatur über die Leitung 8 in das Getriebe zurück. Wenn die verschiedenen maßgeblichen Größen nicht verändert werden, so stellt sich nach einiger Zeit ein Wärme gleich gewicht ein. Wenn man von gewissen i'/ärmeverlusten, auf die nachfolgend noch eingegangen wird, absieht, so läßt sich nach Erreichung dieses Wärmegleiehgewichtszustands in der vorgeschilderten Weise die Verlustleistung des Getriebes bei diesem Betriebszustand ermitteln.To determine the power loss of the transmission 1, at least one of its connecting shafts 2 and 3 is driven and braked if necessary. A very specific, precisely determined operating state is regulated. Due to the power loss in the gearbox and its insulation, the gearbox and thus also the gear oil heats up. With the aid of the punoe 12, this oil is drawn off and pumped through the primary side 16 of the heat exchanger 11. Part of the secondary side 17 of which colder water flows through, the oil cools down in the heat exchanger 11 and flows back into the transmission via the line 8 at a reduced temperature. If the various relevant parameters are not changed, an equilibrium of heat is established after a while. If one disregards certain heat losses, which will be discussed below, the power loss of the transmission in this operating state can be determined in the manner described after this thermal equilibrium state has been reached.
Wird der Betriebszustand geändert, so führt das zu einer größeren oder kleineren Verlustleistung. Würde man die Leistung derIf the operating state is changed, this leads to a greater or lesser power loss. Would you consider the performance of the
Wärmesenke, also des Wärmetauschers 11, beibehalten, so würde das zu einer Erwärmung oder Abkühlung des Getriebes führen, je nachdem, ob nan die Felastunc- steigert oder vermindert. Weil jedoch erfindungs^emSß die Temperatur '~es Getriebes konstant gehalten wird, nuß die Leistung des Wärmetauschers 11 verändert werden. Infolgedesser muß man primär- und/oder sekundo.rseitig den Durchsatz des Primär- und/oder Sekundärmediums erhöhen. Primärseitig erreicht man das durch eine Veränderung der Pumpenleistun^ an der Pumpe 12 und sekund?-rseitig durch eine andere Einstellung der Drosselvorrichtung 24. Die Veränderung der Pupipenleistun^ erfolgt automatisch aber den Temperaturfühler 32, den Temperaturregler 31 sowie i-an Drehzahlsteller 30 für den Fumpenmotor 13. Sekundärseitlg '.:ann man eine vergleichbare Regelung für die verstellbare Drosselvorrichtung 24 vorsehen. In einem Ausführunrrsbeispiel wir 1 jedoch nur ^ie Friraärseite geregelt.Heat sink, ie the heat exchanger 11, maintained, this would lead to heating or cooling of the transmission, depending according to whether the Felastunc- increases or decreases. because However, according to the invention, the temperature of the gear unit is constant is held, the performance of the heat exchanger 11 must be changed will. As a result, one has to be on the primary and / or secondary side increase the throughput of the primary and / or secondary media. This is achieved on the primary side by changing the pump output on the pump 12 and on the secondary side by a other setting of the throttle device 24. The change the pupil power takes place automatically but the temperature sensor 32, the temperature controller 31 and i-an speed controller 30 for the pump motor 13. Secondary side: one can see a comparable one Provide control for the adjustable throttle device 24. In one embodiment, however, we only have the Friraärseite regulated.
Su Eichzwecken, eventuell aber auch zur Durchführung ies erfindunps gemäßen Verfahrens bei ίτι Verhältnis zu den Isolations Verlusten des Meßsystems geringen Verlustleistungen, kann dem Medium des Primärkreioes mit Hilfe der ''/ärmequelle 27 zusätzlich eine kontrollierte Wärmenenge zugeführt werden. Zum Eichen wird die Leerlauf leistung· des Getriebes mechanisch ernittelt. Dieser mechanischen Leistung und der üb^r die Wärmequelle 27 zureführten Wärme leistung steiAt die KühMeistunp ^es Wr.rmetauschers ^e^enüber. Die Differenz ist der Isolationsverlust bei konstant gehaltener Temparatur des "eßs* stens.For calibration purposes, but possibly also to carry out the method according to the invention with low power losses in relation to the insulation losses of the measuring system, a controlled amount of heat can additionally be supplied to the medium of the primary circuit with the aid of the heat source 27. For calibration, the idling power of the gearbox is averaged mechanically. This mechanical power and the heat power supplied via the heat source 27 is controlled by the cooling power of the heat exchanger. The difference is the loss of insulation when the temperature of the "eating" is kept constant.
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34082-4234082-42
Tiit Hilfe der Vorrichtungen 3^· und 39 werden die Teile der Anschlußwellen 2 und 3 und gegebenenfalls auch weni .^- stens ein Teilstück der weiterführenden fellen ar:f eine vorbestimmte Temperatur gebracht, wobei es sich zweckmäM.^erweise un die Temperatur handelt, die mit Hilfe des Fühlers 32 im netriebe konstant gehalten wird. Im letzteren .Falle vermeidet man ein memperatur.cefalle an diesen Anschlußxvellen von außen nach innen bzw. umgekehrt, und dadurch lassen sich dann ¥->l.rneab strömung en ?us dem Get^iebeinnern verhindern. Andererseits kann aber die notwendige Energie zur Erwärmung der außenliegenden ^ellenteile ^enau bestimmt werden, falls man dies aus irgendwelchen überleheraus wissen nuß. T iit means of the devices 3 ^ · and 39, the parts of the connecting shafts 2 and 3 and optionally also Weni be ^ - least a portion of the secondary skins ar:. F a predetermined temperature brought, wherein zweckmäM ^ legally un the temperature is. , which is kept constant with the help of the sensor 32 in the drive. In the latter .Falle avoiding an m emperatur.cefalle to this Anschlußxvellen from outside to inside and vice versa, and thus can then be ¥ -> l.rneab flow en prevent iebeinnern us the Get ^?. On the other hand, however, the energy required to heat the outer cell parts can be precisely determined, if one needs to know this from beyond anything.
1^aS erfindungs'-eraäße Verfahren eignet sich nicht nur ira Susannenhans; mit einen mechanischen Getriebe, sondern auch zur "essung bei anderen Getriebearten, wie z. B. einem hydraulischen Wandler. Sinngemäßes RiIt für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 1 ^ aS erfindungs'-eraäße method is suitable not only ira Susanne Hans; with a mechanical transmission, but also for measuring other types of transmission, such as a hydraulic converter. Corresponding ritual for the device for carrying out the method.
BAD ORJGiNALBAD ORJGiNAL
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813108242 DE3108242A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Method for the calorific measurement of the power loss of a gear and a device for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19813108242 DE3108242A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Method for the calorific measurement of the power loss of a gear and a device for carrying out the method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3108242A1 true DE3108242A1 (en) | 1982-11-04 |
Family
ID=6126350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813108242 Withdrawn DE3108242A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Method for the calorific measurement of the power loss of a gear and a device for carrying out the method |
Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |