DE3212946A1 - Drehmomentmessystem - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Drehmomentmessystem.
• Drehmomentmesselementä zur Messung von Drehmomenten als Rohr ausgebildet mit Dehnungsmesstreifen, oder andere Wandlersysteme, mdssen ein möglichst niedriges Widerstandsmoment aufweisen um eine genügend grosse Dehnung zu bekommen. Damit ist über den el. mech.
• Messwandler auch die Ausgangsspannung als Funktion des gemessenen Momentes gegeben, Rohrförmige Gebilde haben aber ein grosses Widerstandsmoment, insbesonders wenn das Rohr einen grossen Durchmesser hat. Das Wiserstandsmoment ist Die Scherspannung beträgt dann Für kleine Momente müsste dann das Rohr eine sehr kleine Wandstärke aufweisen. Dies ergibt aber bei der Herstellung einige Schwierigkeiten insbesonders dann, wenn vergütete Stahlsorten verwendet werden müssen. Bei der thermischen Behandlung kann es sehr leicht zu Riss bildungen in den Ubergängen kommen. Die beschriebene Ausführung verwendet ein rohrförmiges Gebilde das in einzelne in axialer Richtung gerichteten Stegen aufgeteilt ist. (Siehe Skizze 1) Bei der Einwirkung eines Momentes um die Achse des Rohres werden dann die Stege auf Scherung beansprucht. Die dazu notwendige Umfangskraft ist p ~ M v - rm Um Biegemomente die auf das Rohr wirken zu kompensieren, werden symetrisch um den UmRang stege angeordnet. Pro Steg ist dann die wirkende Kraft Pv = M n n. rm Die in einem als fast rechteckig zu bezeichnendem Querschnitt auftretende Scherspannung beträgt Wie ersichtlich erscheint d nicht mehr als d4. Die Ergebnisse sind also wesentlich günstiger. Beim Einsatz von Dehnungsmesstreifen als Messwandler ergeben sich sehr kurze Steglängen und dadurch eine einheutige Scherspannung im einzelnen Steg. Die elektrische Ausgangsgrösse beträgt und als Funktion des anliegenden Momentes am gesamten Messelement AuZ diese Weise können hoch lineare Systeme gebaut werden. Diese zeigen eine hohe Wandlerkonstante trotz eines rohrförmigen Aufbaues.
• Es bedeutet R = Moment JF= Scherspannung G = Gleitmodul d - mittlerer Rohrdurchmesser k = Wandlerkonstante der Dehnungsmesstreifen b = Stegbreite h = Stegdicke n = Anzahl der Stege rel. Dehnung für die Scherung

Claims (1)

1. Anspruch: Ein Drehmomentsystem in Rohrform mit z.B. Dehnungsmesstreifen als Messwandler das trotz hoher Torsionsseifigkeit und eines grossen Durchmesser relativ hohe Schubspannungen als punktion des anliegenen Drehmomentes ergibt. Das Messelement 3 ist als Rohr ausgebildet (3). Durch die Aufteilung des Rohres in Stege (2) wird ein Gebilde mit wesentlich niedrigerem Widerstandsmoment als bei einem Vollrohr erziehlt. Die Dehnungsmesstreifen sind seitlich auf dem Steg (1) angeordnet, so dass diese die Schubspannung messen können.

   Die Anzahl der Stege und daher DMS ist so gewählt, dass die DMS in eine symetrische Volibrücke geschaltet werden können. Es wird die Schaltung einer Wheatstonschen Brücke gewählt. Es können auf diese Weise sogenannte Reaktionsdrehmomentaufnehmer oder auch rotierende Aufnehmer ausgeführt werden. Da das Messelement von der sonstigen Hesswelle getrennt ist, ergeben sich vorteilhaftere geometrische Grössen des Messelementes. Auch für grosse Drehmomentmessbereiche z.B, 25000 Nm und mehr kann das DMS System in einem relativ kleinen W§rmeschrank aufgebacken werden. Auch die thermische Behandlung des Messkörpers (3) wirkt in die Tiefe des Messelementes und lässt das Messelement homogen s-ergüten. Es ist auch die Ausführung eines DrehmomentauSnehmers möglich, die es erlaubt in das Innere des Rohres (messelement 3) die notwendige Elektronik zu integrieren. Das Wellensystem wird dann an die Enden des Messystems angekoppelt. Trotz der Rohrform können auf diese Weise hohe Ausgangsspannungen aus der DMS VQllbrücke erziehlt werden. Auch die resultierende Torsionssteifigkeit kann dadurch erziehlt werden, so dass diese sehr hoch ist.