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Prüfstand zur dynamischen Prüfung von Keilriemen
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Die Erfindung betrifft einen Prüfstand gemäB dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bekanntlich läßt sich die Haltbarkeit eines flankenoffenen Keilriemens,
wie er beispielsweise in Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge Verwendung findet,
nur in einem dynamischen Dauerversuch ermitteln, der die Beanspruchungen im Einsatzfall
simuliert, also die Übertragung einer Leistung bei einer bestimmten Drehzahl unter
zwangsweisem Auftreten eines Schlupfes. Die dazu dienenden Prüfstände müssen, da
man verständlicherweise aus Zeitgründen bei dieser dynamischen Prüfung nicht die
gesamte Lebensdauer im tatsächlichen Einsatzfall "nachbilden" kann, so ausgelegt
sein, daß durch Verschärfung der Versuchsparameter während der Prüfung gegenüber
der normalen Lebensdauer eine "Zeitraffung" erfolgt, jedoch ss, daß dabei nicht
untypische, die Haltbarkeit begrenzende Zerfallserscheinungen am Keilriemen auftreten.
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Ein bekannter, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeführter
Prüfstand enthält als Drehverbindung ebenfalls Keilriemenscheiben, die von einem
Keilriemen umschlungen sind; durch entsprechend gewählte Durchmesserverhältnisse
der verschiedenen Scheibenpaare liegen an beiden Enden der parallelen Wellen etwas
unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse vor, wodurch ein Schlupf erzwungen wird.
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Dieser bekannte Prüfstand ist im Hinblick auf die Energiezufuhr günstig,
da die aus den beiden Keilriemen und den beiden Wellen gebildete Anordnung ein geschlossenes
Verspannungsgetriebe bildet, so daß durch den erzwungenen Schlupf eine bestimmte
Leistung durch den jeweiligen Keilriemen auf die jeweils andere Welle übertragen
wird, die ebenfalls im antreibenden Sinne wirkt. Die Antriebsleistung für den Prüfstand
beträgt daher nur einen Bruchteil der Keilriemenleistung.
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Nachteilig ist bei diesem Stand der Technik, daß infolge der Verwendung
eines weiteren Keilriemens für die eingangs definierte Drehverbindung beide Keilriemen
einschließlich ihrer Riemenscheiben genau die gleiche Geometrie aufweisen müssen,
damit beide Riemen den gleichen Schlupf und damit gleiche Beanspruchungen erleiden.
Wie die Praxis gezeigt hat, bereitet dies vor allem bezüglich der Riemenabmessungen
Schwierigkeiten, so daß bei dem bekannten Prüfstand die Prüfungsparameter als unsicher
bezeichnet werden müssen.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 unter Wahrung seines geringen Energieverbrauchs
sp auszubilden, daß die Prüfungsparameter -Schlupf, Keilriemenbelastung- mit Sicherheit
einstellbar sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei der Erfindung wird also bewußt auf die gleichzeitige Prüfung von
zwei Keilriemen verzichtet und als Drehverbindung eine solche eingesetzt, die formschlüssig,
also schlupflos, arbeitet, bevorzugt gemäß Patentanspruch 2 gebildet durch Zahnräder
mit einem diese umschlingenden Zahnriemen.
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Auch bei der Erfindung wird der Schlupf durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
der Drehverbindungen an den beiden Enden der Wellen hervorgerufen. Diese unterschiedlichen
Übersetzungsverhältnisse lassen sich leicht durch entsprechende Durchmesserwahl
der Keilriemenscheiben einstellen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfstands wird im folgenden
anhand der Zeichnung erläutert, die perspektivisch schräg von oben die wesentlichen
Bestandteile des Prüfstands zeigt.
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Auf dem Stativ 1 sind mittels der Lagerböcke 2 und 3 die beiden parallelen
Wellen 4 und 5 gelagert, von denen die erstgenannte Welle über den Zahnriemen 6
mit dem Antriebsmotor 7 in Verbindung steht.
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Die in der Figur linken einen Enden beider Wellen 4 und 5 tragen Keilriemenscheiben
8 und 9 unterschiedlichen Durchmessers, die ebenso wie die Leerlaufrolle 10 von
dem zu prüfenden Keilriemen 11 umschlungen sind.
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Während der Antriebsmotor 7 zur Bewegung des Keilriemens 11 im Sinne
des dort dargestellten Pfeils dient, ist die Leerlaufrolle 10 mit dem einen Ende
des zweiarmigen Hebels 12 verbunden, an dessen anderem Ende das Belastungsgewicht
13 angreift. In der figürlich dargestellten Betriebsweise dient also die Leerlaufrolle
10 zur Erzeugung einer vorgegebenen Zugkraft (Trumkraft) in dem zu prüfenden Keilriemen
11.
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Auch zwischen den in der Figur rechten anderen Enden der beiden parallelen
Wellen 4 und 5 besteht eine Drehverbindung, die aber hier einen formschlüssigen
Aufbau besitzt. Man erkennt die beiden Zahnräder 14 und 15, die von dem Zahnriemen
16 umschlungen sind, der auch über die Spannrolle 17 läuft. Wie bereits bemerkt,
weicht das Übersetzungsverhältnis der den Keilriemen 11 enthaltenden Drehverbindung
von demjenigen der den Zahnriemen 16 enthaltenden formschlüssigen Drehverbindung
etwas ab, damit dem zu prüfenden Keilriemen 11 ein vorgegebener Schlupf aufgezwungen
wird.
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Dieser Schlupf ist genau definiert, da infolge des Formschlusses in
der in der Figur rechtsseitigen Drehverbindung zwischen den beiden Wellen 4 und
5 dort kein Schlupf auftreten kann.
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Während man bei einem längeren zu prüfenden Keilriemen 11, wie dargestellt,
die Trumkraft mittels der Gewichte 13 und damit mittels der Leerlaufrolle 10 einstellen
wird, ist es bei kürzeren zu prüfenden Keilriemen möglich, diese allein über die
Keilriemenscheiben 8 und 9 durch Verschiebung des Lagerbocks 3 zu spannen.
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Zur Bestimmung bzw. Einstellung des Übersetzungsverhältnisses sind
an den beiden Wellen 4 und 5 induktive Drehzahlsensoren 18 und 19 so angeordnet,
daß ihre empfangsseitigen Enden Zahnrädern 20 und 21 mit gleicher Zähnezahl, beispielsweise
60 Zähnen, gegenüberstehen; ein beispielsweise in einem Zweikanal-Rechner vorgenommen
er Vergleich der in einem vorgegebenen Zeitraum in den Sensoren 18 und 19 erzeugten
Impulszahlen liefert das Übersetzungsverhältnis. Wie bereits oben bemerkt, kann
man das Übersetzungsverhältnis durch Austausch von Keilriemenscheiben oder durch
Herausnehmen bzw. Hinzufügen von Zwischenlegscheiben an der getriebenen Keilriemenscheibe
9 einstellen.
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Die Welle 4 ist ferner bei 22 als Drehmoment-Meßwelle ausgebildet,
so daß man während der Messung auch ein Signal für das durch den Unterschied der
Übersetzungsverhältnisse der beiden Drehverbindungen erzeugte Drehmoment erhält;
aus Drehmoment und Drehzahl ergibt sich die von dem zu prüfenden Keilriemen 11 übertragene
Leistung, die von einem nicht dargestellten, da an sich bekannten nachgeschalteten
Meßgerät ständig angezeigt wird.
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Damit gestattet der erfindungsgemäße Prüfstand die Prüfung von Keilriemen
unterschiedlicher geometrischer Abmessungen bei genau festzulegenden Prüfbedingungen.
Da die Wellen 4 und 5 sowie die beiden Drehverbindungen an ihren -Enden (über den
Zahnriemen 16 und den zu prüfenden Keilriemen 11) wiederum ein geschlossenes Verspannungsgetriebe
bilden, ist der von dem Antriebsmotor 7 aufzubringende Energiebedarf des Prüfstands
sehr gering.
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