DE3429805A1

DE3429805A1 - Verfahren zur bestimmung der kraftuebertragenden belastung in gelenken

Info

Publication number: DE3429805A1
Application number: DE19843429805
Authority: DE
Inventors: Bodo Dipl.-Ing. 6114 Großumstadt Kerst
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1984-08-13
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3429805C2

Description

Verfahren zur Bestimmung der kraftübertragenden
Belastung in Gelenken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der kraftübertragenden Belastung in Gelenken von Maschinenelementen, insbesondere in Stoßbremsen für Kernkraftwerke, wobei das Gelenk einen in einem zylindrischen Lager sitzenden zylindrischen Achsbolzen umfaßt, der über einen Teil seiner Länge von einem Gelenkarm mit einer zylindrischen Bohrung umschlossen ist, unter Verwendung eines Meßgliedes, das durch die Kraft beansprucht und mit einem Meßgerät verbunden wird.
Solche Belastungen konnten bisher nur indirekt festgestellt werden, wobei die in das Gelenk eingeleitete Kraft zum Beispiel über Zugseile, Zug- oder Druckstangen oder dergleichen erfaßt wurde. Die Kraft wurde dabei oder auch später bzw. früher über Kraftmeßglieder, wie zum Beispiel Wägezellen, ermittelt. Die Zwischenschaltung solcher Glieder oder die indirekte Messung kann jedoch zu Ungenauigkeiten führen. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, eine möglichst unmittelbare und entsprechend fehlerfreie Bestimmung der Belastung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Achsbolzen zur Messung gegen eine Meßachse ausgetauscht wird, die gegenüber dem zylindrischen Achsbolzen mit Querschnittsabflachungen versehen ist, und daß mit Dehnungsmeßstreifen Verformungen an den Abflachungen unter der Wirkung der Kraft gemessen werden. Die Abflachungen werden dabei vorteilhaft symmetrisch zu der Kraft orientiert. Vorzugsweise werden die Verformungen mit mehreren Meßstreifen ermittelt, die an den symmetrischen Abflachungen angebracht und dementsprechend zu einer Brückenschaltung verbunden werden.
Eine Meßachse zur Ausübung des Verfahrens'nach der Erfindung ist so ausgeführt, daß die dem zylindrischen Lager zugeordneten Flächen ballig ausgeführt sind. Dabei können ferner im Bereich des zylindrischen Lagers Lagerschalen mit zylindrischer Außenfläche aufgesetzt sein. Der Querschnitt der Meßachse im Bereich der Abflachungen ist vorteilhaft ein Doppel-T.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dazu zeigt die Fig. 1 in einem Schnitt in der Länge der Gelenkachse das kraftübertragende Gelenk, mit dem in einem Kernkraftwerk ein hydraulischer Stoßdämpfer an Kraftwerkskomponenten angebracht ist, die zum Beispiel gegen Erdbebenkräfte festgelegt werden sollen,aber Wärmedehnungen ausführen müssen.
Das Gelenk umfaßt einen vorzugsweise ortsfesten Lagerkörper 1, in dem ein Schwinghebel 2 um die strichpunktiert angedeutete Achse 3 schwingen kann. Als Gelenkwelle ist zur Prüfung der übertragenden Kräfte eine Meßachse 4 vorgesehen, die symmetrisch zur Zeichnungsebene und zu der durch die strichpunktierte Mittellinie 5 dargestellten Ebene ausgebildet ist. Die Meßachse 4 ist ein auf beiden Seiten parallel zur Zeichnungsebene durch Abflachungen 6 abgeschnittener Rotationskörper. Er besitzt an beiden Enden ballig gerundete Lagerflächen 8 und 9, mit denen die aufgenommenen Kräfte in zylindrische Lagerschalen 10 und 11 übertragen werden, die in zylindrischen Bohrungen 12 und 13 des Lagerkörpers 1 eingesetzt sind.
Die Lagerbuchsen 10 und 11 haben ihrerseits zylindrische Ausnehmungen 15 und 16, an denen die balligen Flächen 8 und 9 spielfrei anliegen.
In ihrem mittleren Bereich ist die Meßachse mit einer zylindrischen tragenden Fläche 17 versehen. Dort sitzt eine zylindrische Lagerschale 18, auf die der Schwinghebel 2 aufgesetzt ist. Die zylindrische tragende Fläche 17 hat einen größeren Durchmesser als der auf beiden Seiten vorhandene abgesetzte Bereich 19 bzw. 20, die eine Querschnittsverringerung ergeben. Eine weitere Querschnittsverringerung ist durch die Abflachungen 6 geschaffen, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Hier ist die Meßachse 4 als Doppel-T-Träger dargestellt, der in Richtung der mit dem Schwinghebel 2 aufgebrachten Kraft G belastet ist, während die Abstützung an den balligen Flächen 8 und 9 durch die Lagerkräfte F dargestellt ist.
Die Meßachse 4 ist mit Dehnungsmeßstreifen 21, 22, 23 und 24 in der Nähe der balligen Fläche 9 versehen.
Am anderen Ende sind Dehnungsmeßstreifen 25, 26, 27 und 28 so aufgebracht, daß die Verformung im Bereich der neutralen Fasern gemessen werden kann.
Die Fig. 3 zeigt einen Schaltplan mit einer Meß- brücke 30, in der die Dehnungsmeßstreifen 21 bis 28 mit Vorwiderständen, Abgleichwiderständen und Meßnormalen zusammengefaßt sind, damit der Einfluß der Dehnung, soweit er durch nichtmittige Krafteinleitung verursacht ist, möglichst kompensiert wird. Ferner ergibt die Ausbildung der Brückenschaltung 30 mit den Dehnungsmeßstreifen 21 bis 28 als Vollbrücke die folgenden Vorteile in elektrischer Hinsicht, nämlich - ein elektrischer Nullpunktabgleich - eine Temperaturkompensation des Nullpunktes - eine Normierung der Empfindlichkeit - und eine Temperaturkompensation der Empfindlichkeit.
Durch die Ausbildung der Auflager 8, 9 als im Querschnitt mit Radien räumlich gerundete, also ballige Flächen wird gewährleistet, daß auch bei Verformungen der Meßachse 4 durch Krafteinleitung die Abstände der Krafteinleitung und damit die Biegemomente praktisch konstant bleiben.
6 Patentansprüche 3 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1.Verfahren zur Bestimmung der kraftübertragenden Belastung in Gelenken von Maschinenelementen, insbesondere in Stoßbremsen für Kernkraftwerke, wobei das Gelenk einen in einem zylindrischen Lager sitzenden zylindrischen Achsbolzen umfaßt, der über einen Teil seiner Länge von einem Gelenkarm mit einer zylindrischen Bohrung umschlossen ist, unter Verwendung eines Meßgliedes, das durch die Kraft beansprucht und mit einem Meßgerät verbunden wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Achsbolzen zur Messung gegen eine Meßachse ausgetauscht wird, die gegenüber dem zylindrischen Achsbolzen mit Querschnittsabflachungen versehen ist, und daß mit Dehnungsmeßstreifen Verformungen an den Abflachungen unter der Wirkung der Kraft gemessen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Abflachungen symmetrisch zu der Kraft orientiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Verformungen mit mehreren Meßstreifen ermittelt werden, die an den symmetrischen Abflachungen angebracht und dementsprechend zu einer Brückenschaltung verbunden werden.
4. Meßachse zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die dem zylindrischen Lager (10, ii) zugeordneten Flächen (8, 9) ballig ausgeführt sind.
5. Meßachse nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich des zylindrischen Lagers (12, 13) Lagerschalen (10, 11) mit zylindrischer Außenfläche aufgesetzt sind.
6. Meßachse nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Querschnitt im Bereich der Abflachungen (6) ein Doppel-T ist.