DE3429805C2

DE3429805C2 -

Info

Publication number: DE3429805C2
Application number: DE19843429805
Authority: DE
Inventors: Bodo Dipl.-Ing. 6114 Grossumstadt De Kerst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1984-08-13
Publication date: 1988-10-13
Also published as: DE3429805A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der kraft übertragenden Belastung in Gelenken von Maschinenelementen, insbesondere in Stoßbremsen für Kernkraftwerke, wobei das Ge lenk 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 bean sprucht und mit einem Meßgerät verbunden wird, wobei der Achs bolzen zur Messung gegen eine Meßachse ausgetauscht wird, die gegenüber dem zylindrischen Achsbolzen mit Querschnittsab flachungen versehen ist sowie eine Meßachse zur Ausübung des Verfahrens.

Ein Kraftmeßwandler zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ist aus der DE 26 31 698 A1 bekannt. Dabei wird der Achsbolzen zur Messung gegen eine Meßachse ausgetauscht. Diese kann bei spielsweise mit Querschnittsabflachungen versehen sein. Die be kannte Meßachse weist eine axiale Bohrung auf. In durch die Bohrung gebildeten Hohlräumen sind Meßfühler an der Innenober fläche befestigt.

Die Fertigung einer derartigen Meßachse, die eine Bohrung auf weist, ist aufwendig. Außerdem ist die Wartung der Meßfühler, die sich auf der Innenoberfläche der Bohrung befinden, nur schwer durchführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Be stimmung der kraftübertragenden Belastung in Gelenken zu ent wickeln, das mit einer einfachen und kostengünstig zu er stellenden Apparatur auskommt und trotzdem Meßwerte liefert, die nur mit einem kleinen Fehler behaftet sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Verfor mungen mit Dehnungsmeßstreifen an den Querschnittsabflachungen der Meßachse unter der Wirkung der Kraft gemessen werden.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß der Bau einer benötigten Meßachse schnell und einfach und damit kostengünstig durchführ bar ist. Insbesondere wird eine axiale Bohrung in der Meßachse nicht benötigt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Deh nungsmeßstreifen an den Querschnittsabflachungen der Meßachse wird außer dem vereinfachten Aufbau insbesondere der Vorteil erzielt, daß gute Meßergebnisse erzielt werden. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Verformung der Meßachse mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren im Bereich der neutralen Fasern der Meßachse zu messen sind.

Die Abflachungen der Meßachse werden vorteilhaft symmetrisch zu der Kraft orientiert. Vorzugsweise werden die Verformungen mit mehreren Meßstreifen ermittelt, die an den symmetrischen Ab flachungen angebracht und dementsprechend zu einer Brücken schaltung 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 Außen fläche aufgesetzt sein. Der Querschnitt der Meßachse im Bereich der Abflachungen ist vorteilhaft ein Doppel-T.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der Meßachse zur Ausübung des Verfahrens wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß mit einer einfach konstruierten Vorrichtung, die leicht zu warten ist, eine exakte Bestimmung der kraftübertragenden Be lastung in Gelenken von Maschinenelementen, insbesondere in Stoßbremsen für Kernkraftwerke, zu erzielen ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert

Fig. 1 zeigt ein kraftübertragendes Gelenk, wobei die Gelenk welle durch eine Meßachse ersetzt ist.

Fig. 2 zeigt eine Meßachse, deren Querschnitt ein Doppel-T ist.

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan, der an der Meßachse angeordneten Dehnungsmeßstreifen.

Die Fig. 1 zeigt in einem Schnitt in der Länge der Gelenkachse ein kraftübertragendes Gelenk, mit dem in einem Kernkraftwerk ein hydraulischer Stoßdämpfer an Kraftwerkskomponenten ange bracht ist, die z. B. 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 Mittel linie 5 dargestellten Ebene ausgebildet ist. Die Meßachse 4 ist ein auf beiden Seiten parallel zur Zeichnungsebene durch Abflachungen 6 abgeschnitte ner Rotationskörper. Er besitzt an beiden Enden bal lig gerundete Lagerflächen 8 und 9, mit denen die aufgenommenen Kräfte in zylindrische Lagerschalen 10 und 11 übertragen werden, die in zylindrischen Boh rungen 12 und 13 des Lagerkörpers 1 eingesetzt sind. Die Lagerbuchsen 10 und 11 haben ihrerseits zylindri sche 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 tra gende Fläche 17 hat einen größeren Durchmesser als der auf beiden Seiten vorhandene abgesetzte Be reich 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 be lastet 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 Meß normalen 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 Quer schnitt mit Radien räumlich gerundete, also ballige Flächen wird gewährleistet, daß auch bei Verformun gen der Meßachse 4 durch Krafteinleitung die Abstän de der Krafteinleitung und damit die Biegemomente praktisch konstant bleiben.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der kraftübertragenden Belastung in Gelenken von Maschinenelementen, insbesondere in Stoß bremsen 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 Meß gerät verbunden wird, wobei der Achsbolzen zur Messung gegen eine Meßachse ausgetauscht wird, die gegenüber dem zylin drischen Achsbolzen mit Querschnittsabflachungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Verformungen mit Dehnungsmeßstreifen an den Querschnittsabflachungen der Meßachse unter der Wirkung der Kraft gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Abflachungen symmetrisch zu der Kraft orientiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verformungen mit mehreren Meßstreifen ermittelt werden, die an den symmetrischen Abflachungen angebracht und dementspre chend zu einer Brückenschaltung verbunden werden.

4. Meßachse zur Ausübung des Verfahrens nach An spruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die dem zylindrischen Lager (10, 11) zugeordneten Flächen (8, 9) ballig ausge führt sind.

5. Meßachse nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß im Bereich des zylindri schen Lagers (12, 13) Lagerschalen (10, 11) mit zylindrischer Außenfläche aufgesetzt sind.

6. Meßachse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt im Bereich der Abflachungen (6) ein Doppel-T ist.