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Einrichtung zum Prüfen von Zahnradgetrieben. Die Erfindung bezieht
sich auf Zahnradgetriebe und betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, derartige
Getriebe auf Geräuschlosigkeit, gutes Ineinanderspiel der einzelnen Teile und- den
Kraftverbrauch im Getriebe zu untersuchen. Um ein richtiges Bild zu bekommen, muß
man die Getriebe 1 ängere Zeit mit TImdrehungszahlen: und unter Zahndrücken laufen
lassen, die den im Betriebe bei verschiedenen Belastungen vorhandenen Verhältnissen
entsprechen. Damit die z. B. bei Vollast erfarderliche
Arbeit nicht
nutzlos verlorengeht, suchte man schon bisher den nicht im Getriebeselbst verbrauchten
Teil der hineingeschickten Arbeit wiederzugewinnen.
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In gewisser Anlehnung an ein für die Prüfung von Elektromotoren geübtes
Verfahren ließ man das Getriebe zum Wiedergewinnen des in ihm nicht verbrauchten
Teiles der hineingeschickten Arbeit auf die treibende Welle zurückarbeiten. Hierzu
schließt man an eine gemeinsame Welle zwei reit gleichem Übersetzungsverhältnis
versehene Getriebe an. Der gewünschte Zahndruck wird dabei durch federndes gegenseitiges
Verspannen der nicht gemeinschaftlichen Wellen erzielt. Eimer solchen Einrichtung
haften gewisse Mängel an. Namentlich bereitet die federnde Verspannung der nicht
gemeinschaftlichen Wellen Schwierigkeiten.
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Andererseits hat man zwecks gegenseitigen Einarbeitens jeweilig zweier
ungenau vorge. arbeiteter einzelner Zahnräder diese vorübergehend auf Achsen gesetzt,
die von einer gemeinschaftlichen Welle aus unter Vermittlung zweier Reibräder .angetrieben
werden. Diese Reibräder besitzen dabei nur angenähert das Übersetzungsverhältnis
der beiden einzuarbeitenden Zahnräder, so daß die Zahnflanken ständig kraftschlüssig
aneinander anliegen. Eine solche Vorrichtung ist auch nicht geeignet zum Prüfen
ganzer Getriebe. Denn man kann mit Reibrädern, die angenähert den Durchmesser der
Zahnräder halben und in einer Art Parallelschaltung von einer gemeinsamen Welle
angetrieben wenden, im allgemeinen nicht Umfangskräfte übertragen, die -iner Leistung
von mehreren. Hundert P. S. bei den z. B. für Luftfahrzeuge üblichen Umdrehungszahlen
entsprechen. Noch weniger kann .man mit den bekannten Vorrichtungen die in einem
vollständigen Getriebe zu übertragende Leistung innerhalb beliebiger Grenzen rasch
ändern und dauernd mit Sicherheit feststellen, ob und gegebenenfalls ein wie großer
Teil :der hineingeschickten Leistung wieder zurückgewonnen, wird.
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Die Erfindung schafft nun eine Vorrich-. tung, die-die Vorzüge der
beiden geschilderten Verfahren vereinigt, ohne ihre Nachteile. zu besitzen.
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Den Erfindungsgegenstand bildet demgemäß eine Einrichtung zum Prüfen
von Zahnradgetrieben, bei der ein fertig zusammengehautes Getriebe außer unter Vermittlung
eines beim Einarbeiten jeweilig nur zweier einzelner Zahnräder bekannten Hilfsgetriebes
von angenähert gleichem Übersetzungsverhältnis noch unter Zwischenschaltung einer
bremsenarfiig wirkenden Gleitkupplung auf die Antriebswelle zurückarbeitet. Erfindungsgemäß
gestattet hierbei die Gleitkupplung, da sie im Betriebe nachstellbar ist, für jede
Umdrehungszahl das Einstellen eines einer beliebigen Getriebebelastung (Leerlauf,
Vollast und darüber) entsprechenden veränderlichen Zahndruckes bzw. Drehmomentes.
Für die Anwendung d er Vorrichtung ist es gleich, ob :das zu prüfende Getriebe erst
neu zusammengesetzt wurde oder schon längere Zeit gebraucht war. nenn man kann z.
B. aus einem schon jahrelang in Benutzung gewesenen Kraftwagen ein bereits vor dem
Einbau untersuchtes Getriebe als Ganzes herausnehmen und erneut einer Prüfung, z.
B. auf Geräuschlosigkeit und Kraftverbrauch, unterziehen.
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Im allgemeinen sucht man unbeschadet der beliebig gewählten Nutzleistung
(etwa Volllast) mit möglichst geringer effektiver Gesamtleistung auszukommen. Zu
diesem Zweck macht man im weiteren Ausbau der Erfindung das Übersetzungsverhältnis
des.Hilfsgretrieibes und damit den verhältnismäßigen Arbeitsaufwand der bremsenartig
wirkenden Gleitkupplung veränderlich. Erreichen läßt sich das z. B. .durch Einschalten
von Stufenscheibenübersetzungen oder Übersetzungen mit walzenartigen schwach konischenRiemenscheiben.
Eine besonders genaue Bestimmung der Getriebeverluste bzw. willkürliche Einstellung
der Zahndrücke oder Drehmomente erreicht man, wenn man im Hilfsgetriebe bzw. beiderseits
des zu prüfenden Getriebes und der Gleitkupplung Kraft- und- Drehzahlmeßvorrichtungen
anordnet.
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Mit besonderem Vorteil bei genau gearbeiteten Getrieben läßt sich
eine weitere Verringerung ,der insgesamt aufzuwendenden Prüfungsarbeit, -kosten
und -zeit erreichen, wenn man :statt eines einzigen Getriebes gleichzeitig mehrere
uniddann am besten hintereinander sowie paarweise gegeneinander geschaltete Getriebe
untersucht.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Es zeigen in schematischer Darstellung, und zwar als teilweise
in Ansicht gehaltene Horizontalschnitte: Abb. i eine mit verschiedenen Hilfsapparaten
versehene Einrichtung zum Prüfen eines einzigen Getriebes und Abb. a eine 2m wesentlichen
der Abb. i entsprechende Einrichtung zum gleichzeitigen Prüfen mehrerer Getriebepaare.
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Bei Odem Ausführungsbeispiel nach Abb. i treibt ein Motor A ein auf
seiner verlängerten Welle B1 angeordnetes Zahnrad Dl eines aus zwei Räderpaaren
Dl, Dz und El, EZ bestehenden und in einem Gehäuse C untergebrachten Getriebes.
Das Zahnrad E2 ist
auf einer Welle B= angeordaiet. Letztere steht
diurch eine Stufenscheibenübertragung KI, K', K= in Verbindung mit einer
Welle Fl. Gleichachsig mit der Welle F1 ist eine \Velle F= vorgesehen. Eine aus
zwei konischen Scheiben G1 und G= sowie einem Rieinen G' bestehende Übertragung
macht die Drehung der Welle F= abhängig von der Welle B1. Die einander zugekehrten
Enden der Wellen F1 und F= tragen als Teile einer bremsenartig wirkenden und im
Betrieibe nachstellibaren Gleitkupplung je eine Reihungsscheibe Hl bzw. H=. Von
.diesen ist die letztere auf der zugehörigen Welle F= starr befestigt, während :die
erstere mittels einer während des Betriebes veränderlichen Stellvorrichtung M auf
der zugeordneten Welle F1 verschoben werden kann, im übrigen aber mit dieser undrehbar
verbunden ist. Die Stufenscheiibenübersetzung ist so gewählt, daß die Welle F1 angenähert
die gleiche Umdrehungszahl wie die Welle B1 besitzt. Die Scheiben G1 und G= sind
sehr schwach konisch und von annähernd gleichem mittleren Durchmesser, so daß man
mit Leichtigkeit und ohne Unterbrechung des Betriebes der Welle F2 eine Umdrehungszahl
geben kann, die etwas größer oder kleiner als die der Welle F1 ist oder ihr gleichkommt.
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Um ein Getriebe einlaufen zu lassen, bringt man denMotorA bei ausgerückter
ScheibeHl auf die gewünschte Umldrehungszahl und wählt die veränderliche Übersetzung
G1, G= so, daß die Umdrehungszahl der Welle F= z. B. to Prozent hinter der der Welle
B1 und der als etwa gleich groß vorausgesetzten Umdrehungszahl der Welle F1 zurückbleibt.
Nunmehr verschiebt man die Bremsscheibe Hl gegen ;die Gegenscheibe H= und verstärkt
mittels der Stellvorrichtung M den Anpressungsdruck der beiden Scheiben in allmählicher
Steigerung so lange, bis ein am Motor vorgesehener Leistungsmesser als an die Welle
B1 abgegebene Leistung to Prozent derjenigen anzeigt, die- bei gleicher Umdrehungszahl
u.nd Vollbelastung durch das Getriebe Dl, D=, F1, E= zu übertragen ist. Wie leicht
einzusehen, ist dann, soweit inan von Reibungsverlusten absehen darf, der Zahndruck
an den verschiedenen Stellen des Getriebes gleich dem, den das Getriebe bei Vollbelastung
zu übertragen hätte. Die aufzuwendende und im -wesentlichen durch die Gleitkupplung,
d. h. mittels der beiden gegeneinander schleifenden Scheiben Hl und H= abgebremste
Energie beträgt aber nur lho derjenigen bei Vollbelastung.
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Angenommen sei, daß das im Gehäuse C gelagerte Getriebe erstmalig
einer Prüfung unterzogen werde bzw. vorher noch nicht als (Janzes gelaufen sei.
Da init fortschreitenlein Einlaufen des Getriebes die anfänglich immer vorhandenenUnregelmäßigkeiten
mehr und mehr verschwinden, kann man allmählich Len ursprünglich vorgesehenen Teilbetrag
von i o Prozent der Vollast noch weiter verminlern. Dies geschieht gemäß der Erfindung
dadurch, idaß man ohne weitere Änderung der Motorumdrehungszahl und des AnpressungscIruckes
der Bremsscheiben lediglich durch Verschieben des Riemens G' das Übersetzungsverhältnis
G1, G= der Einheit nähert. Hierbei ist allerdings vorausgesetzt, daß innerhalb der
Übertragungen G1, G', G' und K-, K', K= kein wesentlicher Energieverbrauch bzw.
Schlupf stattfindet. Hinsichtlich der übertra-#-ung Kl, K', KZ läßt sich
diese Bedingung leicht erfüllen. Denn man kann an Stelle der Stufenscheiben K1 und
K= gut eingelaufene, spielfrei arbeitende Zahnräder verwenden, deren Übersetzungsverhältnis
gleich dem des zu untersuchenden Getriebes ist. Ein gleichvollkommener Ersatz läßt
sich für die konischen Scheiben G1 und, G= aber nicht so leicht finden.
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Um die hierdurch bedingten Unsicherheiten zu vermeiden, und um eine
genaue Auswertung des von den Bremsscheiben Hl und H-übertragenen Drehmomentes bzw.
der hierdurch bestimmten Zahndrücke im Getriebe Dl, D=, El, EZ zu ermöglichen,
ist in Vervollkommnung der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die es gestattet,
dauernd den Schlupf der seit der bremsenden Gleitkupplung undrehbar verbundenen
Teile der Wellenleitung zu überwachen. In ihrer einfachsten Form besteht diese Vorichtung
aus zwei bzw. drei Umdrehungszählern, von .denen je einer die Umdrehungszahl der
Welle F1 und der Welle FZ anzeigt, «nährend der dritte in geeigneter Vergrößerung
.den Unterschied dieser beiden Zahlen, also den von .den Bremsscheiben Hl und H=
zurückgelegten Reibungsweg unmittelbar erkennen läßt. Die konstruktive Ausbildung
dieser Vorrichtung kann beliebiger Art sein und ist in der Abbildung daher nicht
näher dargestellt. Angedeuteisin.d nur zwei auf ,den Wellen F1 und F2 starr befestigte
Rädchen NI und N=. die die Überleitung zu -den Umdrehungszählern bilden.
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Durch den Einbau der erwähnten Vorrichtung ist es .möglich, entsprechend
dem fortschreitenden Einlaufen des Getriebes, die von dem Motor A abzugebende Leistung
auf einem jeweiligen Mindestwerte zu halten, ohne befürchten zu müssen, daß innerhalb
des zu untersuchenden Getriebes ein ungewolltes Vertauschen der aufeinander arbeitenden
Zahnflanken eintritt.
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Eine weitere Vervollkommnung der Erfin-,lung besteht darin, daß man
nächst dem zu
ui>tersuclieniclcn Getriebe in den geschlossenen 'feil
der Wellenleitung eine Vorrichtung ein-;chaltet, die unabhängig von den Uanlrehungszahlen
des Getriebes (las Einstellen !>zi\-. @Ie;,en des jeweilig gewünschten Zahndrucke,
gestattet. In der Abb. i ist sie durch :las Gehäuse 1_ angedeutet. Die besondere
konstruktive Ausgestaltung dieser Vorrichtung bildet nicht den Gegenstand der Erfindung.
Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung ist man für die Einlaufperiade eines Getriebes
jeglicher Berechnung enthoben. Man läßt bei vorläufig gelöster BremseH',H'= den
Motor A mit der gewünschten Um-Irehungszahl laufen, stellt die Meßvorrich-,_ung
L auf den gewünschten Zahndruck ein, wählt für die Konusscheibenübertragung G1,
G', G= das gewünschte Übersetzungsverhältnis, rückt allmählich -die Bremse ein und
reguliert den Bremsdruck zwischen den Scheiben H' und H= so, bis ein
an der Meßvorrichtung L vorgesehener Zeiger den vorher eingestellten Zahndruck als
erreicht anzeigt.
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Durch die Verwendung einer solchen von vier Umlaufzahl ides Getriebes
und von der abzubremsenden Leistung völlig unabhängigen Meßvorrichtung läßt sich
schon während der ersten Zeit des Einlaufens jede Unregelinäßigkeit der Zahnflanken
oder auch der Lagerung mit großer Genauigkeit feststellen. Gegebenenfalls kann man
rechtzeitig Abhilfe schaffen. Besonderen Wert verleiht die Zahndrucknießvorichtung
dem Erfinidungsgegenstand dadurch, @daß sie in Verbindung mit der Vorrichtung zur
Überwachung des Schlupfes eine genaue Prüfung des Getriebes in jedem Augenblick
schon der erstmaligen Prüfung oder einer späteren Nachprüfung gestattet urnd dauernd
eine äußerst rasche und sehr genaue Bestimmung .des Getriebewirku%-,sgrades bzw.
der Getriebeverluste ermöglicht.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist eine Einrichtung veranschaulicht,
die zum gleichzeitigen Einlaufenlassen bzw. Prüfen mehrerer Getriebepaare dient.
Sie entspricht im wesentlichen der Einrichtung nach Alb. i. Doch sind immer zwei
gleiche Getriebe gegeneinander geschaltet, so daß die vom Motor A zum nächsten Getriebekasten
C führende Welle B' und .die aus dem entferntesten Getriebekasten G austretende
und eine Meßvorrichtung L tragenide Welle B2 dieselbe Umdrehungszahl besitzen. Dementsprechend
sind die Stufenscheiben K' und K2 der Abb. i hier durch zwei einander gleiche Riemenscheiden
R1 und R2 ersetzt. Da bei einer größeren Anzahl hintereinander geschalteter Getrielbe
die Reibungsverluste sich addieren und mithin einen erheblichen Gesamtbetrag erreichen
können, ist zwecks genauerer Kontrolle des Zahndruckes vor dem ersten Getriebekasten
noch eine der Vorrichtung L entsprechende Zahndruckmeßvorrichtung L' eingeschaltet.
Die einzelnen Getriebe sind leicht lösbar miteinander gekoppelt, wie Abb.2 deutlich
erkennen läßt.
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Die zuletzt beschriebeneEinrichtung eignet sich besonders für Serienfabrikation.
Denn man kann mit ihrer Hilfe eine ganze Reihe in sich gleicher Getriebe in kürzester
Zeit und unter geringstem Energie- bzw. Kostenaufwand prüfen. Falls es erwünscht
erscheint, kann man die Getriebe für die Serienprüfung statt hintereinander auch
zwischen zwei Sammelwellen nebeneinander schalten.