DE558689C - Drehmomentenmessvorrichtung - Google Patents

Description

• Drehmomentenmeßvorrichtung Der Erfindungsgegenstand gehört zur Klasse der Drehmomentenmeßvorrichtungen mit einer Wellenkupplung, bestehend aus tangentialen Zylindern und in ihnen gegen eine Druckflüssigkeit verschieblichen Kolben. Bei diesen bekannten Einrichtungen werden zur Messung die relativen Verschiebungen der Kolben zu den tangentialen Zylindern unmittelbar herangezogen.
• Man hat auch schon vorgeschlagen, die tangentialenZylinder solcher Wellenkupplungen mit einem Kanal in Wellenmitte zu verbinden, so daß bei Verschiebung der Kolben in den tangentialen Zylindern die Flüssigkeit in dem Kanal in Wellenmitte verdrängt wird, die tangentialen Druckkräfte demnach in axiale Druckkräfte umgesetzt werden, deren Messung dann durch einen in dem Kanal in Wellenmitte verschieblichen Kolben auf eine Meßdose_ übertragen wird.
• Beiden bekannten Einrichtungen haftet der Nachteil an, daß der gemessene Druck nicht nur von dem zu übertragenden Drehmoment, sondern auch von den mit wechselnder Drehzahl wechselnden Zentrifugalkräften abhängt; der zuletzt beschriebenen, mit Flüssigkeitskanal in Wellenmitte versehenen Kupplung haftet der weitere Nachteil an, daß die Welle selbst, deren Drehmoment gemessen werden soll, als Teil des Meßgeräts dienen muß.
• Durch die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende- neue Drehmomentenmeßvorrichtung werden diese Nachteile beseitigt.
• Ihr Wesen besteht darin, daß die bekannten, mit Flüssigkeit gefüllten, tangential angeordneten Zylinder der Wellenkupplung mit einem oder mehreren außerhalb der Wellenmitte liegenden axialen Zylindern in Verbindung stehen, deren Kolben ihrerseits eine Meßdose betätigen. Dadurch ist diese Wellenkupplung als in sich geschlossenes Gerät auf jede Welle, deren Drehmoment gemessen werden soll, aufsetzbar.
• Weiterhin wird aber dadurch erreicht, daß der Einfluß der Zentrifugalkräfte auf die Meßdose beseitigt werden kann, wenn nur dafür gesorgt ist, daß einem bestimmten Wellenabstand der tangentialen Zylinder ein bestimmter Wellenabstand der axialen Zylinder zugeordnet ist.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführungsform in Abb. i veranschaulicht. Die Übertragung des Drehmoments von Welle i auf Welle 2 geschieht in bekannter Weise über eine hydraulische Wellenkupplung. Die Wellenkupplung besteht, wie aus Abbildung ersichtlich, aus den beiden Kupplungsteilen 3 und q., die fest auf Welle i bzw. 2 sitzen, den tangentialen Kolben 5 und den Zylindern 6. Die Flüssigkeit des Zylinders 6 steht durch eine Flüssigkeitsleitung 7 mit der Flüssigkeit der axialen Zylinder 8 in Verbindung. In den Zylindern 8 sind die Kolben 9 axial verschiebbar. Die tangentialen Zylinder sind zusammen mit den axialen auf dem Kupplungsteil q. befestigt und laufen mit der Welle 2 um. Werden vom Kupplungsteil 3 die Tangentialkräfte P1 des Drehmoments auf die Kolben 5 übertragen, so werden an den Kolben 9 axiale Kräfte P2 frei, die proportional den tangentialen Kräften zur Messung dienen. Sie werden in bekannter Weise über ein längsverschiebbares Zwischenstück io und Druckkugellager ii auf eine ringförmig ausgebildete nicht mitumlaufende Flüssigkeitsmeßdose i2 mit Manometer 13 geleitet.
• Aus Abb. 2 ist zu ersehen, wie- die allen hydraulischen Geräten eigentümliche Störung infolge der Zentrifugalkraft der mitumlaufenden Zylinderflüssigkeit beseitigt wird. Gezeigt ist in zwei Rissen der tangentiale Zylinder i und Kolben 2 sowie der axiale Zylinder 3 und Kolben q.. Beide mit Flüssigkeit gefüllten Zylinder und Kolben drehen sich um die Wellenmittellinie 5. Auf Kolben 2 wirkt die Tangentialkraft P1, am Kolben q. wird die Axialkraft P2 frei. Soll das Meßgerät bei jeder Drehzahl eine genaue Messung des Drehmoments ermöglichen, so muß für jede Umdrehungszahl ein und dasselbe konstante Verhältnis von Pl zu P2 bestehen, was im allgemeinen nicht der Fall ist. Nach vorliegender Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß einem bestimmten Mittelpunktabstand R1 der Kolbenfläche 2 von der Wellenmittellinie 5 ein- bestimmter Mittelpunktabstand R2 der Kolbenfläche q. zugeordnet wird.
• Die allgemeinste, durch Rechnung leicht zu ermittelnde Bedingung für die Ausschaltung des Zentrifugaleinflusses ergibt sich dann (vgl. Abb. 2) in der folgenden mathematischen Formel.
• Es muß sein wenn Ghplbc,t das Gewicht eines tangentialen Kolbens, j das spezifische Gewicht der Zylinderflüssigkeit, i die in Abb. 2 bezeichnete Entfernung des Tangentialkolbenschwerpunktes S von der Y-Achse, R2 bzw. d2 den Abstand des Kolbenflächenmittelpunktes von der Welle bzw. den Kolbendurchmesser eines axialen Kolbens, c, das Verhältnis bedeutet.
• Aus dieser Gleichung ergeben sich dann drei Hauptfälle Im ersten Fall wird i - o, so daß nach obiger Gleichung hier die Bedingung für den Ausgleich lautet Für Fall 2 gilt die ganze Gleichung unverändert, also z. B. wenn R2 gesucht wird und alle anderen Größen gegeben sind: und schließlich wird für Fall 3 (mit d2 - o) so daß 2%c1 - o wird und sich z. B. für R., ergibt R2 bedeutet dabei jenen Radius, bei welchem der Flüssigkeitsdruck P von der Drehzahl nicht beeinflußt wird (und bei dem der Druck evtl. direkt gemessen werden kann).

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehmomentenmeßvorrichtung mit einem mit Flüssigkeit gefüllten, tangential angeordneten Zylinder und in diesem verschieblichen Kolben als Wellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Zylinder mit einem oder mehreren außerhalb der Wellenmitte angeordneten axialen Zylindern in Verbindung stehen, deren Kolben eine Meßvorrichtung betätigen.
2. 2. Drehmomentenmeßvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Zylinder so angeordnet sind, daß die Verschiebungsrichtungen der Kolben senkrecht stehen auf den jeweiligen Verbindungslinien der Kolbenschwerpunkte mit dem Wellenmittelpunkt, und daß einem bestimmten Wellenabstand der tangentialen Zylinder ein nach dem Durchmesserverhältnis der tangentialen und axialen Zylinder rechnerisch leicht zu bestimmender Wellenabstand der axialen Zylinder so zugeordnet ist, daß die Zentrifugalkräfte auf die Flüssigkeit in den tangentialen und den axialen Zylindern sich ausgleichen.
3. 3. Drehmomentenmeßvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen Zylinder so angeordnet sind, daß die Verschiebungsrichtungen der Kolben zu den Verbindungslinien der Kolbenschwerpunkte mit dem Wellenmittelpunkt schräg liegen, und daß einem bestimmten Wellenabstand der tangentialen Zylinder ein nach dem Durchmesserverhältnis der tangentialen und axialen Zylinder rechnerisch leicht zu bestimmender Wellenabstand der axialen Zylinder zugeordnet ist, so daß die Zentrifugalkräfte auf die Flüssigkeiten in den axialen und den tangentialen Zylindern und die Zentrifugalkräfte auf die Kolben der tangentialen Zylinder, soweit sie in die Verschiebungsrichtung fallen, sich ausgleichen. q.. Drehmomentenmeßvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder so angeordnet sind, daß die Verschiebungsrichtung der Kolben schräg zu den Verbindungslinien der Kolbenschwerpunkte mit dem Wellenmittelpunkt liegt, und daß die Durchmesser der axialen Zylinder und damit ihr Flüssigkeitsvolumen sehr klein gewählt wird oder die axialen Zylinder wegfallen, wobei der Abstand eines tangentialen Zylinders vom Wellenmittelpunkt im- Verhältnis zur Neigung der Verschiebungsrichtung der tangentialen Kolben zu den Verbindungslinien der Kolbenschwerpunkte mit dem Wellenmittelpunkt rechnerisch leicht so bestimmt wird, daß die Zentrifugalkräfte auf die Flüssigkeit in den tangentialen Zylindern und die auf die Kolben der tangentialen Zylinder ausgeübten Zentrifugalkräfte, soweit sie in die Ver--#chiebungsrichtung fallen, sich ausgleichen.