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Einrichtung zur Bestimmung von Torsionsschwingungen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur- Ermittlung von Torsionsschwingungen, insbesondere
- in Flugmotorwellen o. dgl. Es sind Prüfeinrichtungen, sogenannte Torsiographen,
zur Bestimmung von Torsionsschwin.gungen umlaufender Wellen bekannt, bei denen die
auf diese Schwingungen zu prüfende Welle mit einer leichten Riemenscheibe verbunden
ist, die elastisch wiederum eine mit großer Schwungmasse versehene Welle antreibt.
Bei Auftreten von Torsionsschwingungen der Welle werden die zwischen. der gleichförmig
bewegten Welle mit großer Schwungmasse und der leichten Riemenscheibe entstehenden
relativen Winkeländerungen von dieser mit Hilfe elektrisch oder mechanisch betätigter
Anzeige- oder Schreibgeräte angezeigt bzw. aufgeschrieben. Dadurch kann das Erreichen
der kritischen Torsionsdrehzahl der Welle festgestellt werden.
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Andererseits sind Einrichtungen zur Bestimmung der Torsion von Eisenstäben
bekanntgeworden, bei denen der zu untersuchende Stab den Kradtlinienschluß eines
Eisenjoches bildete, das nach Art des bekannten Magnetisierungsapparates nach K
ö psel ein Drehspulsystem enthält. Wenn der eine Stab verdreht wird, so ändert sich
seine magnetische Leitfähigkeit und dementsprechend auch der Ausschlag des Drehspulsvstems.
Um bei unbelastetem Stab den Ausschlag Null zu erhalten, muß dieser durch genaues
Einregeln einer Hilfsmagnetisierung kompensiert werden. Infolgedessen wird die Torsionsmessung
von Änderungen der Hilfsmagnetisierung abhängig. Außerdem ist diese Einrichtung
zur Messung von Torsionsschwingungen in Flugmotorwellen nicht geeignet, .da die
Drehspule den schnellen Schwingungen, die bei derartigen Wellen auftreten, nicht
folgen könnte.
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Eine besonders einfache Anordnung zum Messen von Drehschwingungen
wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der in axialer Richtung permanent
magnetische oder elektrisch magnetisierte Teil der Welle von einer Induktionsspule
umgeben ist, in der bei Torsionsschwingungen Wechselströme induziert werden, die
einem elektrischen Anzeige-oder Schreibgerät zugeführt werden.
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Es ist weiter vorgeschlagen worden, zur Bestimmung von Torsionsschwingungen
einer Welle dieser einen sie in axialer Richtung durchfließenden Wechselstrom zuzuführen,
durch den in der Welle ein zirkulares Wechselfeld entsteht. Bei der Verdrehung der
Welle entsteht infolge des sogenannten umgekehrten Wiedemann-Effektes eine axiale
Feldkomponente, durch die in einer die Mitte der Achse umgebenden Drahtspule Wechselströme
induziert werden. Dieses Verfahren
hat den Nachteil, daß eine dauernde
Stromzufuhr gleichbleibender Stärke zu den Enden der Welle erforderlich "ist, was
infolge der verhältnismäßig hohen erforderlichen Stromstärke besonders während des
Laufes der Welle große technische Schwierigkeiten mit sich bringt. Demgegenüber
ist es bei dem Gegenstand der Erfindung im allgemeinen ausreichend, mit dem remanenten
Magnetismus zu arbeiten, so daß- eine besondere Stromquelle konstanter Stärke während
des Betriebes nicht erforderlich ist.
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Eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
z stellt die von einem Motor 2 angetriebene Welle dar. Über die Welle ist eine Meßspule
3 .geschoben, welche sich in Ruhe befindet und deren Enden über die Leitungen q.
mit einem Anzei,ge-bzw. einem Schreibgerät 5 verbunden sind. Die Welle r besteht
entweder ganz oder an dem in der Spule 3 befindlichen Teil aus ferromagnetischem
Material.
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Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Einrichtung .ist folgende:
Wird der Welle r oder dem sich in der Spule 3 befindlichen Teil eine remanente Magnetisierung
oder eine Vormagnetisierung z. B. mittels einer punktiert dargestellten stromdurchflossenen
Hilfsspule 6 erteilt, so entstehen bei Auftreten von Torsionsschwingungen der Welle
Magnetisierungsänderungen. Diese induzieren in der Meßspule 3 Wechselströme, die
das Anzeige- bzw. Schreibgerät betätigen. Falls .die Frequenz der gefährlichen Torsionsschwingun.gen
im voraus bekannt ist, kann als Anzeigegerät seiner großen Empfindlichkeit wegen
vorteilhaft ein Vibrationsgalvanometer benutzt werden. Während des Laufes des Motors
wird -dabei eine in bezug auf die Torsion kritische Drehzahl dadurch angezeigt,
daß der Ausschlag des Anzeigegerätes ein Maximum durchläuft. Die Drehzahl muß dann
erhöht bzw. erniedrigt werden. Auf diese Weise läßt sich ein schädliches Arbeiten
bei kritischen Drehzahlen, das sehr leicht den Bruch der Welle zur Folge haben kann,
vermeiden.
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Wenn mit remanenter Magnetisierung der Welle gearbeitet wird, kann
diese gelegentlich - etwa .bei Überholungen des Motors -erneuert werden. Besonders
vorteilhaft ist die an sich bekannte Anbringung einer optischen oder akustischen
Signalvorrichtung, beispielsweise eines Weckers 7, .dessen Stromkreis vom Zeiger
des Anzeigegerätes 5 bei Eintreten der kritischen Drehzahl geschlossen wird. Sofern
die Welle oder ein sonstiger Körper, dessen Torsionsschwingungen festgestellt werden
sollen, nicht aus ferromagnetischem Material besteht, werden für die Beeinflussung
der Induktionsspule entsprechende Teile aus solchem Material mit dem Körper derart
verbunden, daß sie an dessen Torsionsschwingungen teilnehmen. Man kann beispielsweise
auf die Wellen rohrförmige Eisen-oder Stahlkörper aufsetzen und an den Enden damit
fest, z. B. durch Verschraubung, verbinden. Derartige Anordnungen empfehlen sich
auch bei Stahlwellen, indem auf diesen Körper aus.besonders stark für Torsionen
empfindlichen magnetischem Material angeordnet werden.