DE723095C

DE723095C - Device for measuring the torque curve of shafts over time

Info

Publication number: DE723095C
Application number: DED78732D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herwig Kress
Original assignee: HERWIG KRESS DIPL ING
Current assignee: HERWIG KRESS DIPL ING
Priority date: 1938-08-25
Filing date: 1938-08-25
Publication date: 1942-09-02

Description

Gerät zur Messung des zeitlichen Drehmomentverlaufs von Wellen Für die Messung des zeitlichen Drehmomentverlaufs von rotierenden Wellen und die Messung der durch Wellen übertragenen Leistung sind eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Verdrehung der kraftübertragenden Welle innerhalb einer bestimmten Meßstrecke gegenüber einem mitumlaufenden, aber nicht auf Drehung beanspruchten Gegenstück für die Messung herangezogen wird. Bei diesen Meßverfahren wird aus kleinen Verschiebungen auf die jeweiligen Drehmomente geschlossen.Device for measuring the torque curve of shafts over time For the measurement of the torque curve over time of rotating shafts and the measurement of the power transmitted by waves, a number of methods have become known, in which the rotation of the power-transmitting shaft is within a certain Measuring distance compared to a rotating, but not stressed on rotation Counterpart is used for the measurement. With this measurement method, small Shifts to the respective torques closed.

Zur Lösung dieses Problems auf elektrischem Wege ist versucht worden, z. B. die Kapazitätsänderung oder Induktionsänderung von Wechselstromltreisen für die Messung heranzuziehen; alle derartigen Verfahren sind jedoch äußerst störungsempfindlich, die Meßeinrichtung muß sehr oft nachgeeicht werden, und die Versuchsdurchführung ist umständlich und schwierig. To solve this problem by electrical means, attempts have been made z. B. the change in capacitance or induction change of AC travel for to use the measurement; however, all such methods are extremely sensitive to interference, the measuring device has to be recalibrated very often, and the test procedure is cumbersome and difficult.

Bei anderen Verfahren wird die Verdrehung der Welle durch unmittelbares Ritzen eines Filmstreifens mit Hilfe eines Schreibstiftes aufgezeichnet. Dies hat jedoch gegenüber den elektrischen Verfahren den Nachteil, daß die Meßergebnisse erst nach Stillsetzung der zu messenden Welle zugänglich sind, außerdem sind Scbreibstift und Film sehr empfindlich, und die Strichstärke des Schriebes setzt der Genauigkeit eine Grenze. Infolgedessen muß die Meßstrecke verhältnismäßig lang sein, um bei der quantitativen Auswertung befriedigende Genauigkeiten zu erzielen. In other methods, the shaft is rotated by direct Scratches of a film strip recorded with the help of a pen. this has However, compared to the electrical method, the disadvantage that the measurement results are only accessible after the shaft to be measured has come to a standstill; and film very sensitive, and the line width of the writing sets the accuracy a border. As a result, the measuring section must be relatively long to with the quantitative evaluation to achieve satisfactory accuracies.

Ferner sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Verdrehung mit optischen Mitteln gemessen wird; in diesem Falle wird die Meßeinrichtung jedoch sehr umfangreich und die Aufzeichnung sehr schwierig, so daß in vielen Fällen die praktische Durchführung unmöglich ist. Furthermore, methods have become known in which the rotation with optical means is measured; in this case, however, the measuring device very extensive and the recording very difficult, so that in many cases the practical implementation is impossible.

Weiterhin hat man den Versuch gemacht, die Verdrehung durch Kontaktgebung zu messen. Der wesentlichste Nachteil bei den bekannten Ausführungen dieser letzten Art besteht vor allem darin, daß rasch aneinander vorbeirotierende Kontaktstellen für die Messung herangezogen werden, die erfahrungsgemäß verhältnismäßig hohem Verschleiß und damit unzulässigen Veränderungen ausgesetzt sind. Eine einwandfreie Registrierung ist daher höchstens bei in vielen Fällen untragbar größen Meßlängen möglich. Das gleiche gilt auch, wenn die Kontaktgebung in der Weise vol-geilommen wird, daß ein Kontaktstift auf verschiedenen kollektorartig nebeneinander angeordneteii Kontaktstellen, die zu jeweils verschiedenen Stromkreisen führen, nach Maßgabe der Relativverdrehung von Kontaktstift und Kontaktstellen unter der Einwirkung des wirlienden Drehmomentes gleitet, wodurch die Verdrehung der Welle angezeigt werden soll. Furthermore, an attempt has been made to prevent the twisting by making contact to eat. The main disadvantage of the known designs of this last one The main thing is that contact points rotate rapidly past one another For the measurement, the relatively high wear is used, based on experience and are therefore exposed to impermissible changes. A flawless registration is therefore only possible in many cases with unacceptably large measuring lengths. That same also applies if the contact is made in such a way is that a contact pin is arranged next to each other like a collector on different Contact points that lead to different circuits, in accordance with the Relative rotation of the contact pin and contact points under the action of the whirling Torque slides, whereby the rotation of the shaft is to be displayed.

Das Gerät nach der Erfindung arbeitet zwar auch mit Kontaktgebung, es vermeidet jedoch die Nachteile der genannten Geräte bei der Aufnahme und Messung des zeitlichen Drehmomentverlaufs, Die Erfindung macht dabei Gebrauch von einer bekannten Einrichtung zur genauen Messung von Abständen, bei der ein Kontakt senkrecht zur Fläche des zugehörigen Gegenkontaktes bewegt wird und aus dem Maß der Bewegung bis zur Kontaktgabe auf die zu messende Länge geschlossen wird. Würde ein derartiges Gerät ohne weitere Hilfsmittel dazu benutzt, die Verdrehung einer umlaufenden ÄVelle zu bestimmen, indem die durch die Wellenverdrehung hervorgerufene Abstandsänderung zweier Teile bestimmt würde, so würde eine Anzeige des zeitlichen Verlaufs der Verdrehung nicht möglich sein. Diese Tatsache ist deshalb besonders ungünstig, weil die Verdrehung der Welle über einen Umlauf nicht konstant ist und demnach nur der Höchstwert angezeigt werden könnte. The device according to the invention also works with contacting, however, it avoids the disadvantages of the devices mentioned in terms of recording and measurement of the torque curve over time, the invention makes use of a known device for the precise measurement of distances in which a contact is perpendicular is moved to the surface of the associated mating contact and from the amount of movement until contact is made about the length to be measured. Would be such a thing Device used without further aids to twist a rotating wave to be determined by the change in distance caused by the shaft rotation two parts were determined, an indication of the temporal course of the rotation not possible. This fact is particularly unfavorable because of the twist of the wave is not constant over one revolution and therefore only the maximum value is displayed could be.

Durch die Erfindung wird nun die bekanne Kontakteinrichtung in einer derartigen Form bei der Verdrehungsmessung angewandt, daß auch der zeitliche Verlauf der Verdrehung aufgezeichnet werden kann. With the invention, the known contact device is now in a such a shape used in the twist measurement that also the time course the rotation can be recorded.

Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen die Verdrehung der Welle für jede Umdrehung im wesentlichen gleichmäßig verläuft. Es werden dabei Anzeigeverfahren benutzt, die bei unter entsprechenden Voraussetzungen arbeitenden Geräten, z. B. bei Druckindikatoren, bereits bekannt sind.This takes advantage of the fact that with constant operating conditions the rotation of the shaft is essentially uniform for each revolution. Notification procedures are used that are available under the appropriate conditions working devices, e.g. B. with pressure indicators, are already known.

Entsprechend dem eingangs wiedergegebenen Stand der Technik geht die Erfindung von einem Gerät zur Messung des zeitlichen Drehmomentverlaufs von umlaufenden Wellen aus, bei dem die Verdrehung der kraftübertragenden Welle innerhalb einer bestimmten Meßstrecke relativ zu einem mitumlaufenden, aber nicht auf Drehung beanspruchten Gegenstück zur Messung herangezogen wird und bei dem die Messung der Verdrehung durch Öffnen und Schließen einer mit der Welle sich drehenden Kontaktstelle erfolgt. Die Erfindung besteht darin, daß bei dem vorgenannten Gerät als Meßgröße die Drehung einer Gewindespindel benutzt wird, welche den einen der beiden Teile der aus Kontaktstift und Blattfeder bestehenden Kontakteinrichtung trägt, und daß außerdem der Zeitpunkt der Kontaktgebuiig bzw. UTn terbrechung festgestellt wird. According to the state of the art presented at the beginning the invention of a device for measuring the torque curve over time rotating shafts, in which the rotation of the power-transmitting shaft within a certain measuring section relative to a rotating one, but not on rotation claimed counterpart is used for the measurement and in which the measurement of the Rotation by opening and closing a contact point rotating with the shaft he follows. The invention consists in that in the aforementioned device as a measured variable the rotation of a threaded spindle is used, which is one of the two parts the contact device consisting of contact pin and leaf spring carries, and that In addition, the time of the contact or interruption is determined.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 2 bis 4 gegeben. Further refinements of the invention can be found in claims 2 to 4 given.

Die Abb. I zeigt ein Ausführungsbeispicl des Erfindungsgegenstandes im Schnitt tt und die Abb. ta dasselbe Beispiel in der Ansicllt von oben. Abb. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des an sich bekannten Au fzeichenvorgan ges. Fig. I shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention in section tt and Fig. ta the same example viewed from above. Fig. 2 shows schematically a device for performing the per se known recording process total

Auf der Welle W, deren Drehmoment gemessen werden soll, ist in an sich bekannter Weise im Meßquerschnitt I ein Rohr R l)efestigt, mit dem gemäß der vorliegenden Erfindung der zu Masse ableitende Kontaktstifts starr verbunden ist. Im lkIeßquerschnitt II ist das Gegenstück durch den Gewindeträger G mit der Welle Tt starr verhunden. Das Gegenstück besteht u. a. aus dem Gewindeträger G, der Spindel S, der Blattfederauflage A1 und der BlattfederB,. die als Kontaktstelle dient. Überschreitet das durch die Welle W übertragene Drehmoment einen bestimmten Wert, der durch die Lage der Blattfederebene relativ zum Stift K, gegeben ist, so wird durch die Berührung des Kontaktstiftes K1 mit der Blattfeder B1 ein Stromkreis E geschlossen, durch den z. B. eine Glimmlampe Q zum Aufleuchten gebracht werden kann. Wird durch Antreiben des Zahnrades Z die Spindel S im Gewindeträger G um einen kleinen Betrag gedreht, so verschiebt sich die Auflage in Richtung der Spindelachse, und für die Kontaktgehung ist ein der Verdrehung des Zahnrades Z entsprechendes kleineres bzw. größeres Drehmoment erforderlich. Durchläuft die Auflage A1 und damit die Blattfeder B1 durch Drehung des Zahnrades gleichförmig alle möglichen Stellungen, die Drehmomente Md = 0 bis Md = Md n,,x entsprechen, so kanl bei gleichzeitiger proportionaler Ablenkung des Lichtstrahles der Glimmlampe Q über einen Drehspiegel D und eine LinseL auf eine mit lichtempfindlichem Papier bespannt Trommel T, die mit der zu indizierenden Welle synchron läuft, ein aus einzelnen Strichen zusammengesetztes Diagramm aufgenommen werden, wobei die Endpunkte der einzelnen Striche den zeitlichen Drehmomentverlauf darstellen. Infolge der stroboskopischen Wirkungsweise ist das Verfahren nur anwendbar, wenn Beharrungszustand vorliegt. In is on on the shaft W whose torque is to be measured in a known manner in the measurement cross section I a tube R l) efestigt, with which according to the present invention is rigidly connected to the grounding contact pin. In the cross-section II is the counterpart through the thread carrier G with the shaft Tt rigidly wounded. The counterpart consists inter alia. from the thread carrier G, the spindle S, the leaf spring pad A1 and the leaf springB ,. which serves as a contact point. Exceeds the torque transmitted through the shaft W has a certain value that is determined by the The position of the leaf spring plane relative to the pin K is given, then the contact of the contact pin K1 with the leaf spring B1 a circuit E is closed, through the z. B. a glow lamp Q can be made to light up. Is driven by of the gear Z the spindle S in the thread carrier G rotated by a small amount, so the support moves in the direction of the spindle axis, and for the contact is a smaller or larger torque corresponding to the rotation of the gear Z. necessary. Passes through the support A1 and thus the leaf spring B1 by rotation of the gear uniformly all possible positions, the torques Md = 0 to Md = Md n ,, x correspond, so kanl with simultaneous proportional deflection of the Light beam of the glow lamp Q via a rotating mirror D and a lens L to a drum T covered with photosensitive paper, the one with the shaft to be indexed runs synchronously, a diagram composed of individual lines recorded where the end points of the individual lines represent the torque curve over time represent. Due to the stroboscopic mode of operation, the method can only be used when there is steady-state.

Ist die Blattfeder B1 in Ruhestellung, insbesondere in der Nähe der Kontalststiftaussparung in der Auflage AX, ihrer Auflagefläche genau angepaßt, so lassen sich ohne Schwierigkeiten kleine Verschiebungen des Kontaktstiftes relativ zur Auflagefläche 1000 fach vergrößert aufzeichnen. Das bedeutet, daß man mit wesentlich kleineren Meßstrecken auskommt wie bei anderen bisher bekannten Verfahren für die Drehmomentmessung. Außerdem hat man den Vorteil der elektrischen Übertragung der Meßergebnisse, wodurch diese jederzeit zugänglich sind. Darüber hinaus ist bei dem Meßverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung eine einwandfreie und unverändert bleibende Eichung möglich, die wie folgt selbsttätig vorgenommen werden kann: Durch den isolierten, mit der WelleW fest verbundenen Kontaktstift 1C2 und die Blattfeder B2, die mit der Blattfeder Bt in Serie geschaltet ist, wird der Stromkreis, durch den die Glimmlampe betätigt wird, unterbrochen, wenn die Stellung der Auflage A1 bzw. der Blattfeder Bt dem Drehmoment Md = o entspricht. Dadurch ist auf dem Diagranim die Ordinate für Md = o gegeben. If the leaf spring B1 is in the rest position, especially in the vicinity of the Kontalststiftausschnitt in the support AX, exactly adapted to its support surface, like this can be without Difficulties in small displacements of the contact pin Record 1000 times enlarged relative to the support surface. That means that one makes do with much smaller measuring sections than with other previously known methods for torque measurement. There is also the advantage of electrical transmission the measurement results, making them accessible at all times. In addition, at the measuring method according to the present invention a perfect and unchanged Permanent calibration possible, which can be carried out automatically as follows: Through the insulated contact pin 1C2 firmly connected to the shaft W and the leaf spring B2, which is connected in series with the leaf spring Bt, is the circuit through the glow lamp is operated, interrupted when the position of the support A1 or the leaf spring Bt corresponds to the torque Md = o. This is on the diagranim the ordinate is given for Md = o.

Soll ein Drehmomentverlauf aufgenommen werden, bei dem auch negative Drehmomente auftreten, so ist die Nullstelle der Kontaktstelle KJB, auf einen entsprechend größeren negativen Drehmomentwert zu verlegen.If a torque curve is to be recorded, which is also negative Torques occur, the zero point is the contact point KJB, on a correspondingly relocate larger negative torque value.

Außerdem wird der Stromkreis E der Glimmlampe Q durch schmale Eichkontakte, im Ausführungsbeispiel in der Auflage A1 und den an der Welle W mittels Halter 1 befestigten Kontaktstift k3, während der Diagrammaufnahme in Abständen, die der Verdrehung von W gegen R proportional sind, geschlossen. Dadurch werden in das Diagramm während der Aufnahme selbsttätig Eichlinien eingezeichnet, so daß es auch quantitativ genau auswertbar wird.In addition, the circuit E of the glow lamp Q is controlled by narrow calibration contacts, in the exemplary embodiment in support A1 and that on shaft W by means of holder 1 attached contact pin k3, during the diagram recording at intervals that the Rotation of W against R are proportional, closed. This will bring up the chart automatically drawn calibration lines during the recording, so that it is also quantitative can be precisely evaluated.

Die Aufzeichnungsgenauigkeit läßt sich bei gegebener Diagrammbreite in vielen Fällen noch wesentlich steigern, wenn man den Ordinatenmaßstab im aufgezeichneten Diagramm zwischen Md = , mi1 und Md = zus ammen drängt. The recording accuracy can be reduced with a given diagram width in many cases it can be increased significantly if one uses the ordinate scale in the recorded Diagram between Md =, mi1 and Md = pushes together.

Der Antrieb des Zahnrades Z in beiden Drehrichtungen der Spindel S kann durch ein an sich bekanntes magnetisch wirkendes Doppelratschwerk erfolgen, das von außen her zu betätigen ist. In Verbindung mit einem Zählwerk, das durch das Ratschwerk gleichzeitig mit der Drehung der Spindel S betätigt wird, kann die jeweilige Stellung der Blattfeder Bt relativ zur Nullstellung jederzeit festgestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Diagrammaufnahme, z. B. durch stroboskopische Beobachtung der Glimmlampe oder durch eine gleichwertige elektrische Schaltung der Glimmlampe bzw. des Anzeigegerätes, den Verlauf des Drehmomentes abhängig von der Zeit punktweise zu messen oder z. B. durch Ablesung der Ausschläge eines trägen Amperemeters bei verschiedenen Einstellungen des Gerätes das mittlere Drehmoment zu ermitteln. The drive of the gear Z in both directions of rotation of the spindle S can be done by a known magnetically acting double ratchet mechanism, that can be operated from the outside. In conjunction with a counter that by the ratchet is operated simultaneously with the rotation of the spindle S, the respective position of the leaf spring Bt determined relative to the zero position at any time will. In this way it is possible, without recording a diagram, e.g. B. by stroboscopic Observation of the glow lamp or an equivalent electrical circuit of the Glow lamp or the display device, the course of the torque depends on the Time to measure point by point or z. B. by reading the deflections of a sluggish Ammeter the mean torque for different settings of the device to investigate.

Zur Schonung der Kontaktstellen an den Stiften und Blattfedern und zur Steigerung der Genauigkeit wird man zweckmäßigerweise zur leistungslosen Steuerung des aufzeichnenden Organs, z.B. der Glimmlampe, durch ein Relais übergehen. An Stelle der Glimmlampe als aufzeichnendes Organ kann jede andere für derartige Registrierungen übliche Vorrichtung treten. To protect the contact points on the pins and leaf springs and to increase the accuracy, it is expedient to use the powerless control of the recording organ, e.g. the glow lamp, override by a relay. Instead of the glow lamp as a recording organ can be any other for such registrations usual device kick.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring the torque curve over time of rotating shafts in which the twisting of the power transmitting shaft within a certain measuring section relative to a rotating one, but not on rotation claimed counterpart is used for the measurement, and in which the measurement the rotation by opening and closing a contact point rotating with the shaft takes place, characterized in that the rotation of a threaded spindle is used as the measured variable (S) is used, which is one of the two parts of the contact pin (K) and Leaf spring (Bt) existing contact device carries, and that also the time the contact or interruption is determined.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the rotation the spindle (S) is operated from the outside by a magnetic double ratchet mechanism is, wherein the double ratchet acts at the same time on a counter that the indicates the respective position of the leaf spring (Bl) relative to the contact pin (I).

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that means a second contact point by breaking or closing a circuit a reference line is established at a certain position of the spindle (S).

4. Apparatus according to claim I to 3, characterized in that for recording of calibration lines with certain rotations of the spindle (S) and thus with certain Displacements of the contact parts against each other - a circuit is closed.