DE737393C - Test stand for crankshafts - Google Patents
Test stand for crankshaftsInfo
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
Description
Prüfstand für Kurbelwellen Kurbelwellen wurden bisher in der Weise geprüft, daß man die Kurbelwelle im Motor unter der normalen Betriebslast laufen ließ.Test bench for crankshafts Crankshafts were previously made in the way checked that the crankshaft in the engine can run under normal operating load let.
Dabei besteht die Gefahr, daß insbesondere bei Neukonstruktionen unerwarteterweise Brüche und damit schwere Schäden am Motor auftreten können. Zur Vermeidung solcher Vorgänge ist es üblich geworden, eine einzelne Kröpfung der Kurbelwelle auf die Verdreh- und Biegehaltbarkeit getrennt in sog. Schwingungsprüfständen zu untersuchen, wobei aber die Kröpfung stillsteht und nicht wie im Motor in Lagern umläuft.There is a risk that unexpectedly, especially in the case of new designs Breakages and thus serious damage to the engine can occur. To avoid such It has become common to have a single crank on the crankshaft operations To examine torsional and bending strength separately in so-called vibration test stands, but the crank stands still and does not rotate in bearings as in the motor.
Es ist ferner bekannt, ganze Kurbelwell;en in ähnlich arbeitenden Pulsatoren auf Verdreh- und Biegedauerhaltbarkeit zu untersuchen. Mit diesen Prüfmethoden wird die Dauerhaltbarkeit gegen Verdrehen und Ble gung festgestellt, dagegen nicht das Verhalten der Welle unter den Einbauverhältnissen im Motor, und zwar bezüglich der Laufeigen schaften, Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen und der Wirkung von Schwingungen. It is also known to use whole crankshafts in similar working To examine pulsators for torsional and bending durability. With these test methods the durability against twisting and bleeding is determined, but not the behavior of the shaft under the installation conditions in the engine, namely with regard to the running properties, bending and torsional loads and the effect of Vibrations.
Ein weiterer gewichtiger Nachteil des Prüfens von Kurbelwellen im Motor besteht darin, daß sich die Prüfung auf sehr lange Zeit erstrecken muß, um ein Bild über das Verhalten der Welle bei längerer Betriebszeit zu gewinnen. Another major disadvantage of testing crankshafts in the Motor consists in that the test must extend over a very long time in order to to get a picture of the behavior of the shaft during long periods of operation.
Diese Nachteile werden beim Prüfen von Kurbelwellen auf dem erfindungsg,emäßen Prüfstand vermieden. Zur Erreichung einer dynamischen Prüfbelastung, die den Gesamtverlauf des Indikatordiagramms der entsprechenden Krrftmaschine nachahmt, ist bei dem neuen Prüfstand lerfindungs,gemäß lein mit dem seinen Prüflingsende zu verbindender Kraftspeicher angeordnet, der mit seinem anderen Ende kraftschlüssig mit einem Nockentrieb in Verbindung steht, bei dem die Außenbahn der Nockenscheibe bzw. These disadvantages are when testing crankshafts on the erfindungsg, emäß Test bench avoided. To achieve a dynamic test load that covers the overall course of the indicator diagram of the corresponding power machine is with the new one Test stand lerfindungs, according to lein to be connected to the test piece end energy storage arranged, which with its other end frictionally with a cam drive in Connection is in which the outer track of the cam disc resp.
-scheiben dem Kraftverlauf des Jeweiligen Indikatordiagramms der einzelnen Zylinder angepaßt ist.-discs the force curve of the respective indicator diagram of the individual Cylinder is adapted.
Hierdurch wird erreicht, daß eine wird lichkeitsgetreue Wiedergabe aller Kraftvorgänge der Kraftmaschine möglich ist. Es kann somit das Verhalten der Kurbelwelle sowohl bezüglich ihrer Dauerhaltbarkeit, insbesondere gegen Verdrehschwingungen, als auch bezüglich der Laufeigenschaften des Werkstoffes unter ,den normalen Betriebsbedingungen ermittelt werden. Die Triebwerksteile des erfindungsgemäßen Prüfstandes sind so stark bemessen, daß bei Zubruchgehen der Kurbelwelle keine anderen Teile gefährdet sind oder beschädigt werden. This ensures that a reproduction that is true to reality is achieved all force processes of the engine is possible. It can thus change the behavior of the Crankshaft both in terms of its durability, in particular against torsional vibrations, as well as with regard to the running properties of the material under normal operating conditions be determined. The engine parts of the test stand according to the invention are like this strong dimensioned so that if the crankshaft breaks no others Parts are endangered or damaged.
Ein weiterer gewichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Prüfstandes ist seine gute Verwendbarkeit auch zum Prüfen von Kurbelwellen höchster Gestaltfestigkeit. Das Prüfen von Kurbelwellen für Schiffsdieselmotoren, Hochdruckkompressoren, -pumpen, Gasmotoren, Flugzeugmotoren usw. scheiterte bisher an den erheblichen Kosten oder den Gefahrenmomenten bei Brüchen in der Kraftmaschine. Demgegenüber gestattet der erfindungsgemäße Prüfstand ein einwandfreies Untersuchen von maßstäblich verkleinerten Kurbelwellen unter den Belastungen der Kraftmaschine einschließlich aller zusätzlichen Aggregatmassen. Bei entsprechender Vermin derung der äußeren Belastungen sind die Beanspruchungen in der verkleinerten Modellwelle ebenso groß wie in der Origifnaltvelle. Another major advantage of the test stand according to the invention is its good usability for testing crankshafts with the highest structural strength. Testing of crankshafts for marine diesel engines, high pressure compressors, pumps, Gas engines, aircraft engines, etc. have so far failed because of the considerable costs or the dangerous moments in the event of breaks in the prime mover. In contrast, the test stand according to the invention a proper examination of scaled down Crankshafts under the loads of the prime mover including any additional Aggregate masses. With a corresponding reduction in external loads, the The stresses in the scaled-down model wave are just as great as in the original wave.
Diese Art des Prüfens bedeutet nicht nur eine ganz Xerhebliche Ersparnis an Kosten für die Anfertigung der Gußmodelle, sondern besitzt außerdem den Vorteil eines zeitlichen Verkürzens der Durchführung, weil Modellwellen wesentlich schneller anzufertigen sind als Kurbelwellen in Original größe.This type of checking not only means a very substantial saving at the cost of making the cast models, but also has the advantage a shortening of the execution time, because model waves are much faster are to be made as original size crankshafts.
Bei dem neuen Prüfstand wird erfindungsgemäß die potentielle Energie des Kraft. speichers bis zur Bruchlast der Kurbelwelle gesteigert. Hierdurch kann das Verhalten der zu prüfenden Kurbelwelle hinsichtlich ihrer Dauelllaltbarkeit und der Laufeigenschaften des WerlistofiFes unter den bis zur Bruchlast gesteigerten Betriebsbedingungen festgestellt werden. In the new test stand, according to the invention, the potential energy is of power. memory up to the breaking load of the crankshaft. This can the behavior of the crankshaft to be tested with regard to its durability and the running properties of the WerlistofiFes under the increased up to the breaking load Operating conditions are determined.
Besonders vorteilhaft wird der Prüfstand in der Weise durchgebildet. daß zur Erzeugung von den im Kurbeltrieb der Kraftmaschine auftretenden Massenkräften entsprechenden Belastunglen die bewegten Teile des Prüfstandes verwendet werden. Hierdurch ist man in der Lage, als meßbare Ersatz. kräfte für die Gaskräfte Druckmittel und für die bewegten Massen die bewegten Teile des Prüfstandes' zu verwenden. The test stand is particularly advantageously designed in this way. that to generate the inertial forces occurring in the crank mechanism of the engine The moving parts of the test stand can be used with appropriate loads. This enables one as a measurable substitute. forces for the gas forces pressure medium and to use the moving parts of the test stand for the moving masses.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Prüfstand in der Weise durch gebildet, daß die an den Kröpfungen der zu prüfenden Kurbelwelle angreifenden Pleuelstangen mit ihrem freien Ende an Schwisnghebeln gelagert sind und sich je gegen eine Stirnfläche der Kraftspeicher abstützen, die ihrerseits mittels eines Parallelogrammgestänges in gleicher Ebene wie die Schwing hebel gelagert sind und sich mit ihrer relativ zur vorderen verschiebbaren hinteren Stirnfläche gegen die Bahn der umlaufenden Nocken abstützen. Die Betriebsverhältnisse der Kurbelwelle in der Kraftmaschine sind somit bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand durch die grundsätzliche Beibehaltung der Triebwerksform weitgehend nachgebildet. According to a further feature of the invention, the test stand is in the Way formed by that attacking the crankshafts of the crankshaft to be tested Connecting rods are mounted with their free end on rocking levers and each support against an end face of the energy storage device, which in turn by means of a Parallelogram linkage are stored in the same plane as the rocker arm and with their relative to the front slidable rear face against the Support the path of the rotating cams. The operating conditions of the crankshaft in the engine are thus in the test stand according to the invention by the fundamental Maintaining the engine shape largely reproduced.
Der Prüfstand zeichnet sich durch äußerst einfache Durchbildung aus. Er kann in allen Triebwerksteilen so zugänglich ausgeführt werden, daß durch Anbringen von geeigneten Feindehnungsmeßgeräten die unter- den verschiedenen Belastungen sich einsteilenden Formänderungen der Kurbelxvelle sowohl beim Stillstand statisch als auch bei den verschiededenen Betriebsumdrehungszahlen dynamisch gemessen und damit die Ausbildung des Span-Ilungszustandes in Abhängigkeit von der Belastungsart und der Größe der Belastung und in Beziehung zur Form der Kurbelwdle vermittelt werden können. The test stand is characterized by its extremely simple design. It can be made so accessible in all engine parts that by attaching it of suitable fine strain gauges the different loads defining changes in shape of the crank shaft both statically and at a standstill also measured dynamically at the various operating speeds and thus the formation of the state of the chip depending on the type of load and the size of the load and in relation to the shape of the crankshafts can.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Prüfstan des sind die Kraftspeicher in Längs- und Querrichtung verschiebbar angeordnet. Hierdurch kann die gleiche Prüfvorrichtung für die verschiledensten Ausführungsformen bzw. According to a particularly expedient embodiment of the invention In the test stand, the energy storage devices are arranged to be displaceable in the longitudinal and transverse directions. As a result, the same test device can be used for the most varied of embodiments respectively.
Größen der Kurbelwelle Anwendung finden.Sizes of the crankshaft apply.
Mit Vorteil sind die Kraftspeicher als Federn ausgebildet, wobei deren potentielle Energie durch den höchsten Zylinderdruck bestimmt ist. Die Anwendung dieser Druckfedern hat den weiteren Vorteil. daß die Federn gegen stärkere oder umgekehrt schwä. aller ausgewechselt werden können oder durch Verändern der Federlänge die Federspannung eingestellt werden kann, um so dem jeweiligen Prüfling angepaßt zu werden. The energy accumulators are advantageously designed as springs, with whose potential energy is determined by the highest cylinder pressure. The application this compression spring has the further advantage. that the springs against stronger or vice versa black all can be replaced or by changing the length of the spring the spring tension can be adjusted so as to be adapted to the respective test item to become.
Schließlich sind erfindungsgemäß die einzelnen Lager für die zu prüfende Kurbelwelle gegeneinander versetzbar angeordnet. Finally, according to the invention, the individual bearings are for the to be tested Crankshaft arranged offset against each other.
Hierdurch können Abweichungen in der Kurbelwellenachse, die durch Abnutzung der l,agerschalenfütterung oder durch ungenaue Montage in der Praxis zustande kommen, hervorgebracht und deren Einfluß auf die Formänderung gemessen werden.This can cause deviations in the crankshaft axis Wear of the oil shell lining or inaccurate assembly in practice come, produced and their influence on the change in shape measured.
Die Nockenwelle läuft mit der gleichen oder z. B. der halben Umdrehungszahl der Kurbelwelle, je nachdem das Indikatordiagramm bei jeder Kurbelumdrehung oder jeder zweiten zustande kommt. Zweckmäßigerweise läuft die Kurbelwelle im Sinne des Uhrzeigers und die Nockenwelle entgegengesetzt hierzu um. The camshaft runs with the same or z. B. half the speed of the crankshaft, depending on the indicator diagram for each crank revolution or every second comes about. Appropriately, the crankshaft runs in the sense of Clockwise and the camshaft in the opposite direction.
In den Abbildungen ist der Prüfstand gemäß der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Abb. 1 die Seitenansicht eines Prüfstandes für eine dreikröpfige, zweimal gelagerte Kurbelwelia einer Hochdruckwasserpumpe, Abb. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Abb. r. In the figures, the test stand according to the invention is for example illustrated. Fig. 1 shows the side view of a test stand for a three-person, Twice-mounted crank welia of a high pressure water pump, Fig. 2 is a top view on the device according to Fig. r.
Die Kurbeiwellea besitzt drei um 1200 zueinander versetzte Kröpfungenal. a2, a3 und ist in den beiden Lagern bl, b2 gelagert. Die Welle a wird von einem Elektromotor c über die Vorgelegewelle d und das Schwungrad e angetrieben. An den Kröpfungen a1, a2, a3 greifen Pleuelstangen f1, /2, /3 an, die an Schwinghebeln g1, g2, g5 befestigt sind. Diese Schwinghebel sind in Festlagern h1, h2, h3 gelagert und mit austauschbaren Zusatzmassen i1, i2, i3 versehen. In dem gabelförmigen Kopf der Pleuelstangen f1, f2, f3 sind Rollen k1, k2, k3 angeordnet. The Kurbeiwellea has three crankings offset from one another by 1200. a2, a3 and is stored in the two bearings bl, b2. The wave a is driven by an electric motor c via the countershaft d and the flywheel e. Connecting rods f1, / 2, / 3, which are attached to rocker arms, attack the crankings a1, a2, a3 g1, g2, g5 are attached. These rocker arms are mounted in fixed bearings h1, h2, h3 and provided with exchangeable additional masses i1, i2, i3. In the forked head the connecting rods f1, f2, f3 are rollers k1, k2, k3.
In der Schwingungsebene der Kröpfungen a1, a2, a3 sind als Federgehäuse ausgebildete Kraftspeicher l1, l2, l3 vorgeschen, in denen Druckfedern m1, m2, m3 untergebracht sind. In dem den Kröpfungen a1, a2, a3 zugelegenen Ende der Federgehäuse l1, 12, t3 ist ein kolbenförmiger, im Federgehäuse l1, l2, l3 verschiebbarer und auf die Druckfeder m1, m2, m3 einwirkender Federteller n1, n2, n3 angeordnet, gegen den die Rollen k1, k2, k3 der Pleuelstangen f1, f2, f3 anliegen. Das geschlossene Gegenende der Federgehäuse l1, l2, l3 trägt je eine Gegenrolle o1, o2, o3, die sich auf der Bahn von Nocken p1, p2, p3 abwälzen. In the oscillation plane of the cranks a1, a2, a3 are used as a spring housing trained energy stores l1, l2, l3 are provided, in which compression springs m1, m2, m3 are housed. In the end of the spring housing facing the crankings a1, a2, a3 l1, 12, t3 is a piston-shaped, in the spring housing l1, l2, l3 and displaceable Spring plate n1, n2, n3 acting on the compression spring m1, m2, m3 arranged against the rollers k1, k2, k3 of the connecting rods f1, f2, f3 are in contact. The closed one Opposite end of the spring housing l1, l2, l3 each carries a counter roller o1, o2, o3, which roll on the path of cams p1, p2, p3.
Das Federgehäuse l1, l2, l3 ist in Doppelparallellenkern q1, q2, q3 schwingbar befiestigt, die ihrerseits in Festlagern r1, r2, r3 gelagert sind.The spring housing l1, l2, l3 is in double parallel links q1, q2, q3 attached swingably, which in turn are mounted in fixed bearings r1, r2, r3.
Die Länge der Schwinghebel g1, g2, g3 und die der Lenker q1, q2, q3 wird im Zusammenhang mit dem Hub der Ktirbehvelle a und der Länge der Pleuelstangen f1, /2, /3 so gewählt, daß der Pfeil der Schwingungsbögen nur wenig von der Geraden des Kolbenweges der Hochdruckpumpe abweicht.The length of the rocker arm g1, g2, g3 and that of the link q1, q2, q3 is related to the stroke of the Ktirbehvelle a and the length of the connecting rods f1, / 2, / 3 chosen so that the arrow of the oscillation arcs only slightly from the straight line the piston travel of the high pressure pump deviates.
Die Nocken p1, p2, p3 sind auf der Nockenwelle s entsprechend der Versetzung der Kurbelkröpfungen a1, a2, a3 zueinander um 120° versetzt angeordnet. Dler Antrieb der in den Lagern t gelagerten Nockenwelle s erfolgt von der Vorgelegewelle d aus unter Zwischenschalten von Kegelräderpaaren u1, u2, die durch eine Zwischenwelle v miteinander verbunden sind. Die Anordnung ist hierbei so getropfen, daß die Kurbel- und Nockenwelle im gleichen Takt und im leinander entgegengesetzten Sinne umlaufen. The cams p1, p2, p3 are on the camshaft s according to the Offset of the crank throws a1, a2, a3 arranged offset from one another by 120 °. The camshaft s mounted in the bearings t is driven by the countershaft d from with the interposition of pairs of bevel gears u1, u2, which are driven by an intermediate shaft v are interconnected. The arrangement is so dripping that the crank and camshaft rotate in the same cycle and in opposite directions.
Die Lager b1, b2 der Kurbelwelle a, die Festlager h1, h2, h3 der Schwinghebel g1, g2, g3, die Festlager r1, r2, r3 der Lenker q1, q2, q3 und die Lager t der Nockenwelle s sind in geeigneter Weise, beispielsweise auf einer gemeinsamen Aufspannplatte, angeordnet. The bearings b1, b2 of the crankshaft a, the fixed bearings h1, h2, h3 of the Rocker arms g1, g2, g3, the fixed bearings r1, r2, r3 of the links q1, q2, q3 and the Bearings t of the camshaft s are in a suitable manner, for example on a common Clamping plate, arranged.
Bei der Hochdruckpumpe verläuft die Spannungslinie im Indikatordiagramm praktisch als Konstante unter dem Höchstdruck. Vorteilhaft wird die Vorspannung der Druckfeder nach dem größten Zylinder- bzw. I(olbendruck bestimmt. Die Änderung der Federspannung entsprechend dem Druckverlauf des Indikatordiagramms wird durch die Nockenform hervorgerufen. In Verbindung mit den Verschiebungswegen der Rolle k1, k2, k3 und der Gegenrolle o1, °2, 0 ergibt sich die Bahnkurve der Nocken p1, P2, p, die annähernd als Kreisbogen unter exzentrischer Versetzung zur Mitte der Welle s verläuft. In the case of the high pressure pump, the voltage line runs in the indicator diagram practically as a constant under the maximum pressure. The preload is advantageous the compression spring is determined by the greatest cylinder or piston pressure. The change the spring tension according to the pressure curve of the indicator diagram is given by caused the cam shape. In connection with the displacement paths of the role k1, k2, k3 and the counter roller o1, ° 2, 0 results in the trajectory of the cams p1, P2, p, which is approximately an arc of a circle with an eccentric offset to the center of the Wave s runs.
Soll die Belastung z. B. bis zur Bruchlast gesteigert werden, so können die Druckfedern gegen stärkere Federn ausgewechselt werden. Vorteilhaft wird jedoch durch Verringern der Federlänge die Spannung der Federn erhöht, indem z. B. zwischen die Druckfedern m1, m2, m3 und die Federteller n1, n2, n3 besondere Beilagen eingelegt werden. Should the load z. B. be increased to the breaking load, so the compression springs can be exchanged for stronger springs. Becomes beneficial however, by reducing the spring length, the tension of the springs is increased by e.g. B. between the compression springs m1, m2, m3 and the spring plates n1, n2, n3 special Side dishes can be inserted.
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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1940
- 1940-05-30 DE DEM147892D patent/DE737393C/en not_active Expired
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