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Öl- und Werkstoffprüfmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine
Öl- und Werkstoffprüfmaschine mit Rollen, die unter hohen Drücken und$ mit einem
bestimmten Gleitanteil aufeinanderarbeiten. Derartige Maschinen eignen sich vornehmlich
für die Prüfung von Getriebeölen, da die Beanspruchungsverhältnisse an den Rollen
ähnliche sind wie an den Zahuflanken von Zahnrädern.
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-Als Kriterium dient dabei der Verschleiß der Rollen bzw. die Belastung,
bei welcher Freßriefen an den Rollen auftreten. Beide Erscheinungen hängen von dein
Produkt Druck X Gleitgeschwindigkeit ab. Um nun in einem Prüflauf die verschiedensten
Produkte Druck X Gleitgeschwindigkeit zu kommen, werden bei der neuen Prüfmaschine
die Rollen nicht gleichförmig angetrieben,-sondern erfindungsgemäß durch gebeugte
Kreuzgelenke, deren Gabeln zueinander drehwinkelversetzt laufen, derart, daß überlagerte
Drehschwingungen entstehen. Daß gebeugte. Kardangelenke im abtreibenden Wellenteil
Ungleichförnigkeiten der Drehbewegung erzeugen, ist bekannt.
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Es schwankt also am Rollenumfang die Gleitgeschwindigkeit innerhalb
erheblicher Grenzen, so -daß ein großer Bereich des Produites Druck X Gleitgeschwindigkeit
erreicht wird. Man kann also die Beanspruchungsverhältnisse irgendeines Maschinenteiles
auf eine ganz bestinimte Stelle des Rollenumfanges beziehen. Öle, die an dieser
Stelle geringen Verschleiß ergeben bzw. Fressen verhindern, werden sich auch bei
der Schmierung des in Rede stehenden Maschinenteiles aller - Wahrscheinlichkeit
nach günstig verhalten. Die Erzeugung der Drehschwingungen durch Kardangelenke ist
betriebssicher und billig. Ein großer Vorteil ist weiterhin, daß- das Verdrehungsspiel,
das gerade bei -derartigen Prüfungen außerordentlich schädlich ist, auf ein Mindestmaß
beschränkt bleibt.
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Die Beanspruchungsverhältnisse an den Kontaktstellen der beiden Rollen
können noch weiter verändert werden, wenn man die Kardangelenke so lagert, daß die
Beugung in ihrer Größe verändert werden kann. Dabei
kann man die
Beugung auch gleich Null werden lassen, so daß an den Rollen reine Rollung oder
bei entsprechenden Wechselrädern ein über den gesamten Rollenumfang gleichbleibender
Gleitanteil auftritt. Es sind also mit der erfindungsgemäßen Öl- und Werkstoffprüfmaschine
Beanspruchungsverhältnisse erzielbar, wie sie an Maschinenteilen mit reiner Rollung,
z. B. and Wälzlagern, oder an Maschinenteilen mit Gleitanteil, wie beispielsweise
bei manchen Wälzlagerarten, oder an Maschinenteilen mit kombinierter Rollung und
Gleitung, z. B. an Zahnflanken, vorherrschen. Auch für die Prüfung von Werkstoffen
kann der Apparat in gleicher Weise herangezogen werden.
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Die Maschine nach der Erfindung ist in den Abb. 1 bis 3 beispielsweise
und schematisch dargestellt. Es ist Abb. 1 ein Horizontalschnitt nach Linie I-I
der Abb. 2. Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-III der Abb. 1, während Abb. 3
ein Querschnitt nach Linie III-III der Abb. 1 ist.
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Durch den Motor 1 wird Welle 5 und über den Zahnradsatz 3 und 4 die
Welle 2 angetrieben. Die Wellen 2 und 5 laufen also mit gleichförmiger Geschwindigkeit.
Auf den Wellen 6 und 7 sitzen die Rollen 8 und 9.
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Die Rollendurchmesser entsprechen normal den Teilkreisdurchmessern
der Zahräder 3 und 4. Welle 7 mit Rolle 9 ist im Gestell 10, das zugleich als Schmiermittelbehälter
ausgebildet sein kann, fest gelagert, während Welle 6 mit Rolle 8 nachgiebig in
einer Schwinge 11 gelagert ist. Diese kann um den im Gestell 10 festen Punkt 12
schwingen. Dadurch wird erreicht, daß die Rolle 8 unter der Einwirkung von Kräften,
z. B. unter der Wirkung der Feder 13, gegen die Rolle 9 gedrückt werden kann, Zur
Anpressung der beiden Rollen können die verschiedensten Mittel, wie Gewichte, hydraulische
Drücke usw., angewendet werden.
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Es ist weiterhin zwische. Welle 2 und 6 und zwischen Welle 5 und
7 je ein einfaches Kreuzgelenk 14 und 15 gelegt. Dabei ist die Anordnung so getroffen,
daß die beiden Gelenke unter einem bestimmten Winkel gebeugt sind. Gebeugte Kreuzgelenke
haben nun die Eigenschaft, daß sie im abtreibenden Wellenteil, also an den Wellen
6 und 7, eine ungleichförmige Drehbewegung ergeben, und zwar ist diese Ungleichförmigkeit
eine sinusförmige. Rolle 8 und 9 werden also abwechselnd schnellere und langsamere
Drehbewegungen ausführen. Werden die beiden Gabeln 16 und 17 der beiden Kreuzgelenke
14 und 15 um etwa 90° phasenverschoben, dann treten an den Berührungsstellen starke
Gleitungen auf, da die eine der Rollen beschleunigt wird, während die andere gleichzeitig
eine Verzögerung der Drehbewegung erfährt.
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Dadurch aber ist bedingt, daß an einigen anderen Stellen des Rollenumfanges
reines Rollen auftritt. Das Geschwindigkeitsdiagramm am Rolleumfang ist demnach
eine Sinuslinie und ist abgewickelt in Abb. 4 dargestellt. Nach einer Drehung von
1800 wiederholt sich die Kurvenform. An zwei Stellen 18 und 19 des Umfanges treten
Höchstwerte der Umfangsgeschwindigkeit, an zwei Stellen - 20 und 21 des Rollenumfanges
Mindestwerte der Geschwindigkeit auf. Diese vier Punkte fallen auch zusammen mit
den Höchstwerten des relativen Gleitens. Zwischen den genannten vier Stellen liegen
vier Punkte 22 bis 25, in denen reines Rollen vorliegt.
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Das Vorhandensein von gleitenden neben rein rollenden Stellen ist
ein großer Vorteil des Erfindungsgegenstandes und ermöglicht eine gleichzeitige
Beurteilung des untersuchten Öles bezüglich seines Schmierwertes bei Schmierung
gleitender Teile und von Teilen mit vornehmlich wälzender Bewegung. Im besonderen
können mit dieser Prüfmaschine die. Verhältnisse an Verzahnungen von Zahnradgetrielben
nachgeahmt werden. Die Krümmualgsra, dien der Zähne können durch entsprechende Wahl
der Rollengröße eingestellt werden, die Gleitgeschwindigkeiten durch die Drehzahl
sowie die Gelenkbeugung. Es ist möglich, durch Hintereinanderschalten von je zwei
Gelenken bei entsprechender Beugung derselben besonders hohe Ungleichförmigkeitten
zu erhalten. Es ist weiterhin denkbar und für manche Zwecke vorteilhaft, über den
ganzen Rollenumfang reine Rillung zu erhalten.
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In diesem Falle läßt man die Kreuzgelenke in gleicher Phase laufen,
oder die Beugung der Gelenke wird beseitigt. Durch Verändern der Rollendurchmesser
lassen sich noch andere Charakteristiken erreichen. So können, um über den ganzen
Rollenumfang gleichmäßiges Gleiten zu bekommen, die Durchmesser der Rollen verschieden
groß gemacht werden. Die Gelenke werden dabei ungebeugt betrieben.
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Die Prüfmaschine eignet sich weiterhin auch zur Prüfung des Öles
unter rasch veränderlicher Belastung der Kontaktstelle der Rollen. Zu diesem Zweck
werden die Rollen mit Unwucht versehen, indem an ihnen exzentrisch ein Gewicht angebracht
wird.
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Unter der wirkung der Fliehkräfte schwankt dann an der Berührungsstelle
der Rollen die Höhe des Druckes je nach der Winkelstellung der Unwucht. Damit wird
entsprechend auch die Abnutzung über den Rollenumfang verschieden sein. Bei Überschreitung
eines bestimmten Druckes wird der Schmierfilm durchgedrückt. An dieser Stelle wird
die Abnutzung der Rollen besonders stark sein.
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Dieses Verfahren. läßt sich vorteilhaft mit dem oben beschriebenen
Verfahren der veränderlichen Gleitgeschwindigkeiten kombinieren. Der Bereich des
Produktes Druck X Gleitgeschwindigkeit wird hierdurch noch mehr vergrößert.
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Die Auswertung der Prüfergebnisse ist bei der Maschine nach der Erfindung
besonders einfach, da die Feststellung der geometrischen Form eines Zylinders schnell
und mit verhältnismäßig einfachen Instrumenten erfolgen kann. Zweckmäßig wird dazu
ein Diagrammschreiber benutzt, der über einen Taster bei Drehung der Rolle das Abnutzungsschaubild
aufzeichnet. Diese Registriervorrichtung wird am besten an der Prüfmaschine angebracht,
da die Rollen durch ihre Lagerung genau fixiert sind.