DE745890C

DE745890C - Device for determining the torque on rotating shafts

Info

Publication number: DE745890C
Application number: DEA93057D
Authority: DE
Priority date: 1941-03-09
Filing date: 1941-03-09
Publication date: 1944-11-30

Description

Einrichtung zur Bestimmung des Drehmomentes an umlaufenden Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des Drehmomentes an umlaufenden Wellen, insbesondere an den rasch laufenden Übertragungswellen für das Luftschraubengetriebe von Flugmotoren mit mehreren, gegebenenfalls abschaltbaren Kurbelwellen.Device for determining the torque on rotating shafts The invention relates to a device for determining the torque on rotating waves, in particular on the high-speed transmission waves for the propeller gear of aircraft engines with several, possibly disengageable Crankshafts.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Bestimmung .des Drehmomentes an Kraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen zur Messung des Drehmomentes die Verdrehung eines zwischen zwei Wellen eingeschalteten :besonderen drehelastischen Stabes .gegenüber einem .drehstarren Rohr bestimmt wurde. Weiterhin hat man Vorrichtungen zur selbsttätigen Bestimmung des Drehmomentes an Wellen aus deren Verdrehung gebaut, bei denen .der Verdrehungswinkel durch mechanische Mittel vergrößert zur Anzeige gebracht wurde, um das Ablesen lauf einer Skala zu erleichtern. Die betreffenden Einrichtungen sind für sehr rasch laufende Wellen wenig ,geeignet, da sie außermittig angeordnete Teile, wie Hebel, Verbindungsstangen o. dgl. enthalten, .die bei hoher Drehzahl .durch Fliehkräfte, gegebenenfalls auch durch Drehschwingungen, Störungen;; ausgesetzt sind. Eine bekannte Einrichtung ohne mechanische Mittel zur Vergrößerung der Verdrehungsanzeige ermöglicht die Ablesun,g nur an der Welle selbst, .kann also bei nicht zugänglicher Welle, z. B. beim Flugbetrieb, nicht verwendet werden.There are already devices for determining the torque Power machines have become known in which the rotation is used to measure the torque one inserted between two shafts: a special torsionally flexible rod opposite a torsionally rigid pipe was determined. Furthermore, one has devices for automatic Determination of the torque on shafts from their rotation built in which .der The angle of rotation was enlarged by mechanical means to display, to make it easier to read a scale. The institutions concerned are not suitable for very fast running shafts, as they have eccentrically arranged parts, such as levers, connecting rods or the like, .which .through at high speed Centrifugal forces, possibly also due to torsional vibrations, disturbances ;; exposed are. A known device without mechanical means to enlarge the rotation indicator enables reading only on the shaft itself, so it can be read when it is not accessible Wave, e.g. B. in flight operations, are not used.

Für die ' unmittelbare Betätigung von Schaltvorrichtungen ist die zul:etztbesprochene Einrichtung gleichfalls ungeeignet. Die unmittelbare Betätigung von Abschaltorganen o. dgl. ist ,bei Flugmotoren mit zwei Kurbelwellen, die auf ein gemeinsames Luftschraubentriebwerk arbeiten, besonders wichtig. Zeigt sich nämlich in einer Antriebseinheit eines solchen Motors :eine Störung, so mußdiese abgeschaltet werden, damit die andere Einheit ungehindert weiterarbeiten kann. Bisher bestand die Schwierigkeit, zu erkennen, bei welcher der Antriebseinheiten die Störung besteht. Es war nur möglich, eine Änderung. der Gesamtleistung des Motors festzustellen.For the 'immediate actuation of switching devices is the perm: the facility discussed recently is also unsuitable. The immediate activity of shutdown organs o. The like. Is, in aircraft engines with two crankshafts on a common propeller engine working is particularly important. That shows up in a drive unit of such a motor: if there is a fault, it must be switched off so that the other unit can continue to work unhindered. So far it existed the difficulty of identifying which of the drive units is malfunctioning. It was only possible to make one change. the total power of the engine.

Um nun die einzelnen Antriebseinheiten getrennt überwachen zu können, .ist es erforderlich, die von den einzelnen Antriebseinheiten an die Luftschraube abgegebenen Drehmomente zu prüfen.In order to be able to monitor the individual drive units separately, . it is necessary to connect the propulsion units to the propeller to check the delivered torques.

Die Erfindung .schafft .nun eine Einrichtung zur Bestimmung des Drehmomentes,-die bei hohen N@"ellendrehzahlen verwendbar und insbesondere auch für die zuletzt besprochene Anwendung bei Flugmotoren mit mehreren Kurbelwellen geeignet ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßstellen eines drehelastischen Teiles mit je einem Zahnrad mit Schrägverzahnung von entgegengesetzter Richtung starr verbunden sind und daß ein Gegenzahnrad mit diesen Rädern so in Eingriff steht, daß es entgegen der Belastung durch eine Feder nach Maßgabe des wirksamen Drehmomentes eine Verschiebung in Achsrichtung erfährt, die zur Anzeige oder unmittelbaren Betätigung einer Schaltvorrichtung benutzt wird.The invention. Creates. Now a device for determining the torque that at high normal speeds can be used and especially for the one discussed last Application in aircraft engines with multiple crankshafts is suitable. The inventive The device is characterized in that the two measuring points are torsionally elastic Part each with a gear with helical teeth from the opposite direction are rigidly connected and that a counter gear is in mesh with these gears, that it is against the load by a spring according to the effective torque undergoes a shift in the axial direction for display or immediate actuation a switching device is used.

Im Falle der Anwendung der Schaltvorrichtung ist es möglich, bei großen Änderungen des Drehmomentes eine Antriebseinheit abzukuppeln, eine Unterbrechung des. -Zündstromes öder der Brennstoffzufuhr oder irgendwelche anderen Veränderungen zu bewirken.In the case of using the switching device, it is possible with large Changes in the torque to decouple a drive unit, an interruption of the ignition flow or the fuel supply or any other changes to effect.

Um ein sicheres Arbeiten der Einrichtung zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß zwischen den beiden mit den M.eßstellen verbundenen Zahnrädern ein Abstand vorhanden ist, welcher mindestens gleich ist dein halben Produkt aus der am Umfang der schräg verzahnten Räderauftretenden größten relativen Verdrehung dieser Räder zueinander und dem Kotangens des von einer Zahnflanke und einer Mantellinie eines das Rad einhüllenden Zylinders eingeschlossenen Winkels.To ensure safe operation of the facility, it is required that between the two gears connected to the M.eßstellen there is a distance that is at least equal to half your product from the greatest relative rotation occurring on the circumference of the helically toothed wheels of these wheels to each other and the cotangent of a tooth flank and a surface line of a cylinder enveloping the wheel.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erhndun,gsgegens.tandes# sind in beiliegenden Zeichnungen wiedergegeben. -Es zeigen Abb. i die Einrichtung nach der Erfindung in- wesenhafter Darstellung in Verbindung mit einer Meßeinrichtung, A@bb. 2 die Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Kontakteinrichtung zur Entkupplung einer Antriebseinheit, Abb. 3 eine Einzeleinheit.Two embodiments of the Erhndun, gsgegens.tandes # are in the enclosed Drawings reproduced. - Fig. I shows the device according to the invention intrinsic representation in connection with a measuring device, A @ bb. 2 the Device according to the invention in connection with a contact device for decoupling a drive unit, Fig. 3 a single unit.

In der Einrichtung :nach Abb. i treiben zwei Kurbelwellen i, 2 über Zahnräder 3. 4, 5.-6 je eine Hilfswelle 7, 8 an, die das Drehinoment über Abschaltk upplungen 9, io mittels der Zahnräder i i, 12 auf das mit .der Luftschraube 13 gekuppelte Zahnrad 14 übertragen. Um jede der Hilfswellen 7, 8 ist je ein drehsteifes Rohr 15, 16 geführt, daß an einem Ende 17 bzw. 18 mit der Hilfswelle drehstarr verbunden ist und am anderen Ende ein schräg verzahntes Zahnrad i9 bzw. 2o trägt. Die Hilfswellen 7, 8 sind ebenfalls mit schräg =verzahnten Zahnrädern 21, 22 versehen, die sich neben den Zahnrädern i9 .bzw. 2o :befinderr,- bei denen jedoch die Schrägzähne in Spiegel.bildlage angeordnet'"sind. Mit :diesen beiden Zahnrädern i9 ün.d ai-,bz1,##. 2o und 22 kämmt je ein Pfeilrad 23 bz«-. 2.4. das durch eine finit ihm fest verbundene \ehenwelle 25 bzw. 26 in Lagern 27, 28 b-r_w. 29, 30 leicht drehbar und axial leicht verschiebbar geführt ist. Auf das eine Ende der wehen «-ellen wirkt über einen Federteller mit geringem Druck in axialer Richtung je eine Feder 3i bzw. 32 zur Beseitigung des in d-er Einrichtung vorliandenen Axi.alspieles, während das andere Ende auf ein Zeigerinstrument 33 bzw. ß.4 einwirkt, das die axiale Verschiebung der Nebenwelle und des Pfeilrades anzeigt und damit auch, die Größe des Drehmoments. Zwischen den beiden schräg verzahnten Rädern ist der Abstand c so groß gewählt, daß auch bei größtmöglicher N'erscliiebun.g des Pfeilrades dessen Symmetrieebene niemals innerhalb der Begrenzungslinien eines der schräg verzahnten Räder fällt.In the device: according to Fig. I, two crankshafts i, 2 drive via gears 3. 4, 5.-6 each an auxiliary shaft 7, 8, which clutches the torque via shut-off couplings 9, io by means of gears ii, 12 on the . The propeller 13 coupled gear 14 transmitted. Around each of the auxiliary shafts 7, 8 a torsionally rigid tube 15, 16 is guided that is connected to the auxiliary shaft in a torsionally rigid manner at one end 17 or 18 and carries a helical gear wheel i9 or 2o at the other end. The auxiliary shafts 7, 8 are also provided with helical = toothed gears 21, 22, which are next to the gears i9 .bzw. 2o: located - in which, however, the helical teeth are arranged in a mirror image position. With: these two gears i9 and ai, bz1, ##. 2o and 22 each meshes an arrow wheel 23 bz «-. 2.4. which is guided in bearings 27, 28, 29, 30 so that it is easily rotatable and easily axially displaceable by a finite shaft 25 or 26 firmly connected to it in the axial direction each a spring 3i or 32 to eliminate the Axi.alspieles in d-he device, while the other end acts on a pointer instrument 33 or ß.4, which indicates the axial displacement of the auxiliary shaft and the arrow wheel and thus The distance c between the two helically toothed wheels is chosen to be so large that even with the arrow wheel as close as possible, its plane of symmetry never falls within the boundary lines of one of the helically toothed wheels.

Eine weitere Ausführungsfortn des Eriindungsgegenstand s in Verbindung finit einer Kontakteinrichtung ist in A bb. 2 wiederge-"ehen. Da die Gesamtanordnung der L'bertragungseinrichtung die gleiche ist wie bei der in Abb. i beschriebenen Bauart, erübrigt sich ein nochmaliges Eingehen auf diese, und es wird lediglich die Kontakteinrichtung beschrieben. Das freie Ende der Nehemvelle 25 hzW. 26 wirkt hierbei auf einen Kontakthebel .I9 bzw. 5o ein. Dadurch wird der Kontakt 39 hzw.-to geschlossen, und es fließt ein Strom von der Batterie 41 bzw. 42 durch die Spule des Elektromagneten 37 bzw. 38 über den Kontakt 39 bzw. 4o, den Kontakthebel .:19 bzw. 5o, die Feder.43 bzw. 44 nach ;f bzw. 52 und von da zurück zur Batterie. Dieser Strom hat zur Folge, daß der Elektromagnet 37 bi«-. 38 seinen Anker 45 bzw. 46 anzieht und dadurch mittels des Winkelhebels 47 bzw. .I8 die Klauenkupplung 9 bzw. io ausrückt. Sinkt beispielsweise infolge einer Motorstörung das Drehmoment der einen Kurbelwelle 2 unter ein vorgeschriebenes Maß, so wird bei geeigneter Anordnung der Kontakte erreicht, daß die Klauen.kupplung io ausgerückt wird, während die keiner Störung unterworfene Kurbelwelle i auch weiterhin die Luftschraube 13 antreibt. Mit der Schaltvorrichtung für die Klauenkupplung kann nach der Erfindung auch eine Vorrichtung zum Unterbrechen des Zündstromes und der Brennstottzufuhr gekuppelt sein.A further embodiment of the subject matter of the invention in connection with a finite contact device is shown in A bb. 2. Since the overall arrangement of the transmission device is the same as that of the type described in Fig. 26 acts on a contact lever .I9 or 50. As a result, the contact 39 is closed and a current flows from the battery 41 or 42 through the coil of the electromagnet 37 or 38 via the contact 39 or . 4o, the contact lever.: 19 or 5o, the spring. 43 or 44 to; f or 52 and from there back to the battery. This current causes the electromagnet 37 to 38 its armature 45 or 46 and thereby disengages the claw clutch 9 or io by means of the angle lever 47 or .I8 .coupling ok aligned is ückt while the crankshaft i, which is not subject to any malfunction, continues to drive the propeller 13 . According to the invention, a device for interrupting the ignition current and the fuel supply can also be coupled to the switching device for the dog clutch.

Aus A.bb. 3 ist die Wirkungsweise der Pfei1-radanordnung klar zu erkennen. Wird in die Hilfswelle 8 ein Drehmoment ini Sinne des um die .Welle geschlungenen Pfeiles eingeleitet, so verdreht sich ein Punkt am Umfang des auf dieser Welle befindlichen schräg- , verzahnten Zahnrades 21 beispielsweise um einen Betrag a gegenüber dem schräg verzahnten Rade i j auf dem drehsteifen Rohr i"5. Dadurch verschiebt sich der ideelle Schnittpunkt der Zahnflanken um einen Betrag b vom Punkt 35 nach Punkt 36. Die Größe dieser Verschiebung ist außer von der Größe von a auch noch von dem Winkel a abhängig, um den die Flanken des Zahnrades gegenüber einer Mantellinie schräg liegen. Sie beträgt: From A.bb. 3 the mode of operation of the arrow wheel arrangement can be clearly seen. If a torque in the sense of the arrow looped around the shaft is introduced into the auxiliary shaft 8, a point on the circumference of the helical, toothed gear 21 located on this shaft rotates, for example, by an amount a compared to the helical gear ij on the torsionally rigid Tube i "5. As a result, the ideal point of intersection of the tooth flanks shifts by an amount b from point 35 to point 36. The size of this shift is dependent on the size of a and on the angle a by which the flanks of the gear wheel are opposite a surface line at an angle. It amounts to:

Claims

PATENT CLAIM: Device for determining the torque on rotating shafts, in particular on the fast-running transmission shafts for the propeller gear of aircraft engines with several crankshafts that can optionally be switched off, characterized in that the two measuring points of a torsionally flexible part (8) each have a gear ( rg, 2 Axis direction learns that is used for display or direct actuation of a switching device. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: