DE959765C - Produktintegrator als Arbeitsmesser fuer Antriebsfahrzeuge z.B. Lokomotiven - Google Patents

Produktintegrator als Arbeitsmesser fuer Antriebsfahrzeuge z.B. Lokomotiven

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DE959765C
DE959765C DEL16265A DEL0016265A DE959765C DE 959765 C DE959765 C DE 959765C DE L16265 A DEL16265 A DE L16265A DE L0016265 A DEL0016265 A DE L0016265A DE 959765 C DE959765 C DE 959765C
Authority
DE
Germany
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proportional
rotor
force
product
speed
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Expired
Application number
DEL16265A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Helmu Grosse-Brauckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/247Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying tractive or propulsive force and velocity

Description

  • Produktintegrator als Arbeitsmesser für Antriebsfahrzeuge z. B. Lokomotiven Zur Bildung des Produktes zweier Größen und zur Bildung des Integrals über eine dritte Größe, z. B. die Zeit, hat man sich in der Technik bisher der bekannten Reibrollengetriebe bedient, deren Funktion allgemein bekannt ist, die aber für bestimmte Aufgaben, z. B. zur Messung der Arbeit von Antriebsmaschinen nicht genau genug und auf Grund wider auftretenden starken Erschütterungen nicht geeignet sind. Bei der Eisenbahn werden daher in Meßwagen schreibende Registriergeräte verwendet, sogenannte Leistungsschreiber, die das Produkt aus der zu messenden Geschwindigkeit und der zu übertragenden Kraft auf einen Meßstreifen aufzeichnen, so daß mit Hilfe der Planimetermethode durch Ausmessen der Fläche das Integral über d;ie Zeit gebildet und so die geleistete Arbeit ermittelt werden kann.
  • Diese Methode ist, obwohl allgemein eingeführt und bisher noch durch keine bessere ersetzt, offensichtlich umständlich und. erfordert ausgebildetes Fachpersonal, um die gewünschten Ergebnisse zu ermitteln.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gesetzt, ein Gerät zu erstellen, das auch bei rauhem Betrieb einwandfrei arbeitet und sich insbesondere dafür eignet, unmittelbar auf elektrischem Wege die ge- leistete Arbeit in m/kg anzuzeigen, die von einem Antriebsfahrzeug, z. B. einer Lokomotive, geleistet wird, wenn sie ihre Last von einem Ort zum anderen zieht oder schiebt.
  • Für diese Arbeit gilt die Formel: A = # P v dt P = Kraft am Zughaken, v = Geschwindigkeit des Zuges, t = Zeit.
  • Dler erfindungsgemäße Produktintegrator vermeidet die erwähnten Nachteile bekannter Anordnungen und Methoden und läßt sich, da an ihm unmittelbar die geleistete Arbeit abgelesen werden kann, in jedem Antriebsfahrzeug selbst einbauen.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bildung des Produktes von zwei Größen, insbesondere einer Kraft P und einer Bewegungsgröße v, vorzugsweise zur Messung der Arbeit einer Lokomotive unter Verwendung eines Mitnahmemagneten, der beispielsweise mit einer der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird und zugleich entsprechend der Größe P, beispielsweise der an dem Zugbalken der Lokomotive hängenden Kraft in einen Läufer mehr oder weniger tief hineingedrückt wirdi zeichnet sich dadurch gegenüber dem Stand der Technik aus, daß das dem Produkt aus Pv proportionale Drehmoment dieses Läufers über eine mit dem Läufer verbundene Bremsscheibe und einen Wirbelstrombremsmagneten in eine dem Produkt aus Pv proportionale Drehgeschwindigkeit verwandelt wird, und daß diese Drehgeschwindigkeit in einem Zählwerk über die Zeit integriert, die tatsächlich vollbrachte Leistung angibt.
  • Gegenüber bekannten Anordrungen hat die erfindungsgemäße den Vorzug, daß das Meßergebnis unmittelbar an entsprechenden bekannten Registrier- oder Zählvorrichtungen abgelesen, der Einbauort unmittelbar am Antriebsfahrzeug auch an Stellen schlechter Zugänglichkeit gewählt und das Meßergebnis mit Hilfe bekannter elektrischer oder mechanli.scher Übertragungseinrichtungen an beliebiger Stelle abgelesen werden kann.
  • Handelt es sich um die an dem Zughaken einer Lokomotive auftretende Zug- oder Druckkraft, so ist es vorteilhaft, unter Zwischenschaltung einer Feder eine Laufrolle proportional dieser Kraft zu schwenken, die, auf einer Stirnfläche dies Mitnahmemagneten laufend, die Eingriffstiefe proport.ional der Übertragungskraft zwischen Läufer und Mitnahmemagneten, steuert. Es kann auch unter dem Mitnahmemagneten eine drehbar angeordnete Kurv.enscheibe angebracht sein, die den Magneten entsprechend ihrer Verstellung anhebt.
  • Damit in jedem Fall ein der Größe P streng proportionales Drehmoment entsteht, unabhängig davon, in welchen Ausmaßen die Höhe der Kraft P sich ändert, kann der Mitnahmemagnet mit einem in Verschiebungsrichtung unterschiedlichen Luftspalt ausgestattet werden, oder der Läufer erhält in Verschiebungsrichtung unterschiedliche Wandstärke. Eine andere Lösung beruht darin, in dem Läufer entsprechend ausgebildete Schlitze anzubringen. Man kann auch die Charakteristik der Kurven,scheibe korrigieren.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, die zur Übertragung der Kraft P dienende Kurvenscheibe so auszubilden, daß nicht nur beispielsweise das lineare Produkt Pv, sondern auch andere Funktionen, also beispielsweise P2v, gebildet werden.
  • Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 stellt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anwendung des Produktintegrators auf die Arbeitsmessung einer Lokomotive dar, und Fig. 2 bringt ein Ausführungsbeispiel zur Übertragung der Kraft auf den Mitnahmemagneten.
  • I bezeichnet eine Achse, welche direkt oder beispielsweise über die bewegliche Welle 2 von der Radachse 3 der Lokomotive angetrieben wird. Die Drehzahl der Achse 1 ist also proportional der Geschwindigkeit v des Zuges. Auf der Achse 1 sitzt der Mitnahmemagnet 4, der mit in der Fig. 1 nicht gezeichneten Polen versehen ist. In seinen Luftspalt taucht ein drehbarer, beispielsweise trommelförmiger Läufer 5 ein. Der Magnet 4 erzeugt in dem Läufer 5 Wirbelströme, welche den Läufer 5 nach Maßgabe des Magneten 4 anzutreiben suchen. Mit dem Läufer 5 fest verbunden ist die Bremsscheibe 6, die von einem Bremsmagneten 7 abgebremst wird. Diese Anordnung bewirkt. daß die Teile 5 und 6 proportional der Geschnvindigkeit v rotieren.
  • Der Mitnahmemagnet 4 ist auf der Achse I verschiebbar angeordnet; je nach Größe der Kraft P wird er nach oben oder unten verschoben, so daß er den Läufer mehr oder weniger umfaßt. Je mehr aber die Teile 4 und 5 ineinandergreifen, um so größer wird die Mitnahmekraft. Diese auf den Läufer 5 wirkende Kraft ist dadurch sowohl der Geschwindigkeit v wie auch der Kraft P proportional. Durch den Bremsmagneten 7 wird diese Kraft in eine ihr proportionale Geschwindigkeit umgewandelt. Der Anker 5 bzw. die Bremsscheibe 6 rotieren also mit einer Geschwindigkeit, die dem jeweibgen Produkt Pv entspricht. Durch Zählung der gemachten Umdrehungen mittels Zählwerk 8 erhält man # P v dt, d. h. die Arbeit in m/kg.
  • Die Geschwindigkeit des Läufers 5 kann natürlich nicht in einem beliebig großen Bereich proportional der Kraft P anwachsen, was klar wird, wenn man bedenkt, daß der Anker höchstens die Antriebsgeschwindigkeit v annehmen kann. Will man trotzdem genügend Proportionalität erreichen, so muß man die Antriebsgeschwindigkeit v stets groß halten gegenüber der Ankergeschwindigkeit.
  • Daher ist es erforderlich, den Blremsmagneten stark gegenüber dem Mitnahmemagneten zu machen.
  • Die Übertragung der Zughakenkraft P auf das Meßsystem kann auf verschiedene Arten geschehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel, das Fig. 1 zeigt, ist der Zughaken 10 über eine elastische Feder 11 an der Lokomotive befestigt. An dem Zughaken ist ein Bowdenzug 12 angebracht, der eine im Fahrgestell drehbar gelagerte Trommel. 13 umschlingt.
  • Je nach Größe der Kraft P wird die Feder II ausgelenkt und dabei durch den Bowdenzug die Trommel I3 um einen gewissen Winkel gedreht und der an. ihr befestigte Arm 14 verschwenkt, so daß die Laufrolle 15 den Mitnahmemagneten 4 mehr oder weniger anhebt.
  • Sobald der Läufer 5 nur sebr wenig in den Mitnahmemagneten 4 eintaucht, geht die strenge Proportionalität zwischien P und der Mitnahmekraft verloren, Man kann diese wiederherstellen, indem man die Trommel 4 an geeigneten Stellen schlitzt oder indem man ihr eine in Längsrichtung unterschiedliche Wandstärke gibt. Auch am Magnetluftspalt können Korrekturen zur Erzielung strenger Proportionalität vorgenommen werden.
  • Handelt es sich um eine größere Korrektur, so verwendet man zweckmäßigerweise zur Steuerung des Eingriffes zwischen Mituahmemagnet und Anker eine entsprechend gestaltete Kurvenscheibe.
  • Diese Verfahren wird an Hand von Fig. 2 beschrieben. Hierin ist 16 eine Kurvenscheibe, die durch die Größe P um einen bestimmten Winkel geschwenkt werden kann. Auf dieser Kurvenscheibe gleitet der Stift 17, wodurch der Mitnahmemagnet entsprechend der Kurvencharakteristik mehr oder weniger mit dem Läufer 5 in Eingriff gebracht wird. Die übrige Wirkungsweise bleibt die gleiche wie in Fig. 1. Durch entsprechende Wahl der Charakteristik der Kurvenscheilbe kann man nun nicht nur strenge Proportionalität, sondern auch eine bewußte Abweichung von der Proportionalität oder sogar völlig andere Abhängigkeiten - erreichen. Für die Anwendung des Meßgerätes als Arbeitsmesser hat die Erreichung einer anderen Abhängigkeit als die der Proportionalität keine Bedeutung; wohl aber für andere Anwendungsmöglichkeiten, bei denen ebenfalls ein Produkt integriert werden soll.

Claims (6)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Einrichtung, um das Produkt von zwei Größen, insbesondere einer Kraft P und einer Bewegungsgröße v, zu bilden, vorzugsweise zur Messung der Arbeit einer Lokomotive unter Verwendung eines Mitnahmemagneten, der beispielsweise mit einer der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird und' zugleich entsprechend der Größe von P beispielsweise der an dem Zugbalken der Lokomotive hängenden Kraft in einen Läufer mehr oder weniger tief hineingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Produkt aus Pv proportionale Drehmoment dieses Läufers über eine mit dem Läufer verbundene Bremsscheibe und einen Wi rbelstrombremsmagneten in eine dem Produkt aus Pv proportionale Drehgeschwindigkeit verwandelt wird und daß diese Drehgeschwindigkeit in einem Zählwerk über die Zeit integriert, die tatsächlich vollbrachte Leistung angibt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beispielsweise an der Lokomotive eine Laufrolle (15), die den verschiebbar angeordneten Mituabmemagneten (4) abstützt, auf einer schwenkbar angeordneten Achse angebracht ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Zughaken wirkende Kraft über eine Feder eine Laufrolle schwenkt, die, auf einer Stirnfläche des Mitnahmemagneten laufend, die der Übertragungskraft proportionale Eingriffstiefe zwischen Läufer und Mitnahmemagneten steuert.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Verschiebung des Mitnahmemagneten (4) eine Kurvenscheibe ( I 6) vorgesehen ist, die entsprechend der beispielsweise am Zughaken (10) auftretenden Beanspruchung um ihre Achse verdreht wird.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines der Größe P streng proportionalen Drehmomentes auch bei einem weiten Änderungsbereich von P der Miltnah,mlemagnet (4) mit einer in Verschiebungsrichtung unterschiedlichten Wandstärke ausgeführt ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines der GroßleP proportionalen Drehmomentes in dem Läufer (5) entsprechend ausgebildete Schlitze angeordnet sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 688 025.
DEL16265A 1953-08-04 1953-08-04 Produktintegrator als Arbeitsmesser fuer Antriebsfahrzeuge z.B. Lokomotiven Expired DE959765C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412780A2 (de) * 1989-08-11 1991-02-13 John Kirby Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Kraftfahrzeugleistung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE688025C (de) * 1937-07-10 1940-02-10 Adolf Burschel Dipl Ing er Kraft- und Arbeitsmaschinen

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