NO134037B

NO134037B -

Info

Publication number: NO134037B
Application number: NO2812/72A
Authority: NO
Inventors: R E Lyman
Original assignee: Uss Eng & Consult
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1976-05-03
Also published as: GB1407502A; NO134037C; BR7205300D0; FR2148504A1; AU4505072A; PL75973B1; ZA725120B; ES405391A1; RO59796A; AT325793B; ATA682672A; IE36603B1; AU465563B2; IE36603L; NL7210896A; FR2148504B1; AR192966A1; DE2238913A1; JPS4826626A; DK129321B

Description

Fremgangsmåte og anordning for måling av aksialkrefter. Method and device for measuring axial forces.

Foreliggende oppfinnelse angår en The present invention relates to a

fremgangsmåte for måling av aksialkrefter på roterende aksler, samt innretninger for utøvelse av fremgangsmåten og oppfinnelsen går ut på en fremgangsmåte henholds-vis en innretning hvormed det med enkle midler er mulig nøyaktig å måle aksialkreftene og deres variasjoner, også ved vekslende retning for kreftene. method for measuring axial forces on rotating shafts, as well as devices for practicing the method and the invention consists of a method respectively a device with which it is possible with simple means to accurately measure the axial forces and their variations, also when the direction of the forces is alternating.

I henhold til oppfinnelsen måles de According to the invention, they are measured

krefter mellom lagerkropp og underlagsflate som er proporsjonale med de aksialkrefter og kraftvariasjoner som utøves av de roterende aksler på lagerkroppene. For-holdet mellom aksialkreftene på den ene side og kreftene mellom lagerkroppen og underlagsflaten på den annen side frem-går av ligningen forces between the bearing body and the supporting surface which are proportional to the axial forces and force variations exerted by the rotating shafts on the bearing bodies. The relationship between the axial forces on the one hand and the forces between the bearing body and the supporting surface on the other hand appears from the equation

hvor S er aksialkreftene, h avstanden mellom aksel-aksen og grunnflaten for lagerkroppen, a avstanden mellom målestedene og P de krefter som måleinnretningene anviser. Hvis vektarmene h og a er kjent gir således de krefter som anvises av måle-innretningen et nøyaktig billede av de aksialkrefter som opptrer til enhver tid. For where S are the axial forces, h the distance between the shaft axis and the base surface of the bearing body, a the distance between the measuring points and P the forces indicated by the measuring devices. If the weight arms h and a are known, the forces indicated by the measuring device thus provide an accurate picture of the axial forces occurring at any time. For

å måle aksialkreftene med vekslende retning er det tilstrekkelig å anordne minst et målested, f. eks. elektriske eller hydrauliske målekasser, utvidelsesmålestrimler, målebolter e. 1. mellom grunnflaten for lagerhuset og underlagsflaten, hvor-av til enhver tid ett målested anviser de positive, det annet de negative verdier av de krefter som opptrer mellom lagerkropp og underlagsflate. For å utlikne det friksjons- to measure the axial forces with alternating direction, it is sufficient to arrange at least one measuring point, e.g. electric or hydraulic measuring boxes, expansion measuring strips, measuring bolts e. 1. between the base surface of the bearing housing and the supporting surface, of which at any time one measuring point indicates the positive, the other the negative values of the forces that occur between the bearing body and the supporting surface. To compensate for the frictional

moment som skyldes dreiningen av akselen i lagerstendene, kan det til enhver tid anordnes minst ett målested i hvert hjørne av grunnflaten av bunnplaten for lagerhuset og ved å ta deres middelverdi oppnår de faktiske krefter mellom bunnplate og underlagsflate. For å nedsette friksjonen mellom sideflatene av bunnplaten for lagerhuset og sideanslagsflatene for opptagelse av de vannrette krefter kan det, i henhold til oppfinnelsen, anordnes ruller på sidene av bunnplaten for lagerhuset. Dette har den fordel at loddrette bevegelser av lagerkroppen like overfor sideanslagsflatene overføres ved hjelp av rullende og ikke glidende friksjon. moment due to the rotation of the shaft in the bearing stands, at least one measuring point can be arranged at any time in each corner of the base surface of the base plate for the bearing housing and by taking their average value, the actual forces between the base plate and the supporting surface are obtained. In order to reduce the friction between the side surfaces of the bottom plate for the bearing housing and the side abutment surfaces for absorbing the horizontal forces, rollers can, according to the invention, be arranged on the sides of the bottom plate for the bearing housing. This has the advantage that vertical movements of the bearing body just opposite the side contact surfaces are transferred by means of rolling and not sliding friction.

Vedføyete tegning viser skjematisk ut-førelseseksempler på oppfinnelsen. The attached drawing shows schematic examples of the invention.

Akslen 2 er på kjent måte lagret i trykklageret 1. Trykklageret 1 hviler med sin bunnplate 3 på underlagsflaten 4. Mellom grunnflaten av bunnplaten 3 for lagerkroppen 1 og underlagsflaten 4 er det ved begge ender av fla-ten anordnet målekasser 5, nemlig slik at grunnflaten for bunnplaten 3 for lagerkroppen 1 hviler på målekassen 5. Målekassene 5 kan enten være lagt inn i grunnflaten for bunnplaten 3 for lagerhuset 1 eller i underlagsflaten 4. De positive aksialkrefter S såvel som de negative aksialkrefter S virker i en avstand h, dvs. avstanden mellom akselaksen og grunnflaten for bunnplaten 3 for lagerhuset 1. Målekassene 5 er anordnet i en avstand a fra hverandre. Her gjelder altså likningen The shaft 2 is stored in a known manner in the thrust bearing 1. The thrust bearing 1 rests with its bottom plate 3 on the base surface 4. Between the base surface of the bottom plate 3 for the bearing body 1 and the base surface 4, there are measuring boxes 5 arranged at both ends of the surface, namely so that the base surface for the base plate 3 for the bearing body 1 rests on the measuring box 5. The measuring boxes 5 can either be inserted into the base surface for the base plate 3 for the bearing housing 1 or in the supporting surface 4. The positive axial forces S as well as the negative axial forces S act at a distance h, i.e. the distance between the axle axis and the base surface of the bottom plate 3 for the bearing housing 1. The measuring boxes 5 are arranged at a distance a from each other. The equation therefore applies here

slik at altså so that thus

De verdier som anvises av en målekasse 5 gir dermed et nøyaktig billede av de po- The values indicated by a measuring box 5 thus give an accurate picture of the po-

sitive aksialkrefter som akslen utøver på sitive axial forces on which the shaft exerts

lagret, mens den annen målekasse anviser de negative aksialkrefter. stored, while the other measuring box indicates the negative axial forces.

I fig. 2 er det mellom anslagsflaten 7 In fig. 2 is between the impact surface 7

og bunnplaten 3 for lagerhuset 1 på hver side av lagerkroppen 1 anordnet et rulle- and the bottom plate 3 for the bearing housing 1 on each side of the bearing body 1 arranged a roller

par 6. Dessuten er det mellom grunnflaten for bunnplaten 3 for lagerkroppen 1 og underlagsflaten 4 ved hver ende anordnet et par målekasser, slik at det i hvert hjørne av grunnflaten ligger en målekasse 5. Ved å anordne en målekasse ved hvert hjørne av grunnflaten av bunnplaten er det opp- pair 6. In addition, between the base surface of the base plate 3 for the bearing body 1 and the support surface 4 at each end, a pair of measuring boxes are arranged, so that there is a measuring box 5 in each corner of the base surface. By arranging a measuring box at each corner of the base surface of the base plate is it up-

nådd at det friksjonsmoment som skyldes dreiningen av akslen 2 i lagerstedene blir eliminert ved å ta middelverdien av ver- reached that the frictional torque due to the rotation of shaft 2 in the bearing locations is eliminated by taking the mean value of the

diene fra to og to målekasser slik at de fak- the dies from two and two measuring boxes so that they fac-

tiske aksialverdier kan oppnås. Ved å an- tical axial values can be obtained. By an-

ordne rullene 6 mellom anslagsflatene 7 på arrange the rollers 6 between the stop surfaces 7 on

sidene av bunnplaten 5 for lagerhuset 1 the sides of the base plate 5 for the bearing housing 1

blir friksjonen nedsatt mellom bunnplaten 3 for lagerkroppen 1 og anslagsflatene 7 for- the friction is reduced between the bottom plate 3 for the bearing body 1 and the abutment surfaces 7 for

såvidt som de krefter som opptrer ved lodd- in so far as the forces acting at lot-

rette bevegelser av lagerkroppen 1 nå over- direct movements of the bearing body 1 now over-

føres til anslagsflatene 7 ved rullende og ikke ved glidende friksjon. For å gjøre måleresultatene ennå finere, kan det være en fordel å anordne ytterligere måle- is brought to the contact surfaces 7 by rolling and not by sliding friction. To make the measurement results even finer, it may be advantageous to arrange additional measuring

kasser 5 ikke bare under, men også boxes 5 not only under but also

på bunnplaten 3 for lagerhuset 1. on the base plate 3 for the bearing housing 1.

Dette er spesielt å anbefale når det skal This is especially recommended when necessary

måles krefter ved vekslende retning og disse krefter undergår forholdsvis små, forces are measured in alternating directions and these forces undergo relatively small,

men hyppige variasjoner. Ved å ta middel- but frequent variations. By taking mean-

verdien av summen av alle de verdier som anvises av alle målekasser, oppnås da det nøyaktige trykk som opptrer til enhver tid, the value of the sum of all the values indicated by all the measuring boxes, then the exact pressure that occurs at any time is obtained,

inklusive dets variasjoner. including its variations.

Den praktiske gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan løses konstruktivt på de mest forskjellige måter og det samme er tilfelle angående til-pasningen til spesielt lagerhus, f. eks. for drivaksler for skip eller til vifte-kropper, The practical implementation of the method according to the invention can be solved constructively in the most different ways and the same is the case regarding the adaptation to special warehouses, e.g. for drive shafts for ships or for fan bodies,

hvor det er av avgjørende betydning å where it is of crucial importance to

kjenne de aksialkrefter som opptrer. know the axial forces that occur.

Selve måleanordningene kan herunder The measuring devices themselves can below

være av høyst forskjellige i og for seg kjente handelsvanlige utførelser, f. eks. elektriske eller mekaniske målekasser, utvidelsesmålestrimler, målebolter osv. Det vesentlige er at de har slike dimensjoner at be of very different in and of themselves known commercial designs, e.g. electrical or mechanical measuring boxes, extension measuring strips, measuring bolts, etc. The essential thing is that they have such dimensions that

ie kan innpasses riktig i konstruksjonsele- ie can be fitted correctly into construction elements

mentet. intended.

De anordninger for utøvelse av fremgangsmåten som er vist i fig. 4 og 5 viser ytterligere eksempler som ved hjelp av de enkleste midler gjør det mulig å foreta nøy- The devices for carrying out the method shown in fig. 4 and 5 show further examples which, by means of the simplest means, make it possible to carry out

aktige målinger av såvel de positive som de negative verdier. Den anordning som er vist i fig. 4 består i det veseentlige av i og for seg kjente utvidelsesmålestrimler 10 på accurate measurements of both the positive and the negative values. The device shown in fig. 4 essentially consists of per se known extension measuring strips 10 on

skaftene på festeboltene 8 for lagerkrop- the shafts of the fixing bolts 8 for the bearing body

pene 1. De krefter P i lagerboltene 8 som er proporsjonale med aksialkreftene S gir da, neat 1. The forces P in the bearing bolts 8 which are proportional to the axial forces S then give,

ved hjelp av anvisningen fra utvidelses-tnålestrimlene 10 et entydig billede av både de negative og de positive aksialkrefter og deres variasjoner. På liknende måte kan de krefter P som opptrer i festeboltene 8 og som er proporsjonale med aksialkreftene S by means of the indication from the expansion needle strips 10 a clear picture of both the negative and the positive axial forces and their variations. In a similar way, the forces P which occur in the fastening bolts 8 and which are proportional to the axial forces S

måles ved hjelp av målekasser 5 som er an- is measured using measuring boxes 5 which are

ordnet mellom mutterne for festeskruene 8 og overflaten av bunnplaten 3 for lager- arranged between the nuts for the fixing screws 8 and the surface of the base plate 3 for bearing

kroppen 1. For å oppnå de faktiske verdier av aksialkreftene ved hjelp av fremgangs- the body 1. To obtain the actual values of the axial forces by means of progress-

måten i henhold til oppfinnelsen i de til- the method according to the invention in the

feller som er vist, blir den i og for seg kjente kileforspenning av lagerkroppen 1 i sideretningen ikke foretatt men ved hjelp av kiler 11 med sideflater ved hjelp av enkle flatkiler i form av kuleskall, traps shown, the per se known wedge biasing of the bearing body 1 in the lateral direction is not carried out but by means of wedges 11 with side surfaces by means of simple flat wedges in the form of ball shells,

slik at alle loddrette bevegelser av lager- so that all vertical movements of the bearing

kroppen 1 med størrelser av ordenen noen tusendedels millimeter nå foregår ved at kuleflatene på kilen 11 ruller uten friksjon på de flater 12,13 som overfører kiletrykket, the body 1 with sizes of the order of a few thousandths of a millimeter now takes place by the ball surfaces of the wedge 11 rolling without friction on the surfaces 12,13 which transmit the wedge pressure,

slik at måleresultatet ikke påvirkes. Det antall festebolter 8 som skal forsynes med enten en utvidelsesmålestrimmel 10 eller en målekasse 5 avhenger herunder til en- so that the measurement result is not affected. The number of fixing bolts 8 to be supplied with either an expansion measuring strip 10 or a measuring box 5 depends below to a-

hver tid av beliggenheten og antallet av boltene i bunnplaten 3 for lagerkroppen 1 each time of the location and number of bolts in the bottom plate 3 of the bearing body 1

og den målingsnøyaktighet som økes. and the measurement accuracy that is increased.

Claims

1. Procedure for measuring axial forces in rotating shafts, characterized by measuring the bearing pressure (P) between the bearing body (1) and the support

surfaces (4) which are proportional to the axial forces (S) and their variations exerted on the bearing bodies (1) of the rotating shaft (2).

2. Device for carrying out the method stated in claim 1, characterized by at least one measuring device (5), e.g. electric or hydraulic measuring box, expansion measuring strip, measuring bolt, etc. between the bottom plate (3) of the bearing housing (1) and the support surface (4).

3. Device as stated in claim 2, characterized by a measuring device (5) at each of the four corners of the base surface of the base plate (3) for the bearing body (1) and/or a measuring device (5) in each corner of the surface of the base plate ( 3) for the bearing body (1).

4. Device as stated in claim 2, characterized by pressure rollers (6) on the sides of the bottom plate (3) for the bearing body (1) for absorbing horizontal forces and for reducing the friction.

5. Device as stated in claim 2, characterized by expansion measuring strips (10) on the shafts of the fixing bolts (8) between the bottom plate (3) for the bearing body (1) and the support surface (4).

6. Device as stated in claim 2, characterized by electric or hydraulic measuring boxes (5) between the surface of the bottom plate (3) for the bearing body (1) and the nuts for the fastening bolts (8).

7. Device as set forth in claim 5 and 6, characterized by a biasing device for the bearing body (1), consisting of pressure surfaces (12, 13) and a wedge (11) which is driven in between the pressure surfaces (12, 13) and which has side surfaces in the form of spherical shells.