DE1773216A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kennlinien elektrischer,hydrostatischer und sonstiger Antriebe in Betriebs-,Gegendreh- und UEberdrehbereichen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kennlinien elektrischer,hydrostatischer und sonstiger Antriebe in Betriebs-,Gegendreh- und UEberdrehbereichen

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DE1773216A1
DE1773216A1 DE19681773216 DE1773216A DE1773216A1 DE 1773216 A1 DE1773216 A1 DE 1773216A1 DE 19681773216 DE19681773216 DE 19681773216 DE 1773216 A DE1773216 A DE 1773216A DE 1773216 A1 DE1773216 A1 DE 1773216A1
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Bernhard Prof Dr-Ing Sann
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    • 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
    • G01L3/16Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type
    • G01L3/20Rotary-absorption dynamometers, e.g. of brake type fluid actuated

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlunlr; von Kennlinien elektrischer, bydrostatischer und sonstiger Antriebe in Betriebs-, Gegendreh- und Oberdrehbereichen Bekannt sind Prüfstände, bei denen mit Hilfe von Wasserwirbelbremsen, Bremsdynamometern und ähnlichen Einrichtungen die Leistungen und/oder Drehmomente von Antriebsaggregaten in Abhängigkeit von der Drehzahl ermittelt werden können.
  • Die Wasserwirbelbremse z.B. vernichtet die abgebremste Leistung durch Erwärmung des die Bremse durchfließenden Wassers. Ihre Wirkung ist auf hohe Drehzahlen beschränkt, da es sich hierbei um ein dynamisches Prinzip handelt. Sollen Antriebsmaschinen auch bei geringen Drehzahlen abgebremst werden, so kann eine Reibungsbremse aufgelegt werden.
  • Infolge der mit der Geschwindigkeit abfallenden Reibung sind hierbei jedoch oft keine stabilen Betriebszustände zu erhalten, so daß eine befriedigende Messung, vor allem wenn es sich darum handelt, Aggregate bei geringen Drehzahlen auf ihre Laufkonstanz zu untersuchen, nicht möglich ist. Außerdem ist die Wasserwirbelbremse nicht in der Lage, Gegendreh- oder Überdrehzustände herzustellen.
  • Bei Hobelantrieben untertage-es wird zur Zeit mit Hobelgeschwindigkeiten bis 2 mis bei Streblängen von 200 m gehobelt - wird der Hobel häufig umgeschaltet, so daß sich das Antriebsaggregat des Hobels vorwiegend im Anfahrzustand, also im Bereich geringer Drehzahlen befindet. Das gilt auch für Panzerförderer, da man aus Gründen der Kettenschonung Antriebe mit geringen Drehzahlen und geringen umlaufenden Massen bevorzugt.
  • Häufig treten Betriebszustände auf, bei denen der elektrische Antriebsmotor übersynchron angetrieben wird. Dies ist z. B. der Fall, wenn ein abwärts fördernder Förderer zu stark beladen ist, so daß er als Bremsförderer wirkt.
  • Bei Blockierungen von z. B. Panzerförderern kommt es vor, daß infolge der vornehmlich durch die rotierenden Massen vorgespannten Ketten diese sich wieder rückwärts zusammenziehen und dabei den Motor entgegengesetzt zur Betriebsdrehrichtung bewegen. Dabei wird z. B. ein Druckluftmotor zum Kompressor.
  • Oft ist es erforderlich, das Verhalten ganzer Maschinen, z.B. Großlochbohrmaschinen, so zu untersuchen, daß man später im Einsatz anhand der untertage meßbaren Drücke in den blzuführungen und der Drehzahlen eindeutig weiß, mit welchem Drehmoment gerade gebohrt wird. Hierbei handelt es sich vorwiegend um Bohrmaschinen, die Bohrungen von 2,5 bis 3,0 m Durchmesser niederbringen. Ihr Antrieb erfolgt beispielsweise durch eine mittels eines Asynchronmotors angetriebene Ölpumpe, die je nach Konstruktion 1 bis 4 Ölmotoren mit Drucköl beaufschlagt. Diese Ölmotoren treiben gegebenenfalls über ein mechanisches Getriebe die eigentliche Bohrwelle an. Eine derartige Großlochbohrmaschine mit einem Gewicht von z. B. 10 t kann nicht in der üblichen Art an die Wasserwirbelbremse angeschlossen werden.
  • Um bei den beispielhaft angeführten Fällen: 1.1 Große Drehmomente bei geringen Drehzahlen 1.2 Verhältnisse bis zur Drehzahl Null ohne Reibungsbremse 1.3 Laufkonstanz bei geringen Drehzahlen 1.4 Dynamisches Verhalten bei Anfahrzuständen 1.5 Verhalten der Antriebe im Bereich negativer und übersynchroner Drehzahlen 1.6 Untersuchung kompletter Maschinen 1.7 Dauererprobungen Messungen überhaupt und befriedigend durchführen zu können, sieht die Erfindung die Einschaltung eines Zwischenkreises auf hydrostatischer Basis vor.
  • Dieser Zwischenkreis wird zwischen die abzubremsende Maschine und die Wasserwirbelbremse geschaltet.
  • Er besteht im einzelnen aus: 2.1 einer hydrostatischen Pumpe bzw. einem hydrostatischen Motor (Radial-Axialkolbenmotor), der von dem zu untersuchenden Antrieb angetrieben und damit zur Pumpe wird. Er sei als Bremsmotor bezeichnet.
  • 2.2 Einem hydrostatischen Verstellmotor, der die Wasserwirbelbremse antreibt.
  • 2.3 Einem Ölvorratsbehälter.
  • 2.4 Einer Zusatzpumpe, die für einen ausreichenden Ansaugedruck des Bremsmotors (Pumpe) sorgt, wenn offener Kreislauf vorgesehen werden soll.
  • 2.5 Einer Zusatzpumpe, die so ausgelegt ist, daß sie 2.51 den Leckölverlust des Zwischenkreises decken kann; 2.52 Drucköl in ausreichender Menge auf den Bremsmotor geben kann, so daß dieser jetzt echt als Motor wirkt und den zu prüfenden Antrieb entgegengesetzt zur Betriebsdrehrichtung drehen kann.
  • Die unter 2.4 und 2.5 aufgeführten Pumpen können identisch sein.
  • Zur Ermittlung des Drehmomentes werden zwischen der zu prüfenden Maschine und dem Bremsmotor zwei Flansche angeordnet, wobei durch zwei Klauen mit dazwischengesetzten Druckstiften oder durch zwei Verbindungsstege, die mit Dehnungsmeßstreifen versehen sind, das Drehmoment übertragen wird. Die Messung des Drehmomentes erfolgt mithin durch eine Kraftmessung, wobei es einfach möglich ist, die Druckbolzen bzw. die Stege in einer Zug-Druck-Prüfmaschine zu eichen. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine Eichung großer Drehmomente - es treten z. B. bei der o.a. Großlochbohrmaschine Drehmomente in der Größe von 10 Megapondmeter auf - sonst kaum möglich ist.
  • Die Übertragung der durch die Dehnungsmeßstreifen in elektrische Größen (Frequenzen) umgewandelten mechanischen Größen (Kräfte) erfolgt bei Verwendung einer Mittelfrequenz, z. B. einer Tonfrequenz von ca. 6000 Hz, drahtlos und somit auch schleifringlos. Die Drehzahl der zu prüfenden Maschine wird über Lichtimpulse, erzeugt durch eine Lochscheibe, ermittelt. Dieses Verfahren erlaubt auch eine Feststellung hinsichtlich der Laufkonstanz bei geringen Drehzahlen.
  • Die flexible Verbindung durch blschlauche zwischen dem Bremsmotor und dem Verstellmotor ermöglicht dE Prüfung kompletter Haschinen.
  • Durch den Zwischenkreis kann z. B. ein zu prüfender Aggregat mit geringer Drehzahl an die Wasserwirbelbremse, die eine entsprechende Bremswirkung erst bei wesentlich größeren Drehzahlen aufweist, dadurch angepaßt werden, daß der Verstellwinkel des Verstellmotors entsprechend eingestellt wird. Zweckmäßig wird vor der Wasserwirbelbremse noch ein mechanishes Schaltgetriebe vorgesehen, wodurch die Breite der Anpassung erheblich vergrößert werden kann.
  • Zur Feststellung des Verhaltens bei oder in Nähe der Drehzahl Null genügt es, den Schwenkwinkel des Verstellmotors auf"Null"zu stellen. Da hierbei infolge des Leckölverlustes noch eine wenn auch geringe Drehzahl des Bremsmotors möglich ist, wird das Lecköl durch die Pumpe nach 2.5 kompensiert, so daß auch beim Bremsmotor die Drehzahl Null vorliegt.
  • Wird bei größeren Leistungen abgebremst - hierbei muß naturgemäß immer eine Drehzahl vorhanden sein -, so übernimmt die Wasserwirbelbremse die Vernichtung der Leistung. Das schwierige Problem der Wärmeabfuhr bei Leistungsvernichtungen ist damit in bekannter Weise gelöst, während große Drehmomente durch das Versteilsystem des Verstellmotors und den damit erzeugbaren entsprechenden umdruck auf die Wandungen des Zwischenkreises aufgebracht werden können.
  • Es sind somit die vorteilhaften Möglichkeiten, die ein hydrodynamisches System (Wasserwirbelbremse) und ein hydrostatisches System mit Drosselwirkung (Kolbenmotor als Bremsmotor mit Versteilmotor, der bei Schwenkwinkel Null" die Wirkung einer geschlossenen Drossel hat) miteinander vereinigt worden.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft im offenen Kreislauf im einzelnen: 1. die zu prüfende Maschine, z.B. Großlochbohrmaschine; 2. den Bremsmotor (Pumpe); 3. den Verstellmotor; 4. die Wasserwirbelbremse; 5. das mechanische Zwischengetriebe; 6. den blvorratsbehälter im Zwischenkreis; 7. die Pumpe zur Erzeugung ausreichenden Ansaugedruckes; 8. die Pumpe zur Leckölkompensation und zum Antrieb des Bremsmotors in entgegengesetzter Richtung; 9. die erforderlichen Steuerventile; 10. die Meßnabe zur Ermittlung des Drehmomentes; 11. die Lochscheibe zur Ermittlung der Drehzahlen und der Laufkonstanz; 12. die Meßgeräte zur Ermittlung von Öldruck und Ölmenge im Prüfkreis.
  • Fig 2 zeigt einen Elektromotor im Prüfgestell mit Stellung der Steuerventile auf"Oberdrehen".
  • Fig. 3 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht der anpassungsfähigen Drehmomentenmeßeinrichtung mit Druckbolzen und Verbindungsstegen.
  • Fig. 4 zeigt beispielhaft für einen Asynchronmotor die Bereiche Norioalbetrieb, Gegondrehen, Oberdrehen.

Claims (7)

  1. Patentansprüche 1. Prüfstand zur Ermittlung der Kennlinien von Antriebsmaschinen, insbesondere von Langsamläufern mit großen Drehmomenten und ihres Ungleichförmigkeitsgrades mit einem Zwischenkreis, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment der zu prüfenden Maschine über eine Meßeinrichtung auf eine Pumpe oder einen hierdurch zur Pumpe werdenden Hydromotor übertragen wird, die bzw. der hydraulisch mit einem Verstellmotor verbunden ist, der mechanisch direkt oder über ein Getriebe mit einer*Bremseinrichtung, deren Bremswirkung erst bei größeren Drehzahlen, z. B. einer auf dem dynamischen Prinzip beruhenden Wasserwirbelbremse, auftritt, verbunden ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreis je nach Erfordernissen als offene oder geschlossene Einheit ausgeführt werden kann.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Leckölkompensieren, Gegendrehen und Überdrehen eine Zusatzpumpe im Zwischenkreis verwendet wird.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ansaugdruckpumpe und Leckölverlust bzw. Gegendreh- und Dberdrehpumpe identisch sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentenübertragung Druckbolzen und / oder Verbindungastege verwendet werden, wobei mittels Dehnungsmeßstreifen die Obertragung drahtlos und schleifringlos durch Frequenzvariation im Tonfrequenzbereich erfolgt.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennleichnot, daß durch Veränderung des Abstandes der Druckbolzen oder Verbindungs8tege vom Mittelpunkt der Maschinenwelle die 6inauigksit der Drehmomentenmessung beeinflußt werden kann.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlen der zu prüfenden Maschine mittels durch Lochscheibe erzeugter Lichtimpulse gemessen wird.
DE19681773216 1968-04-16 1968-04-16 Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Kennlinien elektrischer,hydrostatischer und sonstiger Antriebe in Betriebs-,Gegendreh- und UEberdrehbereichen Pending DE1773216A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9004260U1 (de) * 1990-04-09 1990-06-28 Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 1000 Berlin Drehmoment-Kalibrierstand

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE9004260U1 (de) * 1990-04-09 1990-06-28 Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 1000 Berlin Drehmoment-Kalibrierstand

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