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Prüfvorrichtung für Radiallager
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Die Erfindung betrifft eine Prifvorrichtung für Radiallager mit einer
veränderbaren, gleichmäßig umlaufenden Unwuchtmasse und einer synchron zu dieser
umlaufenden geraden Prüfwelle, die ausschlie.2-lich in mindestens vier untereinander
gleichen Prüflagern gerades Anzahl geführt wird, die wiederum von Stützgehäusen
gehalten deren.
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Sie dient dazu, im Betrieb von Radiallagern vorkommende Belastungsfälle,
insbesonders solche, die im Triebwerk eines Hubkolbenmotors auftreten, zur Messung
von Verschleiß und Reibmomenten möglichst genau, unter Vermeidung der im Motorbetrieb
auftretenden Nebeneinflüsse und Betriebskosten zu simulieren.
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Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (Druckschrift der Firma Glacier
"Glacier Technologie, Erfahrungen und Erzeugnisse dienen der ganzen elt; darin Glacier"Saxon"-Maschine).
Hierbei sind zwei um 180° zueinander versetzte Unwuchtmassen auf eine PrUfwelle
aufgebracht, die in vier Prüflagern läuft, die jeweils paarweise um die Unwuchtmassen
in Stützgehäusen angeordnet sind. Diese sind als abwechselnd um 900 versetzte, um
zur Welle parallele Achsen drehbare Schwinghebel ausgebildet.
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Als Belastung für die Lager ergibt sich eine mit Wellendrehzahl umlaufende
Last, die während einer Umdrehung zweimal in um 1S0 versetzten Lagen zu null wird
und um jeweils 900 dazu versetzt ihr Maximum erreicht, das etwa durch die Fliehkraft
einer Unwuchtmasse gegeben ist. Eine zweimalige Entlastung des Lagers bei jeder
Umdrehung entspricht nicht den Verhältnissen im Hubkolbenmotor und begünstigt demgegenüber
die Schmierung im Prüflager.
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Die Lastvektoren der einzelnen Lager sind umlaufend um 900 zueinander
versetzt, so daß zwar jeweils zwei, aber nicht jederzeit alle Lastvektoren dem Betrage
nach gleich sind. Eine direkte F.essung der Reibmomente in allen Lagern ist daher
bei dieser Vorrichtung nicht möglich. Sie ist allein zur Feststellung von Dauerfestigke@tswerten
geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine Prfvorrichtung
zu schaffen, bei der die Prüflager mit einer umlaufellden Last beaufschlagt werden,
die während einer Umdrehung nicht nctwendigerweise zu null wird und die bezüglich
der einzelnen Lager dem Betrag nach jederzeit gleich groß ist, so daß die Nöglichkei
besteht, aus dem zu messenden Reibmoment aller Lager auf das eins einzelnen zu schließen.
Weiterhin soll die Prüfvorrichtung so beschaffen sein, daß die Größe der Last in
der senkrechten Hauptla.,trichtung und in der dazu waagerechten Nebenlastrichtung
unabhängig voneinander variiert werden kann, wobei ihr Wert in der Nr'.benlastrichtung
auch zu null gesetzt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in ihren wesentlichen Teilen dadurch
gelöst, daß die Stützgehäuse der Prüflager symmetrisch zur Mitte der Prfwelle je
zur Hälfte in einem Maschinengestell und in einer Bnlastungsvorrichtung eingebaut
sind, daß die Belastungsvorrichtunq eine parallel zur Prüfwelle umlaufende Belastungswelle
mit der drain angebrachten Unwuchtmasse enthält, deren Fliehkräfte jederzeit de
einzelnen Prüflager gleichartig belasten, daß Widerlager zwischen dem Maschinengestell
und der Belastungsvorrichtung symmetrisch z;i einer durch die Mittelachsen der beiden
Wellen gelegten ersten Ebene in einer zu dieser ænkrechten zweiten Ebene angeordnet
sind, die ausschließlich Kräfte in der zweiten Ebene aufnehmen und senkrecilt zu
ihr beweglich sind. Ein weiterer Teil der Aufgabe wird erfindungs gemäß dadurch
gelöst, daß die Widerlager in ihrer Gesamtheit senkrecht zur zweiten Ebene verstellbar
sind und daß eine insbesonders
hydraulische Grundlastvorrichtung
zwischen dem Maschinengestell und der Belastungsvorrichtung angeordnet ist, die
mit einer verinderbaren Last im wesentlichen in Richtung der senkrechten Verbindungslinie
der Mittelachsen der beiden Wellen an dem Mascillnc:ngestell einerseits und der
Belastungsvorrichtung andereLse.ts angreift.
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Eine Grundlast auf die Priflager wird durch das Gicht der Belastungsvorrichtung
erzeugt, eine dieser tiberlagerte ver-inderlic:~le Last wird durch die Fliehkraft
der in der Belastungsvorrichtung umlaufenden Unwuchtmasse erzeugt. Die vertikale
Komponente der Fliehkraft, die mit ihrem gesamten Betrag auf die Lager wirksam.
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wird, kann durch Verändern der Unwuchtmasse eingestellt werden.
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Die horizontale Komponente der Fliehkraft, die zum Teil von den Widerlagern
aufgenommen wird, wird mit einem Anteil auf die Prüflager wirksam, der durch die
Höhe der widerlager bestimmt ist und bei entsprechender erfindungsgemäßer Ausgestaltung
eingestellt werden kann. Liegen die Widerlager in einer Ebene mit der die Unwuchtmasse
tragenden Belastungswelle, so nehmen sie auch jeweils die gesamte horizontale Komponente
der Fliehkraft auf. Je weiter die Widerlager nach unten gesetzt werden, umso größer
wird in umgekehrt proportinalem Verhältnis der Abstände zur Belastungswelle der
auf die Prüflager wirksame Anteil.
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In weiterer der Erfindung entsprechender Ausgestaltung kann eine hydraulische
Grundlastvorrichtung zwischen dem Maschinengestell und der Belastungsvorrichtung
angebracht Werden, die deren Gewicht entgegenwirkt bzw. dieses betrifft, da die
durch die Fliehkraft zu beschleunigenden Massen der Belastungsvorrichtung klein
gehaltes werden soll, die Grundlast jedoch beliebig einstellbar sein soll.
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Da die Lager erfindungsgemäß genau fluchtend je zur Halfte in den
in sich starren Maschinengestell und der ebenfalls in sich starren Belastungsvorrichtung
mit der symmetrisch zu den Lagern angeordneten Unwuchtmasse eingebaut sind, werden
die an der Belastune,svorrichtung angreifenden Fliehkräfte, Gewichtskräfte und hydraulisch
erzeugten Druckkräfte mit Ausnahme der von den Widerlagern aufgenommenen Komponente
gleichmäßig auf die Prüflager in durch sen E.-nbau im Maschinengestell oder in der
Belastungsvorrichtung bestimrlterX untereinander entgegengesetzter Richtung ertragen.
Dies ist die Voraussetzung für die Messung der untereinander gleichen, zeitlich
veränderlichen Reibmomente der einzelnen Lager durch die erfindungsgemäße Ankupplung
einer Drehmomentmeßnabe.
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Gemäß der Erfindung können im Maschinengestell auf die Unwuchtmasse
abgestimmte, umlaufende Ausgleichmassen eingebaut werden, um die auf das Maschinenfundament
zu übertragenen freien Kräfte zu reduzieren.
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In einer besonders günstigen, der Erfindung entsprechenden Ausführung
können als StUtzgehäuse Hubkolbenmotorpleuelstangen verwendet werden, die mit ihrem
Schaft undggfs. ihrem Pleuelauge im Maschinengestell bzw. in der Belastungsvorrichtung
eingespannt sind.
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Hierdurch wird insbesondere bei dünnwandigen Lagerschalen eine Darstellung
der realen Belastungsfäile möglich, da diese wesentlich von den Verformungen der
Stützgehäuse, in diesem Fall der Pleuelaugen, bestimmt werden.
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Ein der Erfindung entsprechendes Ausfsihrungsbeispiel zeigen die Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Prüfvorrichtung im Bereich der
Belastungsvorrichtung, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Prüfvorrichtung im Bereich
<7er Wellenantriebe, Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der Prüfvorrichtung durch
die Prüfzelle, In Fig. 1 ist 1 ein Maschinengestell, 2 eine Pr-ifwelle und 3 eine
Belastungsvorrichtung. Die Prüflager 4 der Prafwelle 2 sind in Stützgehäusen 5 gehalten,
die als Hubkolbenmotorpleuelstangen ausgeführt sind und mittels Spannvorrichtungen
15 zur Hälfte im ITaschinengestell 1 eingespannt und mit a gekennzeichnet sind und
zur anderen Hälfte in der Belastungsvorrichtung 3 eingespannt und mit b gekennzeichnet
sind. Die Belastungsvorrichtung 3 umfaßt eine umlaufende Belastungswelle 6 mit daran
angebrachte Unwuchtmasse 7 und stützt sich gegen das Maschinengestell 1 in aöhenverstellbaren
Widerlagern 8 ab. Beidseitig im Maschinengestell 1 angebrachte Spannbolzen 21 drücken
unter Vorspannung auf Gestellwangen 22, die um Scharnierzapfen 23 drehbar sind.
Eine Grundlastvorrichtung 9 mit zwei Hydraulikzylindern 24 und Schraubenfedern 25
greift zwischen Maschinengestell 1 und Belastungsvorrichtung 3 an. Das Maschinengestell
1 beherbergt auf Ausgleichswellen 14 umlaufende Ausgleichsmassen 10.
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In Fig. 2 ist der Antrieb der Wellen dargestellt, der aus einc Eloktromotor
11 und Zahnriemen 12 auf gleichgroßen Zahnrädern 13 am Elektromotor 11 und den getriebenen
Wellen besteht, so daß Prüfwelle 2, Belastungswelle 6 und Ausgleichswellen 14 erfindung
gemäß die gleiche Drehzahl haben.
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Fig. 3 zeigt den Antrieb der Wellen vom Elektromotor 11 libr eine
Drehmomentmeßnabe 20 und eine drehsteife Kupplung 19 zur Pr@fwelle 2 und über die
Zahnräder 13 und die Zahnriemen 12 zur Belasbungswelle 6. Sie läßt die zur Mitte
der Prüfwelle 2 symmetrische Anordnung der als Hubkolbenmotorpleuelstangen ausgeführten
St@tzgehäuse 5 im Maschinengestell 1 und der Belastungsvorrichtung 3 erkennen, deren
Pleullager als Praflager 4 auf der Prüfwelle 2 urìcl deren Kolbenbolzenlager jeweils
auf Hilfswellen 16 angeordnet sind.
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Die an der Belastungswelle 6 angebrachte Unwuchmasse 7 ist ebenso
wie die Grundlastvorrichtung 9 symmetrisch zu den Prüflagern angeordnet. Die Prüflager
4 werden ueber einen zentralen Ölkanal 17 und radiale Bohrungen 18 in der Prüfzelle
2 mit Schmieröl versorgt.
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