DE2948517A1

DE2948517A1 - Direct measurement of gear drive power losses - is by connecting several test drives in closed power transfer circuit

Info

Publication number: DE2948517A1
Application number: DE19792948517
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Fresen; Peter Dipl.-Ing. 8000 München Oster; Michael Dipl.-Ing. 8024 Oberhaching Paul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-01
Filing date: 1979-12-01
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2948517C2

Abstract

The arrangement is for direct measurement of power losses in gear mechanisms and enables accurate loss measurement and involves connecting several similar drive trains in a closed power circuit and measuring the circuit losses directly. The measurements take account of type and application of gears and other parameters such as load, lubricant, temp. etc. The test drive gears all have the same tooth edges engaged. Intermediate drives are deployed to ensure that all test gears are driven at the same rate of revolution and subjected to the same torque. The lubrication conditions of the test gears are adjustable and are independent of the intermediate gear lubrication arrangements. Power losses can be measured using spur wheels, bevel gears, hypoid wheels etc. according to the application, and intermediate gear losses are measured separately.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur The invention relates to an apparatus and a method for

direkten tiessung der Verlustleistung von Zahnradgetrieben derart, daß mehrere gleichartige Prüfungetriebe in einem geschlossenen Lcistungskreislauf verspannt sind und die diesem Kreislauf zugeführte Verlustleistung direkt gemessen wird.direct reduction of the power loss of gear drives in such a way that that several similar test operations in a closed performance cycle are tensioned and the power loss supplied to this circuit is measured directly will.

Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es erlauben, die Verlustleistung von Zahnradgetrieben mit hoher Genauigkeit in Abhangigkeit von Art und Ausführung der Zahnräder und weiteren Einflußparametern wie Belastung, Schmiermittel, Schmierungsart, Betriebstemperatur, Werkstoff, Lagerart und -AnordnunO usw. zu messen. The purpose of the invention is to provide an apparatus and a method, which allow the power loss of gear drives with high accuracy depending on the type and design of the gears and other influencing parameters such as load, lubricant, type of lubrication, operating temperature, material, type of bearing and arrangement, etc. to measure.

Es sind Verfahren bekannt, mittels derer die Verlustleistung von Getrieben durch Messung der lBin- und Ausgangsleistung und Bildung derer Differenz bestimmt wird. There are known methods by means of which the power loss of Driven by measuring the bin and output power and forming the difference between them is determined.

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß bei der Differenzbildung bereits kleine scher, hervorgerufen durch die Errechnung der Ein- und Ausgangsleistung aus dem Produkt der fehlerbehafteten Meßgrößen Moment und Drehzahl, zu einem großen Fehler bei der er;nittelten Verlustleistung führen. Dies tritt insbesondere bei den hohen Wirkungsgraden der Zehnradgetriebe zutage, bei denen sich zu- und abgcführte Leistung nur wenig unterscheiden, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die direkte und damit genauere t;essung der Verlustleistung zu ermöglichen. The disadvantage of this method is that when forming the difference already small shear, caused by the calculation of the input and output power from the product of the faulty measured variables torque and speed, to a large one Errors in the calculated power loss. This occurs in particular the high degree of efficiency of the ten-wheel gearbox, with which feed and discharge The performance of the invention is based on the object that to enable direct and therefore more precise measurement of the power loss.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Prüfgetriebe in einem geschlossenen Leistungskreislauf verspannt sind, dem von einem Motor nur diejenige Leistung zugeführt werden muß, die aufgrund der Wirkungsgrade der verspannten Aggregate im Kreislauf verloren geht, d.1. die zur Aufrechterhaltung der Drehbewegung erforderlich ist. Durch die Messung dieser zugeführten Leistung kann direkt die Verlust leistung der Prüfgetriebc bestimmt werden. This object is achieved according to the invention in that several test gears are braced in a closed power circuit, that of an engine only that power must be supplied, which due to the efficiency of the braced Aggregates in the circuit is lost, d.1. those to maintain the rotational movement is required. By measuring this supplied power, the Power loss of the test gear can be determined.

Gemnß einer vorteilhaften Ausfülirungsform der Erfindung sind zwischen den Prüfgetrieben jeweils Zwischengetriebe derart angeordnet, daß alle Prüfgetreibe die gleichen Betriebsverhältnisse aufweisen, d.h. daß nach Anspruch 2 gleichliegende Zahnflanken in Eingriff sind, nach Anspruch 3 gleiche Drehzahlen und Fiomente anliegen und nach Anspruch 4 gleiche Schmierbedingungen herrschen. According to an advantageous embodiment of the invention, there are between the test gears each intermediate gear arranged in such a way that all test drives have the same operating conditions, i.e. that according to claim 2 are identical Tooth flanks are in engagement, according to claim 3, the same speeds and torques are applied and according to claim 4, the same lubrication conditions prevail.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfinddung wird durch eine entsprecllende Gestaltung; der Getriebegehäuse die Aufnahme unterschiedlicher Getriebearten nach Anspruch 5 ermöglicht. Vorrichtung und Verfahren eignen sich damit zur Prüfung von Getrieben mit parallelen, sich schneidenden und gekreuzten Achsen. According to a further advantageous embodiment of the invention is made by a corresponding design; the gear housing accommodates different Transmission types according to claim 5 made possible. Device and method are suitable thus for testing gearboxes with parallel, intersecting and crossed Axles.

Gemäß Anspruch 6 sind die Zwischengetriebe derart gestaltet, daß ihre Verlustleistung in einem getrennten Verfahren bestimmt werden kann, wobei die Vorrichtung nach Anspruch 1 die Einstellung der Schmierbedingungen erlaubt, die bei dem getrennten Verfahren vorlag und die gewonnenen Ergebnisse aus diesem Verfahren somit übertragbar sind. According to claim 6, the intermediate gears are designed such that its power dissipation can be determined in a separate process, with the Device according to claim 1, the setting of the lubrication conditions allows in the separate procedure and the results obtained from this procedure are thus transferrable.

Vorzugsweise sind nach Anspruch 7 die Getriebegehäuse, Wellen und Verbindungselemente so fest und steif ausgeführt, daß die Prüfgetriebe in. Zusammenhang mit den Ansprüchen 2 und 3 bis an die Grenzen ihrer Tragfähigkeit belastet werden können. Damit ermöglicht die Vorrichtung nach Anspruch 1 Tragfähigkeitsunterbuchungen bezüglich Zalrnflanken-, Zahnfuß- und Freßtragfähigkeit. Preferably, according to claim 7, the gear housing, shafts and Fastening elements made so strong and stiff that the test gear in. Context with claims 2 and 3 are burdened to the limits of their carrying capacity can. Thus, the device according to claim 1 enables sub-bookings of the carrying capacity regarding tooth flank, tooth root and seizure load capacity.

Bei eineni Verfahren nach Anspruch 8 wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Prüfgetriebe mittels einer Verspanneinrichtung zusammen mit den Zwischengetrieben zunächst statisch verspannt werden, Um die Vorrichtung nach Anspruch 1 in Betriebszustand zu versetzen, muß nach dem Anlaufvorgang nur noch diejenige Leistung zugeführt werden, die aufgrund des Wirkungsgrades der im geschlossenen Kreislauf befindlichen Aggregate verloren geht. In the case of a method according to claim 8, the method on which the invention is based becomes The object is achieved in that several test gears by means of a tensioning device together with the intermediate gears are initially clamped statically to the device to put according to claim 1 in the operating state, must only after the start-up process that power can still be supplied which, due to the efficiency of the im units located in a closed circuit is lost.

Durch b;essung der Antriebs drehzahl und des Antriebsmomentes wird diese Gesamtverlustleistung direkt bestimmt. Die Verlustleistung der Prüfgetriebe erhalt man aus dieser Gesamtverlustleistung nach Abzug der in einem getrennten Verfahren ermittelten Verlustleistung der Zwischengetriebe. By measuring the drive speed and the drive torque, this total power loss is determined directly. The power loss of the test gear is obtained from this total power loss after deducting the in a separate process determined power loss of the intermediate gear.

Der erhaltene Meßwert stellt somit nach Anspruch 8 bercits cinen statistischen Mittelwert dar, da er das Verhalten mehrerer gleichartiger und gleichzeitig in den Meßvorgang einbezogener Prüfgetreibe beinhaltet. The measured value obtained thus represents a requirement according to claim 8 statistical mean, since it shows the behavior of several similar and simultaneously includes test drives involved in the measurement process.

Das Verfahren nach Anspruch 9 eignet sich zum Nachweis sogar kleinster wirkungsgradverändernder Maßnahme, deren Größenordnungen bei der D!essung über ein einzelnes Getriebe imerhalb der Meßunsicherheiten liegen und dalier bisher nicht experimentell bestätigt werden konnten. Erfindungsgemäß wird das Problem der Meßunsicherheiten dadurch gelöst, daß durch die Summierung kleiner Verlustleistungsdifferenzen ein Meßwert entsteht, der die Meßbarkeitsschwelle übersteigt. The method according to claim 9 is suitable for detecting even the smallest Efficiency-changing measure, the order of magnitude when measuring over a individual gears lie within the measurement uncertainties and so far not could be confirmed experimentally. According to the invention, the problem of measurement uncertainties becomes solved by adding up small power loss differences The result is a measured value which exceeds the measurability threshold.

Ifeitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels untcr Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Further details and advantages of the invention are provided below explained on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt eine der Erfindung zugrundeliegende Vorrichtung, die in der hier dargestellten Ausführungsform beispielhaft der Bestimmung der Verlustleistung von Kegelradgetrieben dicnt. The drawing shows a device on which the invention is based, in the embodiment shown here, for example, the determination of the power loss of bevel gears dicnt.

Die vier Kegelradprüfgetriebe, bestehend aus den Kegelritzeln (1) und den Tellerrädern (2), sind über Zwischengetriebe, bestehend aus den Stirnrädern (3) und (4), mittels der Verspannkupplung (5), der Torsionswelle (6) und des Torsionsrohres (7) zu einem geschlossenen Leistungskreislauf verspannt. Die Verspannung erfolgt durch gegenseitiges Verdrehen der Kupplungsscheiben der Verspannkupplung (5). Das dadurch eingebrachte Drehmonient wird in der Torsionswelle (6) gespeichert. Die Verdrillung der Torsionswelle (6) kann über das Torsionsrohr (7) abgelesen werden. The four bevel gear test gears, consisting of the bevel pinions (1) and the ring gears (2) are via an intermediate gear consisting of the spur gears (3) and (4), by means of the bracing coupling (5), the torsion shaft (6) and the torsion tube (7) braced into a closed power cycle. The bracing takes place by mutual turning of the coupling disks of the bracing coupling (5). That The torque introduced by this is stored in the torsion shaft (6). the The twisting of the torsion shaft (6) can be read from the torsion tube (7).

Die während des Betriebes der im Kreislauf gegeneinander verspannten Getriebe verloren gehende Verlustleistung wird vom Plotor (8) eingespeist, wobei Antriebsdrehzahl und -Moment durch die Meßeinrichtung (9) erfaßt werden. The tensioned against each other in the circuit during operation Power loss that is lost in the transmission is fed in by the plotter (8), whereby Drive speed and torque can be detected by the measuring device (9).

Die Prüfgetriebe (1;2) und die Zwischengetriebe (3,4) sind in einem gemeinsamen Gehause (10) angeordnet, wobei sich die Getriebe in verschiedenen und gegeneinander öl dichten rammern beîinden. The test gear (1; 2) and the intermediate gear (3, 4) are in one common housing (10) arranged, the transmission in different and ramming oil tight racks against each other.

Zum Schließen des Leistungskreislaufs werden vier dieser Gehäuse mit identischem Aufbau um jeweils 900 gedreht zu einer geschlossenen Getreibekette zusammengefügt.To close the power circuit, four of these housings are included Identical structure rotated by 900 each combined to form a closed transmission chain.

Das Kegelritzel (1) ist zur Tragbildeinstellung in einer axial verschiebbaren Lagerbüchse (11) gelagert. Ebenso ist das Tcllerrad (2) auf der Tellerradwelle (12) axial verschicbbar; die Tellerradwelle (12) ist über eine drehfeste Steckverbindung mit der Welle (13) des Sternrades (3) verbunden, derart, daß Tellerrad (2) und Tellerradwelle (12) aus dem Gchäuse (10) entnommen werden können, ohne daß das Zwischengetriebe (3,4) demontiert wird. The bevel pinion (1) can be moved axially for setting the contact pattern Bearing bush (11) stored. The Tcllerrad (2) is also on the crown wheel shaft (12) axially displaceable; the ring gear shaft (12) is via a non-rotatable plug connection connected to the shaft (13) of the star wheel (3) in such a way that the ring gear (2) and ring gear shaft (12) can be removed from the housing (10) without the intermediate gear (3,4) is dismantled.

Nach Entnahme der Tellerradwelle (12) kann nun ebenfalls das ICegelritzel (1) mit seiner Lagerbüchse (11) noch innen geschoben und entnommen werden.After removing the crown wheel shaft (12), the I bevel pinion can now also be (1) with its bearing bush (11) can still be pushed inside and removed.

Claims

Vorrichtung und Verfahren zur direkten Messung der Verlustleistung von Zahnradgetrieben Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur direkten Messung der Verlustleistung von Zahnradgetrieben,dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Prüfgetriebe in einem geschlossenen Leistungskreislauf mittels einer geeigneten Verspanneinrichtung verspaimt sind und die diesem Kreislauf von außen zugefülIrte Verlustleistung direkt gemessen wird. Device and method for direct measurement of power loss of gear drives Patent claims: 1. Device for direct measurement of the power loss of gear drives, characterized in that several test gears of the same type in a closed power circuit by means of a suitable tensioning device are spawned and the power loss added to this circuit from the outside is direct is measured.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Prüfgetrieben gleichliegende Zahnflanken in Eingriff sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that at all Test gears are in mesh with the same tooth flanks.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischengetriebe derart angeordnet sind, daß alle Prüfgetriebe mit gleicher Drehzahl laufen und mit gleichem Moment belastet sind. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the intermediate gear are arranged so that all test gears run at the same speed and with are loaded at the same moment.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierbedingunge der Prüfgetriebe beliebig einstellbar und von denen der Zwischengetriebe unabhängig sind. 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lubrication conditions the test gear can be adjusted as required and independent of those of the intermediate gear are.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung die Messung der Verlustleistung von Stirnrad-, Kegelrad-, IIypoid-, Schnecken-und Schraubenradgetrieben ermöglicht wird. 5. Apparatus according to claim 1, characterized in that according to different embodiments of the invention the measurement of the power loss of spur, bevel, IIypoid, worm and helical gears will.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischengetriebe derart ausgeführt sind, daß ihre Verlustleistung in einem getrennten Verfahren bestimmt werden kann. 6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the intermediate gear are designed in such a way that their power loss is determined in a separate process can be.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Festiglceit und Steifigkeit es erlaubt, die Prüfgetriebe bis an die Grenzen ihrer Tragfähigkeit zu belasten. Dadurch ist die Vorrichtung auch für Tragfähigkeitsuntersuchungen geeignet. 7. The device according to claim 1, characterized in that their Strength and rigidity allow the test gear to be pushed to the limit Load bearing capacity. This means that the device is also suitable for carrying capacity studies suitable.

8. Verfahren zur direkten Messung der Verlustleistung von Zahnradgetrieben in einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis durch den gleichzciteigen Betrieb mehrerer Prüfgetriebe einen statistischen mittels wert darstellt. 8. Method for the direct measurement of the power loss of gear drives in a device according to claims 1 to 7, characterized in that the The measurement result is a statistical one due to the simultaneous operation of several test gears by means of value.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verlustleistungen der gleichzeitig gcmessenen Prüfgetriebe addieren und dadurch selbst kleine Einflußgrößen auf die Verlustleistung nachweisbar werden. 9. The method according to claim 8, characterized in that the Add power losses of the test gears measured at the same time and thereby even small influencing variables on the power loss can be detected.