DE3247503C1 - Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben - Google Patents

Description

15

dadurch gekennzeichnet, daß

(d) die Einrichtung zum Abstützen der Luftschraubenaufnahme (10) eine rohrförmige Hohlbiegefeder(16)ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(e) an der Luftschraubenaufnahme (10) ein in die Hohlbiegefeder (16) hineinragendes, biegesteifes Übertragungsglied (24) angebracht ist und

(f) die Meßfühler (26, 28) auf die Bewegung des Übertragungsgliedes (24) ansprechen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (24) rohrförmig ausgebildet und koaxial innerhalb der Hohlbiegefeder (16) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß

35

(a) die Luftschraubenaufnahme (10) einen mit einem zentralen Durchbruch (30) versehenen Aufnahmeflansch aufweist und

(b) das rohrförmige Übertragungsglied (24) in diesem Durchbruch (30) gehaltert ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlbiegefeder als Balgenfeder (16Aj ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei winkelmäßig, vorzugsweise im 90°, gegeneinander versetzte Meßfühler (26,28) zur Messung der Auslenkung des Übertragungsgliedes (24) vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- so zeichnet, daß die Meßfühler Meßuhren sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (26, 28) elektrisch übertragende Lagefühler sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Meßfühler als Komponenten auf ein Vektoranzeigegerät (34) aufgeschaltet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Vektoranzeigegerät (34) ein Lichtpunktanzeiger mit zwei Spiegelgalvanometern (36, 38) ist, deren Spiegel (40, 42) hintereinander im Strahlengang eines Anzeigelichtbündels (44) angeordnet und um zueinander gekreuzte Achsen (46,48) auslenkbar sind und

(b) die Meßfühlersignale auf je eines der Spiegel-

2
galvanometer (36,38) aufgeschaltet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Vektoranzeigegerät eine Braun'sche Röhre mit einem Horizontalablenksystem und einem Vertikalablenksystem enthält und

(b) eines der Meßfühlersignale auf das Horizontalablenksystem und das andere Meßfühlersignal auf das Vertikalablenksystem aufgeschaltet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßfühler (26,28)_mit je einem Meßkanal (60,62) verbunden sind, der jeweils eigene, von dem Meßkanal unabhängige Empfindlichkeits- und Meßbereichsanpassungsmittel (64,66) enthält.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

12, gekennzeichnet durch einen mit einem Bildschirm versehenen Rechner,

(a) auf den die Signale der Meßfühler über eine Schnittstelle aufgeschaltet sind und

(b) der eingerichtet ist zur wahlweisen alphanumerischen Anzeige

(bi) der Unwuchtresultierenden oder
(b2) der Unwuchtkomponenten bzw. der auf die Unwuchtkomponenten entfallenden Ausgleichsmasse bei frei wählbarer Anzahl und Winkellage der Unwuchtkomponenten.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraubenaufnahme (10) einen Befestigungsflansch für die Luftschraube mit einer Mehrzahl von Aufnahme-Bohrbildern aufweist, die den verschiedenen Bohrbildern der standardisierten Propelleraufnahmen entsprechen.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraubenaufnahme (10) einen Befestigungsflansch aufweist und an diesen Befestigungsflansch Zwischenflansche anschraubbar sind, die für verschiedene andere Aufnahme- und Befestigungsvorrichtungen eingerichtet sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (10) einen Zentrierbund (72) zum Zentrieren der Zwischenflansche aufweist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (26, 28) an einem im wesentlichen um die Achse der Hohlbiegefeder (16) gegenüber einer Gerätebasis verdrehbaren Träger angebracht sind.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben, enthaltend

(a) eine Luftschraubenaufnahme,. auf welcher die Luftschraube mit im-wesentlichen vertikaler Achse montierbar ist,

(b) eine Einrichtung zum allseits schwenkbaren Abstützen der Luftschraubenaufnahme und

(c) Meßfühler zur Messung der Neigung der Luft-

Schraubenaufnahme.

Die Unwucht von Luftschrauben kann nicht in der Weise gemessen werden wie die Unwucht normaler Wuchtkörper, indem nämlich der Wuchtkörper ange- > trieben wird und die durch die Unwucht hervorgerufenen Kraft- oder Wegschwingungen gemessen werden. Da die Luftschraube bestimmungsgemäß durch ihre Form einen starken Luftstrom erzeugt, wäre zum Antrieb der Luftschraube eine hohe Antriebsleistung in erforderlich, die zu einer starken Axialkraft führt. Auch würde die Messung durch die Luftströmung gestört. Die Luftschraube müßte daher in einem Vakuum angetrieben werden, was zu technischen Schwierigkeiten führt und auf jeden Falleinen unvertretbar hohen technischen Aufwand erfordert.

Es sind daher zum Auswuchten von Luftschrauben anders aufgebaute Vorrichtungen vorgesehen worden, bei denen die Messung ohne Antrieb der Luftschraube auf der Einwirkung der Schwerkraft auf die durch die 2« Unwucht unsymmetrisch verteilte Masse der Luftschraubeberuht.

Bei der einfachsten Vorrichtung wird die fertig montierte Luftschraube auf einen mit einer Zentrierung versehenen Aufnahmeflansch aufgeschraubt, der am vorderen Ende einer genau und ohne Durchbiegung umlaufenden Welle angebracht ist. Diese Welle wird horizontal auf zwei Rollenpaare aufgelegt. Auf diesen pendelt die Welle mit der aufgesetzten Luftschraube aus. Das schwerere Luftschraubenblatt hängt dann nach unten. Dieses Verfahren ist zwar einfach, gestattet jedoch keine direkte Bestimmung der an den Luftschraubenblättern oder an der Nabe der Luftschraube anzubringenden Ausgleichsmassen. Es ergeben sich insbesondere Schwierigkeiten bei Luftschrauben mit mehr als zwei Luftschraubenblättern, da hier in der Regel ein geortetes Auswuchten, d.h. eine Aufteilung der resultierenden.Ausgleichsmasse in drei oder mehr Komponenten an vorgegebene Stellen, erforderlich ist. Das Auswuchten erfolgt hier im wesentlichen empirisch und erfordert einen erheblichen Zeitaufwand.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen wird die Luftschraube zentrisch auf einer Hülse aufgenommen, die oben mit einem auf seiner Unterseite polierten Deckel abgeschlossen ist. Am unteren, offenen Ende der Hülse befindet sich eine tellerartige Plattform, deren Oberfläche senkrecht zur Längsachse der Hülse verläuft. Diese Hülse wird über einen an einem Fuß befestigten vertikalen Dorn gestülpt, an dessen oberen Ende sich eine Stahlkugel befindet. Die Hülse mit der auf sie aufgesetzten Luftschraube pendelt um diese Stahlkugel. Dadurch wird die an dem unteren Ende der Hülse vorgesehene Plattform aus ihrer horizontalen Lage herausgeschwenkt. Diese Auslenkung aus der horizontalen Lage ist von der Unwucht der Luftschraube abhängig. Auf der Plattform sind zwei Wasserwaagen um 90° gegeneinander versetzt angeordnet. Durch diese Wasserwaagen kann die Auslenkung der Plattform aus der horizontalen Lage nach Größe und Richtung bestimmt werden. Es werden dann solange Auswuchtgewichte an den konstruktiv hierfür vorgesehenen Ausgleichsstellen der Luftschraube oder ihrer Nabe angebracht, bis die Plattform wieder ihre horizontale Lage einnimmt. Das wird durch die Wasserwaage kontrolliert.

Es sind auch Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen anstelle der Wasserwaagen elektrisch übertragende Neigungsmesser vorgesehen sind. Dadurch wird die Einrichtung mit Hilfe von Vergleichsunwuchten kalibrierbar. Der Auswuchtvorgang kann dadurch beschleunigt werden. Durch Öldämpfer kann ein schnelleres Abklingen der pendelnden Bewegung der Hülse erreicht werden.

Bei einer solchen Anordnung hängt der Neigungswinkel außer von der Unwucht auch von der Masse und Geometrie der Luftschraube ab. Es ist daher für jede Art von Luftschrauben eine Eichung erforderlich. Weiterhin muß die Hülse oben zur Abstützung auf der Kugel geschlossen sein. Luftschrauben, die in ihrer Steigung verstellbar sind, haben jedoch vielfach stößelartige Teile, die aus der Nabe in Richtung auf die Antriebswelle herausragen. Diese stößelartigen Teile dienen im praktischen Einsatz der Luftschrauben zur Blattverstellung in der Luftschraube mittels hydraulisch bewegter Elemente, die in die Antriebswelle eingebaut sind. Solche Luftschrauben können mit einer Einrichtung der beschriebenen Art im allgemeinen nicht ausgewuchtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs definierten Art so auszubilden, daß eine von der Masse und Geometrie der Luftschraube unabhängige Unwuchtanzeige erhalten wird.

Weiterhin soll die Einrichtung für die Auswuchtung beliebiger Luftschrauben, auf solcher mit vorstehend zentralen, axial vorstehenden stößelartigen Teilen für die Blattverstellung geeignet seien.

Erfindungsgemäß wird die vorstehend angeführte Aufgabe dadurch gelöst, daß

(d) die Einrichtung zum Abstützen der Luftschraubenaufnahme eine rohrförmige Hohlbiegefeder ist.

Die Durchbiegung der Hohlbiegefeder erfolgt in die Richtung der Unwucht und mit einem der Unwucht (Unwuchtmasse · Radius) proportionalen Moment. Diesem Moment ist die Verbiegung der Hohlbiegefeder proportional, und zwar im wesentlichen unabhängig von dem Gewicht und der Geometrie der Luftschraube.

Ein zentraler, axial gegenüber der Nabe vorstehender Teil kann sich in die Hohlbiegefeder hineinerstrecken, ohne das Aufspannen der Luftschraube auf der Luftschraubenaufnahme zu behindern. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben.
. F i g. 2 zeigt eine Ansicht von unten in F i g, 1 gesehen.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung und

F i g. 4 zeigt die Signalverarbeitung und Anzeige bei einer Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben.

Mit 10 ist eine Luftschraubenaufnahme bezeichnet, auf welche eine Luftschraube 12 mit ihrer Nabe 14 aufgeschraubt ist. Die Luftschraubenaufnahme ist allseits schwenkbar abgestützt. Als Einrichtung zum Abstützen der Luftschraubenaufnahme 10 dient eine rohrförmige Hohlbiegefeder 16. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet die Luftschraubenaufnahme 10 einen Flansch der Hohlbiegefeder 16. An ihrem unteren Ende ist die Hohlbiegefeder mittels eines Flansches 18 auf ein rohrförmiges Untergestell 20 aufgeschraubt. Das Untergestell 20 ist seinerseits am Boden des Aufstellungsortes fest verankert. Es ist Sorge getragen, daß die Oberfläche 22 der Luftschraubenaufnahme mit einer

Wasserwaage sorgfältig nach allen Seiten horizontal ausgerichtet ist.

An der Luftschraubenaufnahme 10 ist ein in die Hohlbiegefeder 16 hineinragendes, biegesteifes Übertragungsglied 24 angebracht. An dem Untergestell 20 sind Meßfühler 26, 28 (F i g. 2) gehaltert, die auf die Bewegung des Übertragungsglieds 24 ansprechen und damit auf die Neigung der Luftschraubenaufnahme 10. Das Übertragungsglied 24 ist rohrförmig ausgebildet und koaxial innerhalb der Hohlbiegefeder 16 angeordnet. Die Luftschraubenaufnahme 10 weist einen mit einem zentralen Durchbruch 30 versehenen Aufnahmeflansch auf. Das rohrförmige Übertragungsglied ist in diesem Durchbruch 30 gehaltert. Ein zentraler, axial aus der Nabe 14 herausragender Stößel 22 zur Einstellung der Luftschraubensteigung ragt koaxial in das Übertragungsglied 24 und die Hohlbiegefeder 16, so daß auch in diesem Falle die Anbringung der Luftschraube 12 auf der Luftschraubenaufnahme 10 nicht behindert ist.

Ist an der auszuwuchtenden Luftschraube 12 eine Unwucht vorhanden, so biegt sich die Hohlbiegefeder 16 nach einer Seite aus. Die Richtung der Ausbiegung entspricht der resultierenden Unwuchtlage. Die Größe der Ausbiegung entspricht — kalibrierbar — der Unwuchtgröße. Die Größe der Ausbiegung hängt nämlich von dem. durch die Schwerkraft auf die Unwuchtmasse ausgeübten Drehmoment, also Masse - Radius ab. Die Hohlbiegefeder biegt sich aus proportional zu diesem Drehmoment unabhängig von der Masse oder der Geometrie der Luftschraube. Die Ausbiegung wird durch die beiden Meßfühler 26 und 28 gemessen. Die Meßfühler 26 und 28 sind um 90° gegeneinander winkelversetzt, so daß sie die Komponenten der Unwucht in zwei zueinander senkrechten Ebenen erfassen. Eine Stauchung der Hohlbiegefeder 16 durch das Gewicht der Luftschraube 12 beeinflußt die Messung praktisch nicht.

Die Meßfühler 26 und 28 können Meßuhren sein. Sie können aber auch vorteilhafterweise elektrisch übertragende Lagefühler sein. Wie in F i g. 4 dargestellt ist, sind die Signale der Meßfühler 26 und 28 als Komponenten auf ein Vektoranzeigegerät 34 geschaltet. Das Vektoranzeigegerät 34 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Lichtpunktanzeiger mit zwei Spiegelgalvanometern 36 und 38, deren Spiegel 40 bzw. 42 hintereinander im Strahlengang eines Anzeigelichtbündels 44 angeordnet und um zueinander gekreuzte Achsen 46 bzw. 48 auslenkbar sind. Die Meßfühlersignale sind auf je eines der Spiegelgalvanometer 36 bzw. 38 aufgeschaltet. Das Anzeigelichtbündel 44 wird von einer Lichtquelle 50 erzeugt und über Spiegel 52,54 zunächst auf den Spiegel 40 des Spiegelgalvanometers 36 und von dort auf den Spiegel 42 des Spiegelgalvanometers 38 geleitet und trifft auf einen Anzeigeschirm 56 der Frontplatte 58 des Vektoranzeigegeräts 34. Durch den Spiegel 40 des Spiegelgalvanometers 36 erfolgt eine Ablenkung des Anzeigelichtbündels 44 in horizontaler Richtung, während durch den Spiegel 42 eine Ablenkung in vertikaler Richtung erfolgt. Der Lichtpunkt stellt daher die Unwucht in bekannter Weise vektoriell dar. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, ist der Anzeigeschirm 56 mit einer solchen Skalierung versehen, daß die so vektoriell angezeigte, resultierende Unwucht unmittelbar in Komponenten bezogen auf konstruktiv vorgegebene Ausgleichslagen abgelesen werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei um 120° gegeneinander versetzte Ausgleichslagen vorgesehen. Diese Ausgleichslagen können sich sowohl auf die Luftschraubenblätter beziehen als auch auf die eventuell winkelmäßig dazu versetzt angeordneten, konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsstellen an der Luftschraubennabe.

Die beiden Meßfühler 26 und 28 sind mit je einem Meßkanal 60 bzw. 62 verbunden, der jeweils eigene, von dem anderen Meßkanal unabhängige Empfindlichkeits- und Meßbereichsanpassungsmittel 64 bzw. 66 enthält. Weiterhin sind in jedem Meßkanal 60, 62 Meßverstärker 68 bzw. 70 angeordnet.

Die beschriebene Anordnung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden:

Wie in F i g. 3 dargestellt ist, kann die Hohlbiegefeder als Balgenfeder ίβΑ ausgebildet sein, wodurch sich eine höhere Biegeelastizität ergibt.

Das Vektoranzeigegerät kann eine Braun'sche Röhre mit einem Horizontalablenksystem und einem Vertikalablenksystem enthalten. Eines der Meßfühlersignale ist dann auf das Horizontalablenksystem und das andere Meßfühlersignal auf das Vertikalablenksystem aufgeschaltet.
Die Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben kann auch einen mit einem Bildschirm versehenen Rechner enthalten, auf den die Signale der Meßfühler über eine Schnittstelle aufgeschaltet sind. Der Rechner kann dann eingerichtet sein zur wahlweisen alphanumerischen Anzeige der Unwuchtresultierenden oder der Unwuchtkomponenten bzw. der auf die Unwuchtkomponenten entfallenden Ausgleichsmasse bei frei wählbarer Anzahl und Winkellage der Unwuchtkomponenten.

Die Luftschraubenaufnahmp 10 kann einen Befestigungsflansch für die Luftschraube 12 mit einer Mehrzahl von Aufnahme-Bohrbildern aufweisen, die den verschiedenen Bohrbildern der standardisierten Propelleraufnahmen entsprechen. Die Luftschraubenaufnahme kann auch einen Befestigungsflansch aufweisen, an den

to Zwischenflansche anschraubbar sind, die für verschiedene andere Aufnahme- und Befestigungsvorrichtungen eingerichtet sind. Der Befestigungsflansch kann.einen Zentrierbund 72 zum Zentrieren der Zwischenflansche aufweisen.

Die bei den verschiedenen Luftschrauben vorgegebenen Bohrbilder der Befestigungsbohrungen können verschiedene Winkellagen zu den an den Luftschrauben vorgesehenen Ausgleichsstellen haben. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Meßfühler 26, 28 an einem im

so wesentlichen um die Achse der Hohlbiegefeder 16 gegenüber einer Gerätebasis, wie dem Untergestell 20, verdrehbaren Träger angebracht sind Dieser Träger ist vorzugsweise ein Ring, der an dem Untergestell 20 um dessen Achse und die damit in der Ruhestellung fluchtende Achse der Hohlbiegefeder 16 drehbar gelagert ist. Diese Verstellbarkeit ermöglicht eine schnelle Ausrichtung der Meß- und Ausgleichskoordinaten zueinander.
Abweichungen zwischen der Achse des Untergestells, zu welcher die Meßfühler 26, 28 ausgerichtet sind, und der Achse des Übertragungsglieds 24 können nach entsprechender Winkeleinstellung des Trägers bzw. Ringes mit den Meßfühlern vor Auflegen der Luftschraube 12 mechanisch oder elektrisch kompensiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben, enthaltend

(a) eine Luftschraubenaufnahme (Ϊ0), auf welcher die Luftschraube (12) mit im wesentlichen vertikaler Achse montierbar ist,

(b) eine Einrichtung zum allseits schwenkbaren Abstützen der Luftschraubenaufnahme (10) und ι ο

(c) Meßfühler (26, 28) zur Messung der Neigung der Luftschraubenaufnahme.