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Vorrichtung zur mechanischen Messung von Drehmomenten, Leistungen,
Umfangkräften. Die Dvnainoineter kann man, abgesehen von Slieziallcoiistriil<tiunen,
in zwei Gruppen einteilen, solche. die die gesamte Leistung verzehren (Brenisdt-namometer)
und solche, bei denen die zu lnes:ende Energie (lurch ein elastisches Glied geleitet
wird (Torsionsdvnamonieter).
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y Diejenigen der zuletzt genannten Art bedürfen ständiger L"berwachung,
weil die Elastizität rles Zwischengliedes stets von unberechenbaren Einflüssen abhängt
(z. B. Teniperaturschwankungen. Ermüdtingserscheinungen) und daher die lleßresultate
unzuverlässig sind. Ein weiterer 'Nachteil dieser Art von D@-nainometern liegt darin,
(Maß für große Leistungen schwere und teure Federungen notwendig sind, die außerdem
erlieblichen Rauin in Anspruch nehmen.
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Die D_vnaniometer der an erster Stelle genannten Art sind in hohem
'Maße unwirtschaftlich. weil die gesamte Leistung in Reibungsenergie umgesetzt wird.
Außerdem sind derartige Dvnainometer nur in Versuchsfeldern benutzbar, weil ihre
Anwendung die jeweilige Abkupplung der Arbeits--niaschine notwendig macht.
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Der Erfindtin- hat daher die bedeutsanic Aufgabe zugrunde g:legen,
ein Dynamometer zu schaffen, welches bei absoluter Genaliigkeit und dauernder Zuverlässigkeit
nur einen Teil der zu niessenilen Energie verbraucht, d. h. welches ähnlich wie
ein Torsiolis(lvnanioineter in den Kraftfluß eingeschaltet werden kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wirr' crfiuriungsgemäß eine Vorrichtung vor-eAchlagen,
rlie dadurch eigenartig ist, daß an einem mit der Antriebswelle fest verbundenen
Organ ein Doppelhebel schwingbar gelagert ist, rlessen einer Arm auf einen mit der
Verbrauchsm-elle verbundenen und daher umlaufenden "feil einwirkt, und dessen anderer
Arm durch eine das Gleichgewicht herstellende Gegenkraft ausbalanciert wird, deren
Größe durch beliebige Mittel bestimmbar ist.
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Der erwähnte Doppelliel,el stellt hierbei nichts anderes als einen
1Vaagehaiken dar, der die Gewähr für absolute Genauigkeit bietet. und da diese Vorrichtung
_ jedetzei't ohne weiteres an Ort und Stelle eines Kraft-Verbrauchers, ohne diesen
selbst abzuschalten, eingeschaltet werden kann. so paart sich finit der Genauigkeit
auch die stete Verwendungshereitschaft und die \Virtschaftlichkeit, insofern über
(las Hebelgetriebe des Waagebalkens nur ein Teil der Energie zu Meßzwecken abgeleitet
wir('.
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Im Sinne der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, den zweiten Hehelarin
mitnehmend auf eine lose drehbar gelagerte gleichachsige Welle einwirken zu lassen,
die selbst an ihrer freien Drelitin- verhindert wird, und endlich gehört zur Erfindung
der Vorschlag, gegebenenfalls den zweiarmigen Hebel durch zwei Zahnräder mit den
entsprechenden Gegenzahnrädern zti ersetzen.
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Auf der Zeichnung ist ein Beispiel der zuletzt erwähnten Art in -1b.
i dargestellt, während Abb. 2 ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes hei ßelltitztili-
eines watIgebalkenartigen Doppelhebels zeigt, \\-(:zu _11y1).3 eine ",eitenanaicht
darstellt.
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Da die Erfindung ain besten an FIand der Abb. 2 verstanden werden
kann, so niag mit deren Erläuterung begonnen werden.
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Bei dieseln Beispiel trägt die Antriebswelle (a fest ailfgekeilt eine
Scheiben, in welcher ein Zapfen I eingelassen. ist. Auf der Welle b, die mit der
Arbeitsmaschine verbunden zu (lenken ist, sitzt gleichfalls in fester Verbindung
eine Scheibe (l, in der ein Zapfen ui drehbar gelagert ist, der an beide,' I:nrlen
je einen Hebelarm trägt, von denen rler der Welle b abgewendete, nlit s bezeichnete,
gegen den Zapfen l anliegt, während der .(er Welle b zugewen(lete Hebelarm k als
Zrilin:eclcioi-'
ausgebildet ist, welcher mit dem auf der \\ eile h lose drehbaren Stirnrad c lciinnnt.
l..etzteres ist am freien Nahenende als Kegelrad ausgebildet und, steht über ein
finit ihm ];ämmendes weiteres Kegelrad- mit drr llcl.i@@-elle in Verbindung.
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Wenn die Welle (c angetrieben wird, so ninnnt der Zapfen 1 den Doppelhebel
mit, so daß, wenn die \lei3welle unbelastet wäre, der Zahnsektor k außer Eingriff
geraten würde. Die 11eßwelle wird nun in dem -Maße ah-"ebremst, rlaß der Hebel nach
Art einer Waage in der gezeichneten Ruhelage einspielt, die Arbeitswelle b also
mit einem bestimmten Drehmoment mitgenommen werden lnuß.
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Es bezeichnet 11'a das Drehmornen-t an der Antriebswelle a, 311) das
von der Arbeitswelle b auf die Arbeitsmaschine ausgeübte Drehmoment und 31c das
am Stirnrad c wirksame Drehmoment. Ferner bezeichnet ra die Entfernung von der Achse
der Welle a bis zur Achse des Zapfens ! Lind Pa die am Zapfen, l wirksame Umfangskraft.
so daß z also 11a = Pa # ra. ist. Ebenso bezeichnet -.!b das Drehmoment
der Welle b, Pb die am Zapfen in- wirksame Umfangs-. kraft und rb den Abstand
der Zapfenmitte bis -litte der Weile b. Schließlich be-7eichnet _lfc das Drelnnoinent
der Meßwelle c. rc den Radius des Stirnrades c und PC die an dem Teilkreis des Stirnrades
c wirksame Umfangskraft. Die Länge des der Welle b abgewendeten Armes des Doppelhebels,
also die Differenz ra-rb, sei mit _i- und der Radius des Zahnsektors mit i! bezeichnet.
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Ist Ruhezustand erreicht, d. h. spielt der Waagebalken genau ein,
dann gelten die bei jedem Waagebalken üblichen Beziehungen, nämlich
| Pa # x - PC- |
| also Pct : PC =-,v : _r (i). |
| Ferner ist |
| Pa # ra - 31(r. |
| und |
| PC # rc - 2[c, |
| also |
| llc : Hit - PC # 1-c : Pcr # rcr (2). |
Setzt man in Gleichung 2 das aus Gleichung i gefundene Verhältnis 1'a
: Pc ein, so .ergibt .sich LlIc
: ilIa
- _r # rc
: Y # ra, d. h. 1a recht.; fiel- Gleichung nur konstruktive Konstanten stehen,
muß (las Verhältnis des \lel3(lrehnionicntes zum Arbeitsdrehmoment
He : Na
konstant sein.
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Daraus ergibt sich, daß aus einem in irgen(l:welcher Art, durch Bremsen
o. d-1., an der \leßi@#ellc gemessenen Drehmoment das Antrielisclreli-nionient bestimmt
ist. so daß das gesuchte Arbeitsdrehmoment Illb an der Verbrauchswelle b der Differenz
der beiden Drehmomente 111a-3'Ic sein muß, wenn die Drehzahlen der beidenZVellen
a und b unrl des Stirnrades c gleich sind. Dieses muß aber der Fall
sein. da der Hebel zum Einspielen gebracht ist. Die Meßwelle kann demnach auch zum
Messen der Drehzahl benutzt wer-. den, da j-a auch das übersetzungsverhältnis der
Kegelräder bekannt ist. Schließlich kann auch aus Drehzahl und Drehmoment die Leistung
bestimmt «-erden.
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Die Abb. i unterscheidet sich nur dadurch, (1a13 -an Stelle der beiden
Hebel k und s zwei Zahnräder k' und. s getreten sind, die mit entsprechenden Gegenrädern
e und f käni-Inen. Die mathematischen Beziehungen sind die analogen.
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Selbstverständlich können Arbeitswelle und Antriebswelle ihre Rollen
vertauschen, wobei auch die Meßleistung ihr Vorzeichen ändert. Am Wesen der Erfindung
wird dadurch nichts geändert.