DE886536C

DE886536C - Verfahren zur Messung von Drehmomenten an durch Torsion belasteten Bauteilen, insbesondere Wellen

Info

Publication number: DE886536C
Application number: DEM12336A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr-Ing Kornacker; Peter-Otto Schilling
Original assignee: MAK
Current assignee: MAK
Priority date: 1951-12-25
Filing date: 1951-12-25
Publication date: 1953-08-13

Description

Verfahren zur Messung von Drehmomenten an durch Torsion belasteten Bauteilen, insbesondere Wellen Die Erfindung betrifft einVerfahren zur Messung von Drehmomenten an durch Torsion belasteten Bauteilen, insbesondere Wellen. Das von Antriebsmaschinen aller Art auf Wellen übertragene Drehmoment führt zu kleinen Verdrehungen der Wellen. Diese Verdrehungen können dazu benutzt werden, das Drehmoment zu bestimmen. Da es sich aber nur um sehr kleine Verdrehungswinkel handelt, ist es schwierig, eine möglichst genaueBestimmung durchzuführen.
Es wurden bereits Vorschläge gemacht, diese kleinen Verdrehungen meßtechnisch darzustellen. Dieüblichen Meßverfahren reichen aber nicht aus, um die kleinen Verdrehungswinkel mit genügender Genanigkeit zu bestimmen. Durch die Erfindung wird eine sehr empfindliche Meßmethode vorgeschlagen, die es mit genügender Genauigkeit ermöglicht, kleine Verdrehungswinkel festzustellen und zur Anzeige zu bringen. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Verdrehung einer bestimmten Meßlänge auf eine in einem elektrischen Schwingkreis eingeschaltete Drossel übertragen und der Luftspalt der Drossel beeinflußt wird, so daß der elektrische Widerstand des Schwingkreises bei vorgegebener Frequenz verändert und die Veränderung zur Anzeige gebracht wird. Der Widerstand des Schwingkreises wird dabei mit einem normalen Widerstand verglichen bzw. es wird die Spannungsänderung infolge der Widerstandsänderung gemessen, Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die über den beiden Widerständen liegende Wechselspannung vor der Messung gleichzurichten und die Differenz der Gleichspannungen zur Anzeige zu bringen.
Die Vorrichtung zur Ausfü#hrung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehtdarin, daß zwei den zu prüfenden Bauteil umhüllende Rohrteile an ihren voneinander abgekehrten Enden am Bauteil festgeklemmt werden und an ihreneinander zugekehrten Enden auf dem Bauteil gleitbar geführt sind. Das Gehäuse der Drossel ist auf dem einen Rohrteil befestigt, und der Kern der Drossel wird durch ein Betätigungsglied des anderen Rohrteils mechanisch beeinflußt. Die Spannung wird über Schleifringe zugeführt, wobei der übergangswiderstand gegenüber dem Widerstand des Schwingkreises sehr gering gehalten ist.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Abb. i die an der Welle angebrachteVorrichtung, Abb.:2 eine Drossel in größerem Maßstab, Abb. 3 das Schaltschema und Abb. 4 die Darstellung der Spannung am Parallelwiderstand.
An einer Welle a, an der der Verdrehungswinkel bestimmt werden soll, sind die beiden Rohrteile b, c angeordnet. An ihren voneinander abgekehrten Enden d sind sie an dem zu messenden Bauteil a festgeklemmt, während sie an den einander zugekehrten Enden bei c gleitend geführt sind. Die Rohrteile b, c tragen Scheiben f, g. An der Scheibe f des Rohrteils b ist das Gehäuse k einer Drossel, die in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet ist, befestigt. An der Scheibe g des Rohrteils c ist ein Betätigungsglied i angebracht, das den Kern k der Drossel beeinflußt. Die Stromzuführung erfolgt bei m, iv über Schleifringe o. Die Wicklun#g der Drossel ist mit p bezeichnet, und der Kern k steht unter der Wirkung einer Feder q, die bestrebt ist, den Luftspalt r möglichst klein zu halten.
Die Verdrehungen des Bauteils a verändern mechanisch denLuftspalt r der Drossel des Schwingkreises, wodurch die Induktivität und damit auch die Resonanzfrequenz des Sch-wingkreises geändert wird. Es soll aber keine Messung der Resonanzfrequenz erfolgen, sondern der Widerstand des Schwingkreises bei einer vorgegebenen Frequenz, z. B#. iooo Hz, bestimmt werden. Diese Frequenz liegt an der Primärseite des Transformators t. Der Schwingkreis wird mit dernVergleichswiderstand s, dessen Größe so gewählt ist, daß im Ruhezustand über dem Schwingkreis und dem Widerstand der gleiche Spannungsabfall beigleichem Stromherrscht, in Reihe geschaltet -und an eine i-ooo-Hz-Spannungsquelle gelegt. Die Wechselspannungen über dem Schwingkreis und über dem Vergleichswiderstand s werden gesondert gleichgerichtet und so gegeneinandergeschaltet (Abb. 3), daß ihre Differenz durch ein Meßinstrument u zur Anzeige gebracht werden kann. Bei unbelasteter Welle ist die Spann-ungsdifferenz = o. Die elektrische Brücke wirdzweckmäßig SO geschaltet, daß derVerbindungspunkt zwischen dem Schwingkreis und dem Vergleichswiderstand geerdet ist und beide Wechselspannungen öfier den Kreis und den Vergleichswiderstand gegen Erde so gleichgerichtet werden, daß sie gegen, Erde gleiches Vorzeichen haben. Die Sekundärseite des Transformators t darf nicht geerdet sein.
Wird nun ein Drehmornent auf die Welle a gegeben, so ändert sich der Luftspalt der Drossel, und die Resonanzfrequenz des Kreises verschiebt sich. Ist die Resonanzfrequenz nicht mehr iooo Hz, so ändert sich der Parallelwiderstand der Drossel mit der Frequenz, und die Differenz der Gleichspannungen wird größer als o.
Diese Form der Gleichrichtung in der Brücken-Schaltung wurde gewählt, weil dabei die für jede Frequenz andere Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung über dem Schwingkreis belanglos ist und da-her auch nicht kompensiert zu werden braucht.
Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Meßmethode läßt sich sehr weit steigern, und bei geringer Luftspaltänderung r wird der Vollausschlag erreicht.
In der Abb. 4 ist die Spannung am Vergleichswiderstand s aufgezeichnet, und es ist ersichtlich, daß bei einer geringen Luftspaltänderung (die Spannungslinie v = Luftspalt 2 mm und die Spannungslinie w = Lufspalt 22,7 mm) bereits eine betrIchtliche Span#nungsdifferenz von x zu y auf der Koordinate iooco Hz besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. i. Verf ahren. zur Messung von Drehmomenten an durch Torsion belasteten Bauteilen, insbesondere Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehung einer bestimmten Meßlänge auf eine in einem elektrischen Schwingkreis mit vorgegebener Frequenz eingeschaltete Drossel übertragen wird und deren Luftspalt beeinflußt, so daß der elektrische Widerstand des Schwing kreises verändert und die Veränderung zur Anzeige gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Schwinkreises mit einem normalen Widerstand (s) verglichen wird bzw. die Spannungsänderung infolge der Widerstandsänderung gemessen wird. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet ' daß die über den Widerständen (p, s) liegende Wechselspannung vor der Messung gleichgerichtet und die Differenz der Gleichspannungen zurAnzeige gebracht wird. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, gekennzeichnet durch zwei den zu prüfenden Bauteil (a) umhüllende Rohrteile (b, c), die am Bauteil nahezu an ihren voneinander abgekehrten Enden (d) f-estgeklemmt und an ihren einander zugekehrten. Enden gleitbar geführt sind, wobei das D#rosselgehäuse (h) auf dem einen Rohrteil (b) befestigt ist und der Kern (k) der Drossel durch ein auf dem anderen Rohrteil (c) befestigtes Betätigungsglied (i) beeinflußt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieSchleifringe(o) derStromzuführung zur Abnahme der Spannung so angeordnet sind, daß der Übergangswiderstand an den Ringen gegenüber dem Widerstand des Kreises (p) sehr gering gehalten ist. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (k) unter der Kraft einer Feder (q) steht.