DE1063830B

DE1063830B - Verfahren und Einrichtung zum Messen von Schubkraeften

Info

Publication number: DE1063830B
Application number: DEA30871A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erwin Metzmeier
Original assignee: Weser AG
Current assignee: Weser AG
Priority date: 1958-12-04
Filing date: 1958-12-04
Publication date: 1959-08-20
Also published as: GB914669A; CH385512A; BE585289A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Messen von Schubkräften Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Messen von Schubkräften an rotierenden Wellen mit Hilfe von Meßelementen sowie auf Einrichtungen zur Ausübung des Verfahrens. Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die axialen Schubkräfte durch einen Drucklagerkörper an die Meßelemente übertragen werden, der gleitend auf dem Lagerfundament angeordnet ist. Die bekannte Einrichtung bedingt damit eigenartige Lagerbauformen und außerdem Maßnahmen zur Ausgleichung der Wärmedehnungen des Drucklagerkörpers. Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens bzw. einer Einrichtung, mit der ein exaktes Erfassen der Schubkräfte und ihrer Schwankungen auch bei wechselnder Richtung der Kräfte mit geringsten Mitteln erreichbar ist, ohne daß das Lager selbst anomale Bauformen erhalten muß und ohne daß besondere Maßnahmen zur Ausgleichung der Wärmedehnungen erforderlich werden.
Die Erfindung schlägt hierzu vor, die den auf den Lagerkörper von den rotierenden Wellen ausgeübten Schubkräften und ihren Schwankungen proportionalen Kräfte zwischen Lagerkörper und Auflagefläche zu messen. Die Beziehung zwischen den Schubkräften einerseits und den Kräften zwischen Lagerkörper und Auflagefläche andererseits folgt aus der Gleichung S h = P a, in der S die Schubkräfte, h der Abstand der Wellenmitte von der Bodenfläche des Lagerkörpers, a der Abstand zwischen den Meßstellen und P die durch die Meßeinrichtungen angezeigten Kräfte sind. Bei Kenntnis der Hebelarme h und a ergeben sonach die von der Meßeinrichtung angezeigten Kräfte ein exaktes Bild der jeweils auftretenden Schubkräfte. Um Schubkräfte wechselnder Richtung zu messen, genügt es nunmehr, mindestens je eine Meßstelle, z. B. elektrische oder hydraulische Meßdosen, Dehnungsmeßstreifen, Meßbolzen od. dgl., zwischen der Bodenfläche des Lagergehäuses und der Auflagefläche anzuordnen, von denen jeweils eine die positiven, die andere die negativen Werte der auftretenden Kräfte zwischen Lagerkörper und Auflagefläche zur Anzeige bringt. Um das aus der Drehung der Welle in den Lagerstellen resultierende Reibungsmoment auszugleichen, schlägt die Erfindung vor, jeweils mindestens eine Meßstelle in jeder Ecke der Bodenfläche der Grundplatte des Lagergehäuses und/oder je eine Meßstelle auf der Oberfläche der Grundplatte des Lagergehäuses vorzusehen, deren Werte durch Ausmittelung die tatsächlichen Kräfte zwischen Grundplatte und Auflagefläche ergeben. Zur Verminderung der Reibung zwischen den Seitenflächen der Grundplatte des Lagergehäuses und den seitlichen Anschlagflächen zur Aufnahme der horizontalen Kräfte schlägt die Erfindung vor, Rollen an den Seiten der Grundplatte des Lagergehäuses anzuordnen. Dies hat den Vorteil, daß vertikale Bewegungen des Lagerkörpers gegenüber der seitlichen Anschlagfläche durch rollende und nicht gleitende Reibung übertragen werden.
Die Zeichnung zeigt in schematischen Skizzen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Welle 2 ist in an sich bekannter Weise in dem Drucklager 1 gelagert. Das Drucklager 1 ruht mit seiner Grundplatte 3 auf der Auflagefläche 4. Zwischen der Bodenfläche der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 und der Auflagefläche 4 sind an beiden Enden der Fläche Meßdosen 5 vorgesehen, und zwar derart, dall die Bodenfläche der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 auf den Meßdosen 5 ruht. Die Meßdosen 5 können entweder in die Bodenfläche der Grundplatte 3 des Lagergehäuses 1 oder aber in die Auflagefläche 4 eingelassen sein. Die positiven Schubkräfte S ebenso wie die negativen Schubkräfte S wirken in einem Abstand A, das ist die Entfernung zwischen der Wellenmitte und der Bodenfläche der Grundplatte 3 des Lagergehäuses 1. Die Meßdosen 5 sind in einem Ab -stand a voneinander angeordnet. Es gilt also hier die Gleichung S h z = P a, so daß also Pa S= h wird. Die von der einen Meßdose 5 angezeigten Werte ergeben damit ein genaues Bild der von der Welle auf das Lager ausgeübten positiven Schubkräfte, während die andere Meßdose 5 die negativen Schubkräfte anzeigt. In Fig. 2 ist zwischen der Anschlagfläche 7 und der Grundplatte 3 des Lagergehäuses 1 jeweils ein Rollenpaar 6 auf jeder Seite des Lagerkörpers 1 angeordnet. Außerdem ist zwischen der Bodenfläche der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 und der Auflagebäuche 4 an jedem Ende jeweils ein Meßdosenpaar vorgesehen, derart, daß in jeder Ecke der Bodenfläche eine Meßdose 5 liegt. Durch die Anordnung je einer Meßdose an jeder Ecke der Bodenfläche der Grundplatte ist erreicht, daß das aus der Drehung der Welle 2 in den Lagerstellen resultierende Reibungsmoment durch Mittelung der Werte jeweils eines NIefidosenpaares eliminiert ist und so die tatsächlichen Schubwerte erfaßt werden. Die Anordnung der Rollen 6 zwischen den Anschlagflächen 7 auf den Seiten der Grundplatte 3 des Lagergehäuses 1 vermindert insofern die Reibung zwischen der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 und den Anschlagflächen 7, als nunmehr bei Vertikalbewegungen des Lagerkörpers 1 die auftretenden Kräfte durch rollende und nicht durch gleitende Reibung auf die Anschlagflächen 7 übertragen werden. Um die Meßergebnisse weiter zu verfeinern, kann es von Vorteil sein, weitere Meßdosen 5 nicht nur unter, sondern auch auf der Grundplatte 3 des Lagergehäuses 1 vorzusehen. Dies wird sich besonders dann empfehlen, wenn Schubkräfte wechselnder Richtung gemessen werden sollen, die verhältnismäßig kleinen, aber häufig auftretenden Schwankungen unterworfen sind. Durch Ausmittelung der von der Summe aller Meßdosen aufgezeigten Werte wird dann der exakte jeweils auftretende Schub einschließlich seiner Schwankungen erfaßbar.
Die praktische Durchführung des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens und ihre Übertragung insbesondere auf Lagergehäuse, beispielsweise von Antriebswellen für Schiffe oder auf Gebläsekörper, bei denen die Kenntnis der auftretenden Schubkräfte von wesentlicher Bedeutung ist, läßt sich in verschiedenster Weise konstruktiv lösen.
Die Meßeinrichtungen selbst können dabei die verschiedensten an sich bekannten und im Handel erhältlichen Ausführungsformen, wie z. B. elektrische oder hydraulische Meßdosen, Dehnungsmeßstreifen, Meßbolzen usw. sein; wesentlich ist, daß sie in ihren Abmessungen so gehalten sind, daß sie dem Konstruktionselement sinnvoll eingefügt werden können.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Einrichtungen zur Ausübung des Verfahrens zeigen weitere beispielhafte Lösungsmöglichkeiten, die mit einfachsten Mitteln exakte Messungen sowohl der positiven als auch der negativen Werte zulassen. Die Einrichtung in Fig. 4 besteht im wesentlichen in der Anordnung an sich bekannter Dehnungsmeßstreifen 10 an den Schäften der Haltebolzen 8 für den Lagerkörper 1.
Die den Schubkräften 5 proportionalen Kräfte P in den Haltebolzen 8 ergeben alsdann durch die Anzeige über die Dehnungsmeßstreifen 10 ein eindeutiges Bild sowohl der negativen als auch der positiven Schubkräfte und ihrer Schwankungen. In ähnlicher Weise lassen sich die in den Haltebolzen 8 auftretenden. den Schubkräften S proportionalen Kräfte P durch Meßdosen 5 ermitteln, die zwischen der Mutter der Halteschrauben 8 und der Oberfläche der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 angeordnet sind. Um für die oben aufgezeigten Fälle der Anwendung des erfindungs gemäßen Verfahrens die tatsächlichen Schubwerte zu bekommen, werden die an sich bekannten seitlichen Keilverspannungen des Lagerkörpers 1 nicht durch einfache Flachkeile, sondern durch Keile 11 mit balligen Seitenflächen verspannt, so daß nunmehr alle vertikalen Bewegungen des Lagerkörpers 1 in der Größe einiger tausendstel Millimeter durch Abrollen der die Keildrücke übertragenden Flächen 12, 13 auf den balligen Flächen des Keiles 11 reibungslos verlaufen und damit das Meßergebnis nicht beeinflussen.
Die Zahl der entweder mit einem Dehnungsmeßstreifen 10 oder einer Meßdose 5 zu versehenden Haltebolzen 8 richtet sich dabei jeweils nach der Lagc und der Zahl der Bolzen in der Grundplatte 3 des Lagerkörpers 1 und der gewünschten Meßgenauigkeit.
PAENTANSPHCCHE.
1. Verfahren zum Messen von Schubkräften an rotierenden Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die den auf den Lagerkörper (1) von der rotierenden Welle (2) ausgeübten Schubkräften (S) und ihren Schwankungen proportionalen Kräfte (P) zwischen Lagerkörper (1) und Auflagefläche (4) gemessen werden.

Claims

2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Meßeinrichtung (5), z. B. elektrische oder hydraulische Meß dose, Dehnungsmeßstreifen, Meßbolzen usw., zwischen der Grundplatte (3) des Lagergehäuses (1) und derAuflagefläche (4).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch je eine Meßeinrichtung (5) in den vier Ecken der Bodenfläche der Grundplatten (3) des Lagerkörpers (1) und/oder je eine Meßeinrichtung (5) auf der Oberfläche der Grundplatte (3) des Lagerkörpers (1).

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch Druckrollen (6) an den Seiten der Grundplatten (3) des Lagerkörpers (1) zur Aufnahme horizontaler Kräfte und zur Verminderung der Reibung.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Dehnungsmeßstreifen (10) an den Schäften der Haltebolzen (8) zwischen der Grundplatte (3) des Lagerkörpers (1) und der Auflagefläche (4).

6. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch elektrische oder hydraulische Meßdosen (5) zwischen der Oberfläche der Grundplatte (3) des Lagerkörpers (1) und der Mutter der Haltebolzen (8).

7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Verspanneinrichtung des Lagerkörpers (1), bestehend aus den Druckflächen (12, 13) sowie einem zwischen die Druckflächen (12, 13) eingetriebenen Keil (11) mit balligen Seitenflächen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Gebrauchsmusterschrift Nr. 1 683 170.