DE318396C

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Publication number: DE318396C
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Description

Bei. Messungen an Arbeitsmaschinen mittels eines Dynamometers wird stets nur die Messung- der jeweils zu übertragenden Kraft, höchstens noch der Arbeit, durchgeführt und gelegentlich auch eine Registrierung der erhaltenen Aufzeichnungen zwecks wissenschaftlicher oder, praktischer Verwertung der Resultate vorgenommen.

Solche Registrierungen werden vermöge der Ausbildung der Dynamometer und der angeschlossenen Registrierapparate nur in be-

. . sonderen Fällen vorgenommen, da die bisher bekannten Dynamometerkonstruktionen entweder nur ein bloßes Sichtbarmachen der zu messenden Größen gestatten oder, sofern sie sich auch für Registrierung eignen, ihrer Konstruktion nach für konstante, in großen Intervallen um größere' Beträge schwankende .Belastungen in Betracht kommen.
■20 Bei vielen Arbeitsmaschinen und gerade bei solchen, welche ihrer völlig unregelmäßig verlaufenden Arbei'tsverhältnisse wegen der Untersuchung am meisten bedürfen, ist es aber unerläßlich, um den Verlauf der Kraftbedarfs- und sonstigen Verhältnisse der Arbeitsmaschine zu studieren, fortlaufende Aufzeichnungen nicht nur über Kraft und Arbeit, sondern namentlich, auch über die jeweilige Leistung, die durchschnittliche Leistung und die während einer Zeitspanne verzehrte Arbeitsmenge zu erhalten.

Diesen sich aus der wissenschaftlichen Untersuchung von Arbeitsmaschinen ergebenden Forderungen kann mittels des den Gegenstand der Erfindung bildenden Dynamometers entsprochen werden, dessen Konstruktion j ede Belastungsschwankung in beliebig kleinen oder großen Zeitintervallen innerhalb der überhaupt möglichen Grenzen gestattet, ohne daß eine Adjustierung oder Nachstellung nötig wäre. Überdies gestattet die Erfindung den gleichzeitigen Anschluß von Registriervorrichtungen für die Leistung, sowie für Arbeit, Kraft oder Geschwindigkeit.

Zur Durchführung dieses Grundgedankens wird die Kraft in bekannter Weise durch die Höhe des Zahndrucks gemessen, die Anzeige des Zahndrucks aber nicht wie gebräuchlich durch Ausbalanzieren desselben o. dgl., sondern durch direkte Beeinflussung gewonnen, indem ein mit den beiden Kraftübertragungsorganen (Riemenscheiben, Wellen usw.) gekuppeltes Zahnradpaar verwendet wird, dessen in verschiedenen Ebenen liegende Zahnräder einerseits in eine Außen-, anderseits in eine Innenverzahung der Kraftübertragungsorgane eingreifen, so daß sich summierende Zahndrücke entstehen, die auf einen unter Feder spannung stehenden, um die Achse der Übertragungsorgane drehbaren Hebel übertragen werden, dessen Bewegungen auf dem Registrierapparat verzeichnet werden.

Da somit die Ausbalanzierungsvorrichtung ' entfällt, können Schwankungen beliebiger Größe auf die Registrierapparate übertragen werden, ohne durch Massenwirkungen beeinflußt zu werden, wie dies bei den bekannten Anordnungen der Fall ist, wo die Massen der zur Ausbalanzierung verwendeten Maschinenteile (Pendel, Gehänge) störend auf die .Be-, wegungen des zur Abnahme der Meßbewe- ;

ίο gungen dienenden Organs einwirken.

Die Registrierung der Leistung wird mittels einer von dem erwähnten Hebel direkt angetriebenen Übertragungsvorrichtung bewirkt, welche gleichzeitig auch von einem nach Art der Tachometer gebauten Geschwindigkeitsmesser beeinflußt wird.

Diese Übertragungsvorrichtung wirkt nach dem geometrischen Prinzip des Proportionalitätswinkels, in dem die jeweilig'e Kraftgröße, welche sich im Einheitsabstand 'vom Scheitel ■ des Winkels befindet, in einem der Geschwindigkeit entsprechenden Maße verkleinert oder vergrößert proportional reproduziert wird, wodurch das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit, also die Größe der jeweiligen Leistung, zur Aufzeichnung gelangt. ;

Es ist selbstverständlich, daß an Stelle dieser Registrierung oder neben derselben auch ' die einzelnen Komponenten, Kraft und Ge- ;.

schwindigkeit, bzw. bei Antrieb der vor dem i Kraftzeiger befindlichen Schreibtrommel durch einen rotierenden Teil des Dynamometers auch die Arbeit registriert werden \ kann. - !

Die so registrierte Arbeit kann auch durch ein von diesen Faktoren beeinflußtes Zähhverk ihrem Gesamtbetrag nach unmittelbar ersichtlich gemacht werden.

Die Zeichnungen stellen in Fig. 1 eine Ansieht, in Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht des gesamten Apparates vor; Fig. 3 zeigt ein Schema des Leistungsregistrierapparates; Fig. 4 stellt das geometrische Prinzip dar, das zur Leistungsregistrierung" verwendet wird; Fig. 5 zeigt die Skizze eines Diagrammstreifens mit der Kraft-, Geschwindigkeits- und Leistungskurve sowie Arbeitsfläche.

In Fig", ι und 2 stellt 1 die mittels eines j

Riemens 2 von der Kraftmaschine angetrie- I bene Scheibe dar, mit welcher das mit Innen- ; verzahnung versehene Zahnrad 3 in fester j Verbindung steht. Dieses treibt mittels der Zahnräder 4, 5 das Zahnrad 6, welches auf der zweiten Riemenscheibe 7 sitzt, die mittels des Riemens 8 die Arbeitsmaschine treibt. , Die Zahnräder 4, 5 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 55, die in einem um die Achse 10 der Riemenscheiben drehbaren Hebel 9 gelagert ist, auf welchen somit der Zahndruck bei der Übertragung einwirken und der Wirkung _; der Zugfeder 11 entgegen einen dem Zahndruck bzw. der Umfangskraft proportionalen Ausschlag erzeugen kann. Dieser Ausschlag wird mittels des federnd befestigten Schreib-' Stiftes 12 auf der Schreibtrommel 13 registriert. Diese letztere wird von einem rotierenden Teil des Dynamometers aus durch die biegsame Welle 14 angetrieben, wobei eine Übersetzung ins Langsame durch Schnecken und Schneckenräder in bekannter Weise erfolgen kann. Die Schreibtrommel 13 zieht den Papierstreifen von.der lose mitlaufenden Rolle τ6 ab.

Die Ordinaten der vom Stift 12 auf die Schreibtrommel 13 im Verlauf von deren Umdrehung aufgetragenen Kurve stellen in einem bestimmten Maßstab die im Dynamometer jeweils wirkenden Umfangskräfte dar, da der auf dem Hebel 9 sitzende Stift 12 dem Zahndruck proportionale Ausschläge macht und somit der Umfangskraft proportionale Ordinaten aufzeichnet.

Im Falle nur die Aufzeichnung der Umfangskraft erwünscht ist, kann die Schreibtrommel statt von der Welle 14 von einem Uhrwerk mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden. Soll jedoch auch die durch das Dynamometer übertragene Arbeit ermittelt werden können, so "muß der Antrieb der Schreibtrommel in der in den Figuren dargestellten Weise proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit der Riemenscheibe 1 erfolgen. Die zwischen der Nullinie und der aufgezeichneten Kurve eingeschlossene Fläche hat somit als Ordinaten der jeweiligen Umfangskraft proportionale Strecken, als Abszissen dem von einem Punkt der Riemenscheibe ι zurückgelegten Weg proportionale Strecken. Sie stellt somit die durch das Dynamometer geleitete Arbeit vor.

Zur Ermittlung der Leistung ist neben der Registrierung der Kraft noch die der Geschwindigkeit erforderlich, welche durch den aus Fig. ι und 2 ersichtlichen Apparat. bewirkt wird.

Dieser besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus der von einem rotierenden Teil des Dynamometers angetriebenen Spindel 18, an welcher die Pendel 19 in ahn-1 icher Art wie bei einem Zentrifugalregulator aufgehängt sind und der Wirkung der Feder 20 entgegen nach außen schwingen können. Dabei wird die Hülse 21 mit dem Schreibstift 22 in einer der jeweiligen Ge- ¹¹S schwindigkeit entsprechenden Höhe eingestellt. /

Es ist vorteilhaft, die Registrierung der Geschwindigkeit auf derselben Trommel, wie die der Kraft vorzunehmen/ wobei die jeweilig zusammengehörigen Werte auf dem Diagrammstreifen in einer Vertikalen oder

um ein vorbestimmtes Maß .gegeneinander versetzt erscheinen.

Soll jedoch die Leistung nicht wie vorstehend beschrieben aus ihren Komponenten berechnet, sondern direkt aufgezeichnet werden, so wird der in Fig. 2 in allgemeiner Anordnung, in Fig. 3 und 4 im einzelnen ersichtliche Leistungsregistrierapparat 23 veiv wendet,. bei dem die Registrierung der Leistung aus derjenigen der Kraft und Geschwindigkeit selbsttätig abgeleitet wird.

Die Leistung L = P-C wird geometrisch dadurch erhalten, daß in einem Winkel a (Fig. 4), in welchem P als Ordinate aufgetragen wird, eine zu P parallele Ordinate, welche sich vom Scheitel 31 des Winkels im Abstand der jeweiligen Geschwindigkeit C befindet, die Leistung I. zwischen den Schenkeln dieses Winkels abschneidet.

'Wird der konstante Abstand der Kraft P vom Scheitel 3.1 des Winkels α als Einheit 1 für die Messung der Strecken L, P und C gewählt, so gilt zwischen diesen Größen die Beziehung L = P-C. ;

Um aus den variablen Strecken P und C das jeweilige Produkt L = P-C unter Auf- ; rechterhaltung eines konstanten Einheitsabstandes der Ordinate P vom Scheitel 31 zu erhalten, muß der bewegliche Schenkel 25 so i weit gedreht werden, daß er durch den durch die Größe der Ordinate P bestimmten End- ■ punkt hindurchgeht. Die Einstellung der Größe P erfolgt somit durch entsprechende' Änderung des Proportionalwinkels a. ■ Praktisch durchgeführt wird dies durch den ] in Fig. 3'ersichtlichen Apparat. :

Mit der HorizontalenH bildet dieKulisse 25 den veränderlichen Winkel α; in diese greift der die Kraft P registrierende, am Dynamometerhebel 9 sitzende Stift 12 ein, der also von der Horizontalen H den jeweiligen Ab- ■ stand P hat. . ■

Kulisse 24 ist die Ordinate, welche vom Scheitel 31 im jeweiligen Abstand C einge- ' stellt wird. Es wird dies dadurch erreicht, ! daß der die Geschwindigkeit C aufzeichnende Stift 22 in die Kulisse 27 des Winkelhebels 26, dessen Schenkel rechtwinklig aufeinanderstellen und in starrer Verbindung sind, ein- !

greift; die zweite Kulisse 28 dieses Winkelhebels bringt wieder den auch in der Kulisse 29 gelagerten Bolzen 30 in den Ab- | stand der jeweiligen Geschwindigkeit C vom ;■ Scheitel 31.

Der Bolzen 34 macht parallele Bewegungen i mit dem Bolzen 30, da er durch die zur Ku- ' lisse 29 parallele, feste Kulisse 35 und durch | die mit. der Kulisse 28 parallel geführte ^: Kulisse 32 verstellt wird.

Somit wird die Kulisse 24, welche die Bolzen 30 und 34 verbindet, sich nur parallel zu sich selbst verschieben können und vom Scheitel 31 den jeweiligen Abstand C erhalten.

Die Kulisse 24 schneidet somit die durch die Kraft P mittels des Stiftes 12 verstellbare Kulisse 25 in einem Punkt 36, dessen Abstand von der Horizontalen H immer L = P-C sein muß.

Um nun die Strecke L in einer festen Gerad en 41 registriert zu erhalten, welche selbst keine Horizontalverschiebungen erleidet, und dadurch die direkte Aufzeichnung auf einer Schreibtrommel zu gestatten, wird ein Bolzen 37 angebracht, welcher in den Kulissen 39 und 38 geführt ist, die vermittels der Verbindungen V und V¹ parallele Bewegungen mit der Kulisse 24 bzw. 25 ausführen.

Somit wird die die Bolzen 36/und 37 verbindende Kulisse 40 von H den jeweiligen Vertikalabstand L = P-C besitzen und den auch in der festen Kulisse 41 geführten Schreibstift 42 in einer feststehenden Geraden (41) so bewegen, daß er von der Horizontalen H den Abstand der jeweiligen Leistung L besitzt.

Neben dem beschriebenen Leistungsregistrierapparat oder an Stelle desselben können selbstverständlich auch andere Registrierappärate, z. B. Arbeitszählapparate mit fortlaufend arbeitendem Zählwerk, angewendet werden, welche in gleicher Weise von dem Dynamometerhebel 9 sowie von dem Geschwindigkeitsmesser oder der Welle 10 angetrieben werden und die durch den Apparat geleiteten Arbeitseinheiten summieren, wodurch ein Planimetrieren der Diagramme erspart wird.

Claims

P ATENT-Ansprüche:

i. Registrierendes Dynamometer, dessen Kraftübertragungsorgane (Riemenscheiben, Kupplungen, Wellen) zur Kraft- und zur Arbeitsmaschine durch Zahnräder miteinander verbunden sind, wobei die Größe des Zahndruckes das Maß für die zu übertragende Umfangskraft bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kraftübertragungsorgane (1, 7) verbindenden, in verschiedenen Ebenen auf einer gemeinsamenWelle(55) sitzenden Zahnräder(4, 5) behufs Summierung der Zahndrücke in eine Außen- und eine Innenverzahnung eingreifen und direkt an einem leichten, um die Achse (10) der Kraftübertragung^- organe" (1, 7) drehbaren, unter Federspannung (11) stehenden Hebel (9) sitzen, dessen Ausschlag der Größe der Umfangskraft proportional ist, so daß die Massenwirkungen entfallen und eine genaue Registrierung von beliebig rasch wechselnden Kräften erfolgen kann.
2. Registrierendes Dynamometer nacli Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf'dem Dynamometerhebel (9) sitzendes Organ (12) mit einem in bekannter Weise proportional der Geschwindigkeit der Kraftübertragungsorgane (1, 7) bewegten Hebel (22) gemeinsam auf einen Registrierhebel oder Stift (60) einwirkt, wobei dieser vom Dynamometerhebel (9) eine Grundbewegung erhält, die dann λόιπ Geschwindigkeitshebel (22) der Geschwindigkeit proportional verändert wird, so daß eine unmittelbare Aufzeichnung' der Leistung in jedem Augenblick erreicht wird (Fig..3).
3. Registrierendes Dynamometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, · daß der Krafthebel (9) eine Führung (25) um einen festen Punkt (31) verdreht, wobei der in der Führung verschiebliche Angriffspunkt' (12) des Hebels (9) sich stets in einer einen festen Abstand vom Fixpunkt (31) aufweisenden Geraden bewegt und einen der Kraftgröße proportionalen Abstand von einer festen Nullinie (/-/) besitzt, während der Geschwindigkeitshebel (22) eine verschiebbare Führung (24) parallel zu der' Nullinie (/-/) und proportional der Geschwindigkeit verschiebt, wobei der Schnittpunkt (36) der beiden Führungen (25, 24) die Einstellung des Registrierstiftes (60) bewirkt, so daß sich dieser stets in einem dem linearen Produkt aus den Verstellungen der beiden Punkte (12, 36) entsprechenden Abstand von der Nullinie (H) befindet.
4. Registrierendes Dynamometer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein im jeweiligen Schnittpunkt der beiden Führungen (24, 25) befindlicher Stift (36) eine weitere Führung (40) parallel zu sich selbst bewegt, welche ihrerseits den Registrierstift (60) in einer festen Führung (41) verstellt, so daß dieser letztere seine Bewegungen nur in einer festen Geraden vollführen kann, zum Zwecke, eine direkte Registrierung der Leistung auf einer Schreibtrommel vornehmen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.