Titel: Neuere Dynamometer.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1891, Band 281 (S. 255–259)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj281/ar281092

Neuere Dynamometer.

Mit Abbildungen.

Man unterscheidet zweierlei Arten von Dynamometern, diejenigen, welche die ausgeübte Kraft oder Arbeitsleistung einer Maschinenanordnung dadurch messen, dass sie zwischen den Motor und die Arbeitsmaschine eingeschaltet werden, also vorzugsweise dann in Anwendung kommen, wenn es sich um die Ermittelung des Arbeitsaufwandes handelt, welchen eine Arbeitsmaschine während ihrer gewöhnlichen Bewegung bedarf, und diejenigen, welche nur für Kraftmaschinen und zwar in der Regel nur für solche mit rotirender Bewegung angewendet werden, wenn es sich darum handelt, diejenigen Leistungen zu ermitteln, welche diese Kraftmaschinen bei gewissen Geschwindigkeiten oder unter sonstigen Betriebsverhältnissen überhaupt auszuüben im Stande sind. Hierbei wird der Kraftmaschine bei der Messung ein künstlicher Widerstand entgegengesetzt, gewöhnlich eine Reibungsarbeit, seltener eine zu hebende Last, welcher Widerstand soweit steigerungsfähig ist, dass er vom Motor im Beharrungszustande überwunden wird; zu dieser zweiten Art von Kraftmessern, welche allgemein als Bremsdynamometer bezeichnet werden, gehört z.B. der bekannte Prony'sche Zaum.

Einige neuere Dynamometer zum Messen der Leistungen von Arbeitsmaschinen sind in einem vor Kurzem erschienenen Werke: „Guide pour d'essai des machines à vapeur“ von J. Buchetti in Paris eingehender behandelt. Wie Revue industrielle, 1891 S. 93, auszüglich berichtet, bestehen derartige Dynamometer in der Regel aus zwei durch Federn, Zahnräder oder Riemen mit einander in Verbindung gebrachten Scheiben, von denen die eine den von dem Motor kommenden Riemen aufnimmt, die andere zum Betreiben derjenigen Maschine dient, deren Widerstandsarbeit gemessen werden soll.

Die von der einen auf die andere Scheibe übertragene Kraft bewirkt eine Verdrehung der beiden Scheiben gegen einander und lässt sich in Folge der eintretenden Durchbiegung einer Feder oder aber auch direct durch ein Gewicht messen, solange sie nur innerhalb kleinerer Grenzen schwankt; ist letzteres dagegen nicht der Fall, so bestimmt man ihren Werth durch Aufzeichnung einer Curve, welche auf einen Papierstreifen mittels Stiftes geschrieben wird, dessen Bewegung zu derjenigen der Kraft in einem gewissen Verhältniss steht. Die Fläche der Curve gibt dann die übertragene Arbeit.

Bei Maschinen endlich, welche mit grossen Umdrehungszahlen laufen und deren Kraftverbrauch nahezu constant bleibt, lässt sich die innerhalb einer gewissen Zeit übertragene Arbeitsleistung durch einen weiter unten näher beschriebenen Registrirapparat (Arbeitsmesser genannt) mit Leichtigkeit feststellen. Oft geben auch die Dynamometer sowohl auf einem Papierstreifen, als auch gleichzeitig noch durch einen Arbeitsmesser die übertragenen Leistungen an.

Die Revue industrielle, 1891 Taf. 5, entnommenen Abbildungen (Fig. 1 bis 5) veranschaulichen den Federdynamometer von Easton-Anderson; derselbe besteht aus zwei Scheiben von gleichem Durchmesser, deren eine A (Fig. 2) auf der in zwei Bocklagern geführten Welle A1 festgekeilt ist und entweder mittels Riemen oder auch unter Zwischenschaltung einer Kreuzgelenkkuppelung C vom Motor aus direct betrieben wird, während die andere |256| Scheibe B sich frei auf der Welle A1 dreht und ihre empfangene Bewegung auf die betreffende Arbeitsmaschine überträgt. Beide Scheiben A und B sind durch vier spiralförmig gewundene Federblätter D D und E E (Fig. 1) mit einander verbunden, von denen die letzteren jedoch eine den ersteren entgegengesetzte Krümmung besitzen, so dass die Centrifugalkraft ohne Einfluss auf die Federn bleibt.

Textabbildung Bd. 281, S. 256

Sämmtliche Federn sind mit ihren inneren Enden auf der Nabe der losen Scheibe B fest gemacht, während bezüglich ihrer äussersten Enden diejenigen der Federn D D direct, diejenigen der beiden anderen Federn E E dagegen unter Zwischenschaltung von Unterlagen F F mit der festen Scheibe A verbunden sind. Die von der Welle A1 bezieh. der Scheibe A auf die lose Scheibe B übertragene Kraft bewirkt eine ihrer jedesmaligen Stärke entsprechende grössere oder geringere gegenseitige Verdrehung der beiden Scheiben, welche gemessen werden kann und durch zwei auf der Scheibe A befestigte Winkel, die gegen einen auf der Scheibe B befestigten Theil K treffen, begrenzt wird.

Textabbildung Bd. 281, S. 256

Auf der Nabe der Scheibe B (Fig. 4 und 5) ist ein Zahnseetor b aufgeschraubt, welcher mit einem Getriebe a in Eingriff steht; letzteres befindet sich am äussersten Ende einer Spindel d, welche mittels Böckchen von der Welle A1 getragen wird und auf deren anderem Ende ein zweites Getriebe c sitzt, welches in eine Zahnstange greift, die in einem mit der Spindel e verschraubten und in einer mittleren Längsnuth der Welle A1 frei beweglichen Rahmen liegt, so dass die jeweilige Relativlage der Scheiben A und B bezieh. der Zahngetriebe a und b sich auf die Spindel e überträgt.

In dem am äussersten Ende der Welle A1 gelegenen Kasten M (Fig. 2) befindet sich der Arbeitsmesser, aus einer von der Welle A1 betriebenen Scheibe G (Fig. 3) mit Tourenzähler bestehend, gegen welche sich eine die Ortsveränderungen der Spindel e aufnehmende kleine Rolle H legt, aus deren Umdrehungen dann mit Hilfe einfacher Rechnung die Gesammtarbeit der betreffenden Arbeitsmaschine ermittelt werden kann.

In dem Kasten M ist ferner noch ein von der Welle A1 aus betriebener Cylinder J untergebracht, über welchen ein mittels kleiner Röllchen entsprechend geführter Papierstreifen geht, auf welchen ein von der Spindel e betätigter Stift Diagramme schreibt, deren Ordinaten den durch die Scheiben A und B übertragenen Tangentialkräften proportional sind.

Die bei dem vorstehend beschriebenen Dynamometer mittels Zahnrädergetriebe erfolgte Messung der gegenseitigen Verdrehung der beiden Scheiben kann insofern zu unrichtigen Resultaten führen, als im Laufe der Zeit die betreffenden Zähne mit mehr oder weniger Spiel in einander greifen, wodurch um so bedeutendere Differenzen entstehen können, als der Zahnsector und die Räder selbst nur verhältnissmässig kleine Abmessungen besitzen.

Textabbildung Bd. 281, S. 256
Um diesen Uebelstand zu vermeiden, hat Vuaillet die Zahngetriebe durch ein biegsames Band oder eine Schnur aus Metall ersetzt, deren Bewegungen auf eine zusammendrückbare Feder übertragen werden.

Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich, ist das biegsame Band d an einem vorstehenden Kloben a der Scheibe B befestigt und geht zunächst über die Rolle b, welche um einen mit der Scheibe A verschraubten Bolzen frei beweglich ist, sodann über die in zwei Körnerspitzen laufende und in einer Aussparung der Welle A1 untergebrachte Rolle c nach der am äussersten Ende der genannten Welle befestigten Feder. Es ist leicht einzusehen, dass bei der gegenseitigen Verdrehung der Scheiben A und B die Theile a und b zu einer Verschiebung in dem einen oder anderen Sinne gezwungen werden, wodurch das in der |257| Bohrung der Welle A1 liegende Band d entsprechend mitgenommen wird und die aussen liegende Feder eine grössere oder geringere Zusammendrückung erleidet; die Bewegungen der letzteren lassen sich dann wieder auf das Röllchen eines Arbeitszählers oder auf den Stift eines Papiercylinders übertragen.

Ein anderes von Vuaillet erfundenes Dynamometer stellen die Abbildungen Fig. 8 und 9 dar.

Die auf gemeinschaftlicher Achse befestigte Scheibe mit conischem Rade A (Fig. 9) empfängt ihre Bewegung mittels Riemen vom Motor aus, während die lose Scheibe A1 eine Unterbrechung der Bewegungen des Apparates gestattet, ohne den Motor vorher stillsetzen zu müssen. Das Rad A überträgt unter Vermittelung des Zwischenrades C die Bewegung im entgegengesetzten Sinne auf das Rad und die Scheibe B, welche letzteren beiden Theile auf einer zweiten Welle fest gemacht sind und mit derjenigen Arbeitsmaschine, deren Widerstand man messen will, in Verbindung gebracht werden. Das Zwischenrad C sitzt auf einer in zwei Körnerspitzen laufenden Spindel, welche innerhalb eines von den Wellenenden A und B getragenen, vollständig ausbalancirten Rahmens D D liegt und sich frei um ihre Achse bewegt.

Textabbildung Bd. 281, S. 257
Es ergibt sich ohne weiteres, dass je nach dem Widerstände, welcher der Scheibe B entgegengesetzt wird, das Rad C seine ursprüngliche Stellung mehr oder weniger verändert, und die Grösse dieser der übertragenen Kraft proportionalen Stellungsänderung wird zum Messen der Kraft selbst benutzt.

Zu dem Zwecke sind auf dem oberen Theile des Rahmens D D zwei Daumen E (Fig. 8) angebracht, welche je nach dem Sinne der Bewegung des Rahmens gleichzeitig eine mit einer wagerechten Stange verbundene kleine Rolle bethätigen, so dass die an den Enden dieser Stange sitzenden Spiralfedern F entsprechend zusammengedrückt bezieh. aus einander gezogen werden. Die Federn lassen sich, ähnlich wie bei einem Indicator, auswechseln und dadurch kann der Apparat sowohl zum Messen kleinerer als auch bedeutenderer Kräfte Verwendung finden.

Der Papierstreifen erhält seine Bewegung durch ein Rädergetriebe G und eine endlose Kette H, wobei der auf einem kleinen gelenkigen Dreieck befestigte Schreibstift b in Folge seines Eigengewichtes beständig auf dem Papier ruht und eine gerade Linie schreibt; ein zweiter in derselben Weise wie der erstere am Ende der Stange F F befestigter Schreibstift a zeichnet eine Curve auf, deren Ordinaten den übertragenen Kräften proportional sind. Die von den beiden Stiften gezogenen Linien schliessen

eine Fläche ein, welche zur Ermittelung der Arbeit dient. Zu beiden Seiten des Schreibstiftes a sind an dem zugehörigen kleinen gelenkigen Dreieck noch zwei Stangen befestigt, welche die Fortsetzung der Stange F F bilden und die Rolle J führen, welche sich auf die Scheibe M stützt; letztere erhält ihre Bewegung unter Vermittelung der Zahngetriebe G L und zweier unter ihr liegender conischer Räder. Die Anzahl der Umdrehungen, welche die Rolle J ausführt und die man zur Bestimmung der Arbeit wissen muss, wird durch einen Tourenzähler t angezeigt.

Um auch die Anzahl der Umdrehungen kennen zu lernen, welche das Dynamometer während der Versuchsdauer zurücklegt, ist noch ein zweiter Tourenzähler n angebracht und eine kleine Ausrückkuppelung ermöglicht das gleichzeitige oder getrennte Betreiben dieser beiden Registrirapparate.

Ein. Dynamometer von Schuckert in Nürnberg veranschaulichen die Fig. 10 und 11 gegebenen Abbildungen.

Der von dem Motor kommende Treibriemen geht über die auf der Achse C (Fig. 10) des Apparates festgekeilte Scheibe A, während eine andere Scheibe B auf der Welle C wieder frei beweglich ist. Beide Scheiben sind durch zwei Spiralfedern D (Fig. 11) mit einander verbunden, welche sich bei der durch gusseiserne Anschläge E E1 begrenzten Relativbewegung der beiden Scheiben ausdehnen.

Die Drehbewegung der Scheibe B wird durch das schraubenförmige Segment F (Fig. 10) auf einen Hebel G übertragen, welcher dieselbe vergrössert der geradlinig geführten Stange H mittheilt; letztere trägt an ihrem äussersten Ende einen Schreibstift J. Der Hebel G ist durch eine kleine Stange und Torsionsfeder mit dem auf der Welle C fest geschraubten Halter K verbunden und je mehr die Spiralfedern aus einander gehen, um so grösser werden auch die Verschiebungen der Stange H bezieh. des Schreibstiftes J.

Bei constantem Widerstand lässt sich die Umfangskraft der Scheiben ohne weiteres an dem äussersten Ende der Stange H direct ablesen, da in diesem Falle ein mit Theilstrichen versehenes Messinglineal angeordnet ist. Das Ende der Welle C trägt noch ein Schraubengewinde V1 welches mit dem Rade eines Tourenzählers in Eingriff steht.

Um die Theilstriche auf dem Messinglineal anbringen zu können, bremst man die Scheibe A, belastet sodann einen über die Scheibe B gelegten Riemen mit von 5 zu 5 k zunehmenden Gewichten und markirt auf dem Lineal die jedesmalige Stellung, welche das äusserste Ende der Stange H hierbei einnimmt. Behufs Vornahme einer derartigen |258| Beobachtung drückt man zunächst einen Hebel nach unten, um den Tourenzähler auszulösen, und führt den Zeiger desselben auf Null zurück; sodann, wenn die Maschine ihre normale Geschwindigkeit erreicht hat, hebt man den vorgenannten Hebel wieder in die Höhe und stellt durch eine Klemmschraube den Tourenzähler sowie das Lineal fest. Ist P die auf dem Lineal abgelesene Kraft und n die Anzahl der minutlichen Umdrehungen, so ergibt sich die auf die Scheiben vom Halbmesser r übertragene Arbeit in Pferden zu

Textabbildung Bd. 281, S. 258
Erhalten beide Scheiben, wie es gewöhnlich der Fall ist, einen Umfang 2 π r = 1 m, so geht obiger Ausdruck über in

Man setzt in diese Gleichung für P das arithmetische Mittel aus einer Anzahl von Versuchen ein, welche vielleicht in Zeiträumen von 10 zu 10 Secunden, die sich mittels einer mit Secundenzeiger versehenen Taschenuhr genau genug feststellen lassen, vorgenommen werden. Handelt es sich indess darum, die innerhalb weiterer Grenzen schwankende Arbeit, z.B. einer Werkzeugmaschine, festzustellen, so benutzt man den auf den Abbildungen ersichtlichen Registrirapparat, welcher sich wieder aus einem Tourenzähler t und zwei Rollen T T1 zusammensetzt, über welche ein Papierstreifen läuft; das Ganze wird von einem Support M getragen, welcher mit Hilfe des Hebels l gedreht und in jeder beliebigen Lage durch die Schraube m festgestellt werden kann. Der Support ist noch mit einem Stift J1 zum Aufzeichnen der Nullinie auf dem Papierstreifen versehen.

Die Bewegung des Papieres wird dadurch erreicht, dass die Trommel T auf ihrer Innenfläche eine Kautschukrolle trägt, in welche die Zähne des Zählrades eingreifen. Die Ordinaten der auf dem Papier durch den Stift J geschriebenen Curve stellen die gesuchten Tangentialkräfte P dar und es lässt sich mit Hilfe derselben genau wie vorher die von der einen auf die andere Scheibe übertragene Arbeit feststellen. Ein kleines Gegengewicht q widersetzt sich dem Aufwickeln des Papieres auf die Rolle T1 und hält dasselbe in Folge dessen unter den Schreibstiften stets gespannt. Wie man sieht, ist die Reibung der in zwei Lagern geführten Welle C ohne Einfluss auf die mittels der Scheiben A und B übertragene Kraft; dagegen ist die Reibung, welche durch Drehung der zur losen Scheibe B gehörigen Nabe auf der Welle hervorgerufen wird, zu berücksichtigen und als eine Function von P in Rechnung zu stellen.

Wenn T und t die Spannungen in den beiden Riemenenden bezeichnen, so ist bekanntlich P = T – t und setzt man tmin = P, so ergibt sich T = 2 P und der Gesammtdruck auf die Nabe würde dann 3 P betragen.

Ein den Bedürfnissen der Elektrotechnik seine Entstehung verdankendes Dynamometer von Fischinger veranschaulichen die der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure entnommenen Abbildungen Fig. 12 bis 14.

Textabbildung Bd. 281, S. 258
Auf einer durchgehenden, auf den Böcken o und o1 gelagerten Welle a sind drei Arme d, d1 und e fest gemacht. An den beiden Enden des Armes d befinden sich zwei Lager l und m, in welchen eine zu d parallele Welle i gelagert ist, welche an ihrem unteren Ende einen Hebel g, am oberen Ende einen Doppelhebel k k1 trägt, dessen beide Arme rechts und links zwischen die im Inneren der Riemenscheiben c und c1 angegossenen Vorsprünge n n1 und v v1 greifen.

Am äussersten Ende des Armes e sitzt der Zapfen w, |259| um den sich ein Doppelhebel f f1 dreht. dessen Arm f1 mit einem Zapfen g1 versehen ist, der in ein Langloch des Hebels g eingreift; das äussere Ende des letzteren ist mit einer kleinen Spindel mit Gewinde versehen, auf welche rechts und links kleine Justirmuttern h h1 aufgeschraubt sind.

Um beim plötzlichen Ingangsetzen des Dynamometers einen harten Anschlag des Hebels g bezieh. der Spindel an die Riemenscheiben zu verhindern, sind an den betreffenden Stellen der letzteren kleine Gummipuffer angebracht.

Der Arm d1 dient dazu, den Schwerpunkt des ganzen Hebelsystemes in die Achsenmitte zu verlegen, und zwar geschieht dies mit Hilfe eines Längsschlitzes, in dem ein Bolzen m1 verstellbar sitzt, auf welchem ein ebenfalls verschiebbares Gewicht e1 angebracht ist. Das ganze Hebelwerk ist von den beiden Riemenscheiben c und c1 umschlossen.

In einer bis zur Mitte reichenden axialen Durchbohrung der Welle a lagert eine Stange b, welche mit ihrem inneren Ende an dem Hebelarm f, mit dem äusseren an dem Hebelarm r des um den Zapfen t drehbaren Winkelhebels r r1 anliegt. Der Arm r läuft nach unten in eine Spitze aus, welche auf einer Gradleiter spielt, während der Arm r1 ein verschiebbares Gewicht u trägt. Um den Einfluss des Eigengewichtes des Winkelhebelarmes r1 auf die Messung zu beseitigen, ist auch der Arm r mit einem verstellbaren Gewicht versehen.

Die Verdrehung der beiden Riemenscheiben gegen einander wird zunächst durch Hebel k k1, Welle i, Hebel g, Doppelhebel f f1 und Stange b auf den Winkelhebel r r1 übertragen, dessen Arm r auf der Gradleiter t die Verdrehung anzeigt, während die Uebertragung der Umlaufsbewegung von der einen Scheibe auf die andere unmittelbar durch den Doppelhebel k k1 erfolgt, wobei dieser also gewissermassen die Rolle des Mitnehmers übernimmt.

Um zu erfahren, mit welcher Kraft die Verdrehung stattfindet, verschiebt man das Gewicht u so weit, bis der Zeiger t wieder auf seine Nullstellung zurückkehrt.

Der Hebelarm r1 ist mit einer Eintheilung versehen, welche anzeigt, wie viel Gewichtseinheiten der jeweiligen Verdrehungswirkung am Umfang der Riemenscheiben entsprechen. Aus dieser Gewichtsangabe und der secundlichen Umfangsgeschwindigkeit ergibt sich die übertragene Kraft.

Der Erfinder nimmt für dieses Dynamometer folgende Vorzüge in Anspruch:

1) Die Messungen lassen sich bei sehr verschiedenen Kraftleistungen mit gleicher Genauigkeit ausführen, weil alle der Veränderung unterworfenen Zwischenglieder, wie Federn, auf Torsion beanspruchte Achsen u. dgl. vermieden sind.

2) Bei verschiedenen Geschwindigkeiten wird die immer gleiche Zuverlässigkeit dadurch erzielt, dass die jedesmalige Einstellung des Zeigers r auf den Nullpunkt der Grundleiter t eine relativ gleiche Stellung der bewegten bezieh. umlaufenden Theile (Hebel u.s.w.) ermöglicht, was die unter anderen Verhältnissen auftretenden störenden Einflüsse der Centrifugalkraft vermeidet.

3) Durch Verwendung verschieden schwerer Laufgewichte u auf dem Hebelarm r1 können die Grenzen der Benutzung sehr erweitert werden.

Fr.

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