Titel: Neuere Arbeitsmesser (Dynamometer).
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 296 (S. 66–69)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj296/ar296015

Neuere Arbeitsmesser (Dynamometer).

Mit Abbildungen.

Um die Betriebskraft einer Arbeitsmaschine oder Transmissionswelle festzustellen, bedient man sich bekanntlich der Dynamometer, von denen die meisten eine graphische Wiedergabe der Kraftschwankungen erzielen und auf dem Princip beruhen, den Zahndruck oder die Riemenspannungsdifferenzen zu messen, auch wird mittels derselben eine der Riemenspannung proportionale Kraft abgewogen u. dgl., während zur Bestimmung der Leistung von Motoren vielfach Bremsdynamometer verwendet werden, von denen als der einfachste der Prony'sche Zaum bekannt ist.

Einen Scheibendynamometer von Morin, welcher auf einer zur Uebertragung einer Arbeit von 20 mit 200 minutlichen Umdrehungen auf eine Anzahl von Werkzeugmaschinen dienenden Welle angeordnet ist und auf elektrischem Wege die während einer gewissen Zeit übertragenen Arbeiten angibt, beschreibt Le Génie civil, 1894 S. 288.

Der Apparat besteht, wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, aus einer gusseisernen, auf einer Seite offenen Riemenscheibe 1 von 700 mm Durchmesser und 280 mm Kranzbreite, gegen welche sich eine Deckplatte 2 legt, die durch 6 Schraubenbolzen mit der Scheibe 1 verbunden ist. Drei von diesen Schraubenbolzen treten durch Verstärkungen 3 der Scheibe, deren Seitenflächen sich gegen angegossene Vorsprünge 4 auf der Innenfläche der Platte 2 legen und damit eine Drehbewegung der einen Scheibe hinsichtlich der anderen verhindern. Die Nabe 5 der Scheibe 1 ist auf eine Höhe von 25 mm so getheilt, dass die Theilfugen um einen Winkel von 183° aus einander stehen und ein Paar zahnartiger Vorsprünge entstehen, welche auf den Muff 6, von dem noch weiter unten die Rede sein wird, einwirken. In Folge geringen Spielraumes 7 zwischen Scheibe und Muff kann erstere eine Relativbewegung, entsprechend einem Winkel von 0° hinsichtlich des letzteren ausführen.

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Die Scheibe trägt auf der Welle 9 ein Getriebe 8 und ferner eine Rolle 10, welche in einem mit Längsschlitz versehenen Gleitstück befestigt ist; auf letzteres drückt eine Schraube derart, dass die Rolle 10 mit der Flachfeder 12 in Berührung kommt. Beim Lösen der Schraube wird die Berührung aufgehoben und die Scheibe wirkt dann, indem sie bei ihrer Bewegung den Muff 6 mitnimmt, wie eine gewöhnliche Riemenscheibe.

Textabbildung Bd. 296, S. 67

Das Anziehen und Lösen der Schraube erfolgt zweckmässig durch eine Oeffnung in der Deckplatte 2, während eine andere kleine Oeffnung zur Schmierung der Rollenachse und ferner dazu dient, sich von der Lage der Rolle jederzeit überzeugen zu können. Der im Inneren der Scheibe liegende, auf der Transmissionswelle mittels Keil befestigte Muff 6 aus Gusstahl ist auf seiner der Nabe 5 gegenüberliegenden Seite ebenfalls mit 2 zahnartigen Vorsprüngen versehen, gegen welche diejenigen der Scheibe 1 zu liegen kommen, nachdem letztere sich relativ um einen Winkel von 6° gedreht hat. Der Muff trägt einen Halter mit Zahnsegment 11, welches mit dem Getriebe 8 in Eingriff steht, und hat auf einer Seite eine rechteckige Oeffnung, in welcher die Lamellen der Feder 12 durch eine mittels Druckschrauben bethätigte Platte gehalten werden. Die Feder hat eine Länge von 200 mm – gemessen vom äussersten Punkte der Einspannung bis zum Berührungspunkte mit der Rolle 10 – und setzt sich aus 5 Lamellen aus Cementstahl von je 65 mm Breite bei 4 mm Stärke zusammen. Die Abmessungen sind derart gewählt, dass sich die Feder bei einer Belastung von 260 k, entsprechend der Tangentialkraft von 200 k für eine Leistung von 20 bei 200 minutlichen Umdrehungen, um 30 mm durchbiegt, d.h. ihr äusserstes Ende einen Bogen, entsprechend einem Winkel von 6°, beschreibt. Bei dieser Belastung, welche nur halb so gross ist, als die zur Erreichung der Elasticitätsgrenze nöthige Belastung, befindet sich die Feder in vollkommen gestrecktem Zustande. Eine erhöhtere Beanspruchung der Feder kann nicht eintreten, da zufolge der Winkelbewegung der Scheibe diese jetzt mit dem Muff in Eingriff ist und nun wie eine gewöhnliche Riemenscheibe arbeitet. Die Scheibe 1 führt sonach zwei Bewegungen aus; die eine (ungefähr 200 Umdrehungen in der Minute) wird ihr durch den Motor ertheilt und auf die Transmissionswelle direct übertragen, die andere, welche sie in Bezug auf ihre anfängliche Lage (bei einem Widerstände = 0) annimmt, wird ihr unter dem Einflusse einer mehr oder weniger grossen Durchbiegung der Feder, je nach den veränderlichen Widerständen, mitgetheilt und auf das Getriebe 8, sowie durch die Welle 9 des letzteren auf einen Hebel 13 übertragen.

Gemäss dem Umsetzungsverhältniss zwischen Zahnsegment 11 und Getriebe 8 beschreibt letzteres einen Winkel von ungefähr 144°, wenn ersteres sich um seinen Höchstbetrag, d.h. um einen Winkel von 6° dreht; der Hebel 13 erhält ebenfalls eine entsprechende Drehbewegung, welche in der nachstehend beschriebenen Weise nutzbar gemacht ist.

Auf der Aussenfläche der Deckplatte 2 (Fig. 3) ist ein Rheostat befestigt, welcher durch den als Commutator wirkenden Hebel 13 auf alle Ortsveränderungen, welche aus der Durchbiegung der Feder resultiren, gestellt wird. Der selbstverständlich isolirt befestigte Rheostat besteht aus einem kreisförmigen Griffbrett mit 40 von einander isolirten Tasten, welche je mit einer Spule von bestimmtem Widerstände verbunden sind. Die 40 zu je 10 hinter einander geschalteten Spulen sind in zwei mit vulkanisirtem Kautschuk überzogenen, auf der Scheibe befestigten Kästen untergebracht. Etwa 15 mm oberhalb der Tasten des Griffbrettes befindet sich isolirt von letzterem ein Messingbogen 14, welcher mit der Masse der Scheibe und einem Reibungscylinder 15 elektrisch verbunden ist. Die erste Spule des Rheostaten ist in derselben Weise mit dem mittels Kautschuk isolirten Reibungscylinder 16 verbunden. Der in Folge Schwächung auf einem Theil seiner Länge federnde Griff 13 trägt am äussersten Ende eine Feder 17, welche Strom vom Messingbogen 14 erhält, ausserdem einen Silbercontact, welcher auf den Tasten reibt; endlich legen sich 2 mit den Messapparaten durch elektrische Leitungen verbundene Stromaufnehmerbürsten 19 und 20 gegen die vorgenannten Reibungscylinder. Der elektrische Strom geht durch die Bürste 19, den Messingbogen, die Feder 17, den Contact und von hier je nach Lage der Taste, mit welcher der Griff 13 in Berührung steht, durch eine mehr oder weniger grosse Anzahl von Spulen; durch die Bürste 20 tritt der Strom aus. Die Drähte, welche die Spulen mit den Tasten verbinden, sind derart angeordnet, dass, wenn |68| z.B. der Griff 13 über der Taste Nr. 7 von rechts liegt, der Strom durch 7 Spulen geht; er würde durch 6 oder 8 Spulen treten, wenn der Griff über den nebenliegenden Tasten (rechts oder links von der Taste Nr. 7) liegt.

In der gezeichneten Stellung des Griffs (Fig. 3), welche dem Ruhezustand der Scheibe bezieh. der Tangentialkraft = 0 entspricht, werden alle Spulen vom Strom durchflössen; in der entgegengesetzten Lage des Griffs, welche dem Maximum der Tangentialkraft entspricht, sind dagegen alle Spulen ausgeschaltet.

Der Griff 13 verändert seine Lage auf dem Rheostat proportional mit der Grösse der Tangentialkräfte und beeinflusst damit, in Folge der durch die Spulen geschaffenen Widerstände, die an einem Voltmeter abzulesende Spannung des elektrischen Stromes.

Die Grössen der Tangentialkräfte werden durch die Ordinaten auf einem Cylinder gemessen, welcher seine, Bewegung von der Transmissionswelle ableitet.

Die Messapparate bestehen aus einem Voltmeter, System Richard frères, aus 2 Cylindern ohne mechanisches Uhrwerk (einer für die Stunde, der andere für die Arbeitsschicht), einem elektrischen Minutenzähler und einer Accumulatorenbatterie von 25 Elementen zur Erzeugung des elektrischen Stromes.

Bezüglich der Einzeltheile der Messapparate verweisen wir auf die eingangs angezogene Quelle.

Ueber ein registrirendes Transmissionswellen-Dynamometer aus der bekannten Werkstätte für Präcisionsmechanik von J. Amsler-Laffon und Sohn in Schaffhausen berichtet H. Maihak in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure vom 24. December 1892, S. 1510.

Das Dynamometer wird an Stelle einer Kuppelung auf die Transmissionswelle gebracht, deren Arbeitsleistung gemessen werden soll, und besteht aus 2 Paar Armen, welche derart auf die Wellenenden aufgekeilt sind, dass die Nabe des einen Armpaares etwas über das andere Wellenende greift, um dessen seitliches Ausbiegen zu verhindern.

Zwischen den Armen liegen Messfedern, welche proportional der übertragenen Kraft zusammengedrückt werden. Um die Zuckungen der Federn unschädlich zu machen, ist in jede Feder ein Katarakt eingebaut; er besteht aus einem mit Oel gefüllten Cylinder, welcher durch Schrauben drehbar mit einem Arm auf dem einen Wellenende, und einem Kolben, der durch eine Kolbenstange, eine Druckplatte und Zapfen mit einem Arm auf dem anderen Wellenende drehbar verbunden ist. Die Messfeder stützt sich einerseits gegen die Flansche des vorgenannten Oelcylinders, andererseits gegen die Druckplatte. Am freien Ende einer der Kolbenstangen ist ein Arm mit Schreibstift befestigt, welcher die Grösse der Zusammendrückung der Messfedern auf einen Papierstreifen zeichnet; letzterer wird aus dem Schlitz einer feststehenden Trommel herausgezogen und auf eine sich drehende Trommel aufgewickelt, welche ihre Bewegung von einem Pendel ableitet. Ein zweiter feststehender Schreibstift zeichnet ungefähr in halber Höhe des Papierbandes eine gerade Linie, von welcher aus man die Ordinaten des Diagramms genau messen kann.

Bei dem Dynamometer von v. Pittler wird nach Glaser's Annalen für Gewerbe und Bauwesen vom 15. November 1894, S. 185, direct die Arbeit bestimmt, in Arbeitseinheiten gemessen und diese fortschreitend summirt.

Die erhaltenen Arbeitseinheiten geben mit Berücksichtigung der Zeit die Secundenkilogrammeter und durch 75 dividirt die Arbeitsleistung in Pferdestärken.

Fig. 4 und 5 zeigen den aus der Welle mit 2 Riemenscheiben (einer festen und einer losen), einer Spiralfeder, 2 Excentern und dem Zählapparat bestehenden Arbeitsmesser als Vorgelege mit patentirter Reibungskuppelung.

Textabbildung Bd. 296, S. 68

Die Feder ist eine spiralförmig gewundene Rechteckfeder, deren eines Ende mit der festen Riemenscheibe a und durch die Welle mit dem inneren Excenter, das andere Ende mit der losen Riemenscheibe und dem äusseren Excenter verbunden ist. Wird der Apparat ohne Belastung gedreht, so bleibt die Excenterstange in Ruhe, da der äussere Excenter in dieser Stellung die Excentricität des inneren aufhebt. Eine Verstellung der beiden Riemenscheiben bewirkt jedoch eine entsprechende Verstellung der Excenter, wobei die Führung des äusseren Excenters so getroffen ist, dass der Excenterhub proportional der Verdrehung der beiden Scheiben zu einander ist; letztere ist aber wieder der auf die Scheiben wirkenden Kraft proportional. Denkt man sich eine constante Kraft von 10 k auf den Umfang der losen Riemenscheibe wirkend und dreht den Apparat durch die feste Riemenscheibe in entgegengesetzter Richtung, so ergibt dies, wenn der Umfang der Scheibe Im ist, bei jeder Umdrehung eine Leistung von 10 mk. Dieser Arbeit bei jeder Umdrehung entspricht aber ein bestimmter Excenterhub, der die Zählscheibe |69| um eine entsprechende Anzahl Theilstriche nach einer Richtung hin dreht. Ist die Zählscheibe in 1000 Theilstriche getheilt und man stellt die Zugstange am Hebel der Zählscheibe so ein, dass sie bei der Kraft von 10 k auf 1 m Umfang nur 10 Theilstriche gedreht wird, so entspricht jeder Theilstrich 1 mk, welches Verhältniss bei jeder Belastung bestehen bleibt, da der Excenterhub der Belastung proportional ist. Damit die Zählscheibe auch den kleinsten Excenterhub mitmacht, ist die bekannte Anordnung getroffen, dass sie durch Kugelfriction mitgenommen wird. Jede Umdrehung der Zählscheibe wird auf einen Tourenzähler übertragen.

Der Arbeitsmesser lässt sich auch mit einem Zeichenapparat combiniren, welcher die Kraftschwankungen graphisch wiedergibt.

Bulletin de la Société d'encouragement bringt in Nr. 105 vom September 1894 Beschreibung und Zeichnung eines von J. Digeon construirten Wagendynamometers der französischen Westbahn.

Mittels des Apparates lassen sich messen:

die Zugkräfte,

die durchlaufenen Wege,

die Zeiten,

die Anzahl der Radumdrehungen,

die Geschwindigkeit,

und ferner

die entwickelte Arbeit.

Diese Daten werden auf einen Papierstreifen geschrieben, welcher sich mit einer Geschwindigkeit proportional derjenigen des Trains von einer Rolle abwickelt, welche zu dem Zwecke mit einer der Wagenachsen in Verbindung gebracht ist. Die genaue Proportionalität zwischen Geschwindigkeit des Trains und derjenigen des Papierstreifens wird dadurch controlirt, dass jedesmal nach 10 Umdrehungen derjenigen Achse, von welcher die Bewegung abgeleitet ist, durch eine elektrische Vorrichtung ein Zeichen auf den Papierstreifen geschrieben wird und ferner ein Beobachter nach Zurücklegung eines jeden begrenzten Kilometers ein Zeichen gibt; dieser Augenblick wird ebenfalls auf dem Papierstreifen vermerkt. Die Zeit wird durch eine Uhr angegeben, welche alle 10 Secunden mittels elektrischen Contactes einen durch die Armatur eines Elektromagneten getragenen Bleistift ausrückt. Die Geschwindigkeit wird mittels eines äusserst sinnreichen Apparates gemessen.

Eine wagerechte Scheibe empfängt von einem besonderen Regulator eine gleichförmige Rotationsbewegung (180 Umdrehungen in der Minute); auf der Scheibe wälzt sich eine Frictionsrolle, welche auf einer Schraubenspindel sitzt, die mittels konischer Räder von der Wagenachse betrieben wird. Es ist einleuchtend, dass die Frictionsrolle auf der Schraubenspindel dann keine Bewegung ausführt, wenn beide Organe dieselbe Winkelgeschwindigkeit haben; die Entfernung der Frictionsrolle von der Scheibenachse kann demnach zum Messen der Geschwindigkeit des Trains dienen. Die Zugkraft gibt ein Federdynamometer an, der zwischen Wagen und Zughaken eingeschaltet ist und aus 14 zu je 7 mit einander verbundenen Stahllamellen besteht, welche sich um 16 mm (1 mm für 1 t) durchbiegen. Die Durchbiegungen werden mittels mechanischer Uebertragung einem Schreibstift mitgetheilt und von diesem auf den Papierstreifen gebracht.

Die Arbeitscurve endlich erhält man dadurch, dass eine Frictionsscheibe auf einer Scheibe rollt, welche sich mit einer Geschwindigkeit proportional derjenigen des Trains dreht und auf welcher sich die Frictionsscheibe proportional der Zugkraft verschiebt. Zu dem Zwecke bethätigt die Achse der Frictionsscheibe mittels Zahnräder eine Schneckenwelle, auf welcher sich ein Schieber hin und her bewegt, der einen Schreibstift trägt. Da das unbestimmte Anwachsen der Arbeit zu übermässig grossen Ordinaten führen würde, hat man das auf der Schneckenwelle sitzende Gewinde, auf welchem sich der den Schreibstift tragende Schieber bewegt, aus zwei gekreuzten Schraubengängen hergestellt, derart, dass der Schieber sich abwechselnd in dem einen und dem anderen Sinne bewegt bezieh. die Ordinaten zum Messen der Arbeit abwechselnd steigen und fallen.

An einer Zählscheibe lässt sich die Anzahl der Umdrehungen der Frictionsscheibe ablesen.

Beachtenswerthe Vorschläge zur Verbesserung des Prony'schen Zaumes sind in dem Bulletin de la Société d'encouragement, Mai 1892 S. 267, von Fayot gegeben. Um möglichst genaue Bremsergebnisse zu erhalten, ist nach dem Genannten darauf zu achten, dass die in Folge Einflusses der Gewichte von Bremsscheibe und Hebel auf die Lagerschalen der zu bremsenden Welle hervorgerufene Reibungsarbeit, welche einen grösseren oder geringeren Theil der vom Motor entwickelten Arbeit absorbirt, und ferner die einseitige Abnutzung des unteren Bremssattels, wodurch innerhalb einer gewissen Versuchszeit die Länge des Bremshebels um so mehr beeinflusst wird, je kleiner der vom Bremssattel umspannte Bogentheil der Scheibe ist, in Wegfall kommen.

Fayot schlägt zu dem Zwecke vor, auf den Bremshebel eine Wirkung von unten nach oben auszuüben und anstatt die Gewichte direct am äussersten Ende des Hebels anzubringen, diese am freien Ende einer Schnur aufzuhängen, welche über eine Leitrolle nach dem Ende des Bremshebels geführt ist, ferner durch Gewichte den Hebel bereits vor den Versuchen vollständig ins Gleichgewicht zu bringen.

Fr.

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