DE2425017A1

DE2425017A1 - Pruefmaschine fuer schmierstoffe

Info

Publication number: DE2425017A1
Application number: DE19742425017
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1467350A; JPS5083089A; FR2234826A5; US3946593A; DE2425017B2

Description

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310-22.664P(22.665H) 24. 5- 1974

CREUSOT-LOIRE, Paris (Frankreich)

Prüfmaschine für Schmierstoffe

Die Erfindung betrifft eine Prüfmaschine für Schmierstoffe in Lagern, mit einem Rahmen, einer Welle, einem Drehantrieb für die Welle, zwei beabstandete, den Prüf Schmierstoff enthaltenden Lagern einschließlich jeweils eines an der Welle befestigten Innenrings und eines mit einem Gehäuse fest verbundenen Außenrings, zwischen der Welle und dem Gehäuse der Lager angeordneten Spalten und einer Heizeinrichtung für die Lager.

Es gibt bereits verschiedene Verfahren, um die Eigenschaften von Schmierstoffen für Lager zu prüfen, im allgemeinen durch Beob-

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achten ihres Verhaltens in Probe-Lagern, evtl. unter Belastung und Erwärmung.

Zu diesem Zweck gibt es mehrere Maschinenarten, bei denen das Prüfen der Schmierstoffe bei einem oder zwei identischen Lagern durchgeführt wird, die mit dem zu prüfenden Schmierstoff gefüllt sind, bei d enen der Außenring fest mit einem Gestell verbunden ist und der Innenring von einer sich drehenden Welle getrieben wird.

Derartige Maschinen erlauben die Untersuchung einerseits des Fließverhaltens des Schmierstoffs (Verhalten bei Querkraft), andererseits von dessen Alterungsbeständigkeit. Andere erlauben die Bestimmung des Reibungsmomentes der Lager mittels verschiedener Verfahren (z. B. Drehvermögen des Motors) mit allen dabei auftretenden Ungenauigkeiten, da insbesondere andere Lager, der Motor oder Auflager oder Stützen für die Belastungen vorhanden sind.

Darüber hinaus besteht bei den meisten verwendeten Maschinen das Heizmittel für die Lager im allgemeinen aus einem von elektrischen Widerständen aufgeheizten umhüllenden Raum, in dem die den Prüf schmier stoff enthaltenden Lager angeordnet sind.

Diese Art der Heizung gibt jedoch nicht die härtesten Bedingungen bei der Temperaturerhöhung eines Lagers im Betrieb wieder, bei denen der Innenring auf einer Temperatur ist, die deutlich über der des Außenrings liegt, was auf den Schmierstoff eine wesentlich größere Walzwirkung ausübt. Darüber hinaus wird auch keine sehr genaue Regelung der Temperatur des Lagers erzielt.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neue Prüfmaschine für Schmierstoffe bei Lagern zu schaffen, durch die die Nachteile beseitigt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung für die Lager eine Bremse für die Welle ist, mit einem auf der Welle zwischen den beiden Lagern befestigten Innen-Rotor und mit einem gegenüber dem Rahmen drehgesicherten Stator, auf dem jeweils an einer Seite des Rotors zwei Flansche befestigt sind , die jeweils das Gehäuse eines Lagers tragen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß die Bremse eine elektromagnetische Pulverkupplung aufweist.

Es ist ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine die Wärme nicht durch elektrische Widerstände erzeugt wird, sondern durch Ausnutzung der Bremsleistung in Form von Wärme, wobei die Wärme sich auf diese Weise ausbreitet zum Teil durch die Bremsflansche bis zu den Gehäusen, die den Außenring der den Prüf Schmierstoff enthaltenden Lager aufnehmen, und zum überwiegenden Teil wegen des Aufbaus, durch die Rotorwelle zu den Innenringen der Lager, wo die Temperatur auf diese Weise immer höher ist als die der Außenringe .

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. leine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung ,

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Fig. 2 einen Teilschnitt A-A gemäß Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Temperaturregelung der Lager,

Fig. 4 ein Beispiel der Automatisierung der Messung der Bremsverzögerung des Drehteils.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Maschine enthält einen Rahmen 1, der ein Untergestell 11 trägt, auf dem eine in Fig. 2 im Schnitt dargestellte elektromagnetische Pulverbremse 5 befestigt ist. Die Bremse 5 enthält einen Stator 52 (Fig. 2), der durch das Untergestell 11 am Drehen gehindert wird, und eine "Welle 3, die die Innenringe der beiden Probelager 61, 62 trägt, die auf der einen bzw. anderen Seite des Rotors 51 der elektromagnetischen Bremse 5 angeordnet sind und deren Außenringe fest mit Gehäusen 60 verbunden sind, die auf den beiden Flanschen 53 des Stators 52 befestigt sind . Der Rotor 51 kann mit der Welle 3 eine Baueinheit bilden, wie in Fig. 2 dargestellt, oder ein unabhängiges, mit der Welle 3 fest verbundenes Teil.

Die Welle 3 trägt an ihren Enden zwei Auf nehm er rollen 31 mit gewölbtem Rollenkranz, die symmetrisch zur Äquatorialebene des Rotors 51 befestigt sind und auf denen zwei Rollen 7 mit Zylinderrollenkranz aufliegen.

Die Achsen oder Wellen der beiden Zylinderrollen 7 werden jeweils von einem Schwing- oder Schwenkhebel 70 (Fig. l) getragen, der um eine Achse 71 schwenkbar am Rahmen 1 befestigt ist.

Einer der Schwenkhebel 70 trägt einen Motor 72 zum Antreiben

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, ζ. B. mittels eines Treibriemens, der Welle einer der Zylinderrollen 7, die ihrerseits durch Reibung die gegenüberliegende Rolle 31 und den Rotor 51 antreibt. Darüber hinaus ist eine Belastungseinrichtung für die Lager 61, 62 vorgesehen. Zu diesem Zweck trägt jeder Schwenkhebel 70 über die Zylinderrollen 7 frei hinausragend eine Last 73, deren Wert je nach Art der Prüfung eingestellt werden kann. Die elektromagnetische Bremse 5 enthält Eisenpulver, das im Spalt verteilt ist, der den Rotor 51 und den Stator 52 trennt, der seinerseits um den Rotor 51 eine Polmasse bildet, in deren Innerem zwei Erregerspulen 571 und 572 angeordnet sind. Während Strom durch die Spulen fließt, wird ein radiales Magnetfeld im Spalt erzeugt, das das Eisenpulver zunehmend und halbmondförmig abhängig von der Stromstärke zusammenballt. Das den Rotor 51 bremsende Moment ist deshalb direkt proportional zum Strom,und für eine gegebene Drehzahl der Welle 3 wird die sich ergebende Leistung ausgenutzt in Form von Wärme, die sich ausbreitet einerseits durch die Flansche 53, andererseits und hauptsächlich durch den Rotor 51 und die Welle 3 auf die mit Prüfschmierstoff versehenen Lager 61, 62.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird die unabhängige Regelbarkeit bzw. Einstellbarkeit der Temperatur jedes Lagers 61, 62 erreicht mittels der beiden symmetrisch zur Äquatorialebene des Stators 52 angeordneten Erregerspulen 571 und 572. Darüber hinaus kann eine enge und tiefe Nut 510 in der Äquatorialebene des Rotors 51 angebracht sein. Der Wärmestrom infolge der Erregung jeder Spule 571 bzw. 572 wird dadurch zum überwiegenden Teil auf das nähergelegene Lager 61 bzw. 62 kanalisiert. Dadurch kann die Temperatur des einen Lagers gegenüber der des anderen leicht durch Verändern der Stromstärke der entsprechenden Spule geändert werden.

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Die Temperatur jedes Lagers 61, 62 wird mittels Thermoelementen 63 gemessen, die z. B. an ihren Außenringen angebracht sind. Die Fig. 3 gibt als Beispiel ein Einstellschema für die Erreger-Stromstärke wieder. Jedes Thermoelement 63 ist mit einem Temperatur-Programmgeber 631 verbunden, an dem entweder eine konstante Sollwert-Temperatur oder eine sich gleichförmig ändernde Temperatur oder jede andere zeitabhängige Temperaturänderung eingestellt werden kann. Wenn die von dem Thermoelement 63 übermittelte Temperatur des Lagers 61, 62 den gewünschten Sollwert erreicht, unterbricht ein Relais 632 die Versorgung der entsprechenden Erregerspule. Deshalb kühlt sich die Bremse 5 wieder ab, und sobald ihre Temperatur sich z.B. um 2 C erniedrigt hat, schaltet das Relais 632 den Strom durch die Spule wieder ein, usw.

Die erfindungsgemäße Prüfmaschine erlaubt das Durchführen verschiedener Prüfungen. Insbesondere die Verwendung einer elektromagnetischen Pulver bremse ermöglicht genaues Beherrschen der Temperatur an den Lagern und deren Regelung.

Auf diese Weise kann ein Halten auf fester Temperatur während mehrerer Stunden erreicht werden zum Durchführen von Dauer- oder Langzeitprüfungen für Schmierstoffe für industrielle Anwendungen. Außerdem wird auch durch das Einstellen der Temperaturanstiegszeit und dann der Zeit zum Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur ein beliebiger Zyklus ermöglicht.

Ebenso kann ein konstanter Temperaturanstieg durchgeführt werden, bis der die Lager füllende Schmierstoff sich zersetzt, in Ringnuten 54 abfließt, die in den Flanschen 53 angeordnet sind, und dann

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infolge der Schwerkraft nach außen fließt durch zu diesem Zweck am untersten Punkt angebrachte Leitungen 56. Der Schmierstoff fällt dadurch in Form von Tropfen nach unten, die zurückgewonnen werden können z.B. auf einem mit bekannter Geschwindigkeit vorbeitretenden Löschpapier.

Durch Erfassen der Temperatur, bei der der Schmierstoff durch die Öffnung 56 austritt, kann sehr genau der dynamische Tropfpunkt eines Schmierstoffs bestimmt werden.

Neben der Möglichkeit, an den Lagern eine gegebene Temperatur und eine gegebene Belastung zu erhalten, ermöglicht die erfindungsgemäße Maschine die Bestimmung des Widerstandsmoments der einzelnen Probelager.

Zu diesem Zweck ermöglichen unter dem Ende der hinausragenden Schwenkarme 70 angeordnete Hebeeinrichtungen oder Heber letztere in beliebiger Weise noch zu heben und dadurch die Aufnehmerrollen 31 zum Aufzeichnen der Bremsverzögerung des Drehteils freizusetzen, das einzig von den Lagern gehalten wird, die mit dem Prüfschmierstoff gefüllt sind.

Eine Automatisiereinrichtung mit einem Nocken-Programmgeber 8, die schematisch in den Fig. 4a und 4b als Beispiel dargestellt ist, ermöglicht in gleichmäßigen Zeitabständen die folgenden Betriebsweisen:

Abschalten der Stromversorgung der Bremsspulen (Kontäct a); Abheben der Schwenkarme (Kontakt b);

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sofort anschließendes Zählen mittels eines bekannten Systems wie einem Impulsfühler 9 (Fig. 4b), der Umdrehungen der Welle während einer sehr kurzen Zeit t und deren Speichern (Kontakt d);

nach einer kurzen Periode t (Kontakt e) neuerliches Zählen der Umdrehungen während der gleichen Zeit t und Abziehen des vorhergehenden Wertes, dann Anzeigen dieses Drehzahlabfalls oder deren Übertragung auf eine Druckereinheit (Kontakt f);

abschließendes Rückstellen auf Null (Kontakt g).

Die zeitabhängige Entwicklung des Drehzahlabfalls ist direkt abhängig vom Zustand des die Lager füllenden Schmierstoffs.

Darüber hinaus ist es in Kenntnis der Trägheit der Drehteile möglich, das Widerstandsmoment der Lager bei mittlerer Drehzahl während des Zeitabschnitts zu bestimmen. Wenn dieser Zeitabschnitt kurz ist, ist die mittlere Drehzahl im wesentlichen die, die der Messung vorangeht.

Darüber hinaus ist festzustellen, daß der in Fig. 2 wiedergegebene Aufbau den leichten Austausch der Lager 61, 62 ermöglicht. Tatsächlich ist eine Buchse 64 für jedes Lager 61, 62 vorgesehen, um das Beschädigen oder Zerstören der Welle 3 während des Lösens und des darauffolgenden Wiederzusammenbaues zu verhindern und um auch die Verwendung von Lagern verschiedener Durchmesser zu ermöglichen, durch eine geeignet abgestufte Buchsenreihe. Die Aufnehmerrollen 31 sind ihrerseits zur leichten Lösbarkeit an jedem Ende in bekannter Weise befestigt. Weiterhin ist eine .Öffnung 66 in jedem Gehäuse 60

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vorgesehen entweder zum Wiedererneuern des Schmierstoffs, der sich in die Ringnut 67 verteilt, oder zum Einführen von naturreinem oder mit verschiedenen Verunreinigungen, wie Salz, belastetem Wasser in den zu untersuchenden Schmierstoff mittels Nebel oder tropfenweise zum Untersuchen des Verhaltens der Schmierstoffe in verschiedenen Medien.

Schließlich ist der Stator 52 der Bremse 5, wie bereits dargestellt, auf dem Untergestell 11 befestigt, der ihn gegen Drehen sichert .

Dieses Gestell 11 kann am Rahmen 1 mittels einer geeigneten, nicht dargestellten Vorrichtung befestigt sein, durch die auf den Stator 52 Schwingungen senkrecht zur Drehachse in der Horizontalebene mit veränderlicher Amplitude und Frequenz ausgeübt werden können, die dann auf die Probelager rückwirken.

Deutlich erkennbar können mit der erfindungsgemäßen Maschine viele Prüfungen durchgeführt werden. Das Verwenden einer elektromagnetischen Pulverbremse ermöglicht das genaue Regeln der Temperatur, der die Lager ausgesetzt sind und das Unterwerfen der Lager einem harten industriellen Einsatz für den Schmierstoff, denn die Temperatur des Innenrings ist höher als die des Außenrings. Das Verwenden von Schwenkhebeln ermöglicht das Ausüben einer beliebigen Belastung auf die Lager und durch deren Abheben das häufige Nachprüfen ihres Eigen-Widerstandsmoments durch Messen der Bremsverzögerung des Drehteils. Die genaue Symmetrie des Versuchsstandes erlaubt das gleichzeitige Durchführen zweier Versuche, z. B. die Bestimmung des dynamischen Tropfpunkts mit größerer Genauigkeit, wobei jedes Lager

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zum Steuern oder Einstellen des anderen dienen kann, oder die gleichzeitige Prüfung zweier verschiedener Schmierstoffe. Darüber hinaus ermöglicht die Einstellbarkeit unterschiedlicher Temperaturen für jedes Lager sowie ihrer Belastungen das Prüfen z.B. des gleichen Schmierstoffes unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Die erläuterten Ausführungsbeispiele können in verschiedener Weise abgewandelt werden, z. B. kann als Bremsorgan für die Welle jede Bremse verwendet werden, deren Bremsmoment leicht auf die Temperatur des Lagers ^eingestellt werden kann, z. B. eine Wirbelstrombremse .

Darüber hinaus kann die Symmetrie der Maschine noch weiter gesteigert werden durch Antreiben der beiden Zylinderrollen 7 mittels zweier Synchronmotoren. Des weiteren kann der Drehantrieb für die die Rollen tragende Welle wegen der Symmetrie der Maschine auch aus zwei am Wellenstumpf befestigten Motoren gebildet sein, wobei jeder Motor auf einem parallel zur Achse der Welle verschiebbaren Gestell befestigt und mit der Welle durch eine Schalt-Kupplung verbunden sein kann. Auf diese Weise kann die Welle auch noch plötzlich außer Betrieb gesetzt werden, um die Bremsverzögerung des Drehteils aufzeichnen zu können und um daraus das Widerstandsmoment der Lager zu bestimmen. In diesem Fall erfolgt das Anlegen von Lasten auf die Lager durch Anbringen von Scheiben mit bekanntem Gewicht an jedem Ende der Welle 3.

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Claims

Patentansprüche

, 1./Prüfmaschine für Schmierstoffe in Lagern, mit einem Rahmen, einer Welle, einem Drehantrieb für die Welle, zwei beabstandeten, den Prüfschmier stoff enthaltenden Lagern einschließlich jeweils eines an der Welle befestigten Innenrings und eines mit einem Gehäuse fest verbundenen Außenrings, zwischen der Welle und dem Gehäuse der Lager angeordneten Spalten und einer Heizeinrichtung für die Lager, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung für die Lager (61, 62) eine Bremse (5) für die Welle (3) ist, mit einem auf der Welle (3) zwischen den beiden Lagern (61, 62) befestigten Innen-Rotor (51) und mit einem gegenüber dem Rahmen (1) drehgesicherten Stator (52), auf dem jeweils an einer Seite des Rotors (51) zwei Flansche (53) befestigt sind, die jeweils das Gehäuse (60) eines Lagers (61, 62) tragen.
2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (5) der Welle (3) eine elektromagnetische Bremse ist und die Maschine einen Temperaturregler für die Lager (61, 62) durch Einstellen der Erreg er strom stärke der Bremse enthält (5).
3. Prüfmaschinenach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (5) eine elektromagnetische Pulverkupplung aufweist.
4. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (60) jedes Lagers (61, 62) eine Ringnut (54) zum Auffangen des Schmierstoffes enthält, an deren Unter -

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teil eine Leitung (56) zum Abführen nach außen mündet.
5. Prüfmaschine nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse (60) eine Versorgungsöffnung (66) für Schmierstoff enthält, die in eine Verteil-Ringnut (67) zum Verteilen des Schmierstoffes im Gehäuse (60) mündet.
6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverkupplung zwei zur Äquatorialebene des Rotors (51) symmetrische Spulen (571, 572) enthält.
7. Prüfmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Temperaturregler für jedes Lager (61, 62) durch Einstellen der Erregerstromstärke der dem entsprechenden Lager (61, 62) am nächsten liegenden Spule (571, 572).
8. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine schmale und tiefe Nut (510) in der Äquatorialebene im Rotor (51).
9 · Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Schnellkupplung für die Welle (3).
10. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb der Welle (3) mindestens eine Antriebsrolle (7) zum Antreiben einer an der Welle (3) befestigten Aufnehm er rolle (31) durch Reibung enthält, wobei die Antriebsrolle (7)

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an einer weiteren Welle befestigt ist, die von einem Motor (72) angetrieben und von einem am Rahmen (l) schwenkbar befestigte! Schwenkhebel (70) getragen ist.
11. Prüfmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Antriebsrolle (7) tragende Schwenkhebel (70) frei über die Rolle (7) hinausragt und das hinausragende Ende eine einstellbare Belastung (73) trägt.
12. Prüfmaschine nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch zwei Antriebsrollen (7) zum Antrieb zweier Aufnehmerrollen (31), die an den Enden der Welle (3) symmetrisch zur Äquatorialebene des Rotors (51) angeordnet sind, wobei jede Antriebswelle (7) auf einem Schwenkhebel (70) befestigt und von einem durch den Schwenkhebel (70) auf der Schwenkseite am Rahmen (l) getragenen Motor angetrieben ist.
13. Prüfmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellkupplung aus einer Hebeeinrichtung (74) für den die Antriebsrolle (7) tragenden Schwenkarm (70) besteht.
14. Prüfmaschine nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum automatischen Durchführen in regelmäßigen Zeitabständen von;

Abschalten der Erregung der Bremse (5),

Auskuppeln der Welle (3), um den Rotor (51) nur auf den beiden Probelagern (61, 62) freizusetzen,

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anschließendes Aufzeichnen während einer kurzen gegebenen Zeit t , der Drehzahl der Welle (3), dann nach einer zweiten bestimmten Zeit t neuerliches Aufzeichnen der Drehzahl während der gleichen Zeit t ,

schließlich Anzeigen der Differenz zwischen den beiden Messungen, was ein Maß für das Widerstandsmoment der beiden Lager (61, 62) bei der mittleren Drehzahl während des Zeitabschnitts t ergibt.

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