Messung des Moments einer Nebenaggregate-Riemenscheibe mit einem Schleifring am Wellenende
Kurz zusammengefasst
Auf die Riemenscheibe des Nebenaggregats ist eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) geklebt, die so zum Drehmomentaufnehmer wird. Ein mit zwei Schrauben am Scheibenende montierter Schleifring am Wellenende überträgt das Brückensignal an das Datenerfassungssystem. Ein mitrotierender Messverstärker auf der rotierenden Seite hebt die Brückenausgabe auf ± 10 V vor den Schleifringen, wenn das Signal schwach oder die Umgebung verrauscht ist. Mit einem SR/ERT-Schleifring zeichnet der Drehgeber Drehzahl und Winkel zusammen mit dem Moment auf.
- 4 bis 10
- Kanäle, Baureihe S und Baureihe Short S
- 12 000 min⁻¹
- maximale Drehzahl, Baureihe S und Baureihe Short S
- 22,15 mm
- Länge des Short S4, des kürzesten Modells
Signalpfad
Ein Riemen treibt die Lichtmaschine, den Druckluftkompressor, den Klimakompressor und die Pumpen eines Motors an. Das Moment an jeder Riemenscheibe wird an der Scheibe selbst gemessen: Eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) ist auf dem Scheibenblech geklebt, und die Brückenleitungen verlaufen auf der Wellenoberfläche oder in deren Innerem durch eine quer über das Wellenende oder einen Adapter gefräste Nut bis zum Rotor des Schleifrings.
Der Schleifring hat eine rotierende und eine stationäre Seite. Der Rotor ist am Wellenende verschraubt und dreht sich mit der Riemenscheibe; die Bürsten aus Edelmetall im Stator laufen auf dessen Schleifringen. Die Statorleitungen führen zum Datenerfassungssystem.
Schleifring
Die Wahl hängt von der vor der Riemenscheibe verfügbaren Länge, von der Anzahl der Kanäle und davon ab, ob Drehzahl und Winkel zusammen mit dem Drehmoment aufgezeichnet werden. Alle drei Baureihen haben Ringe und Bürsten aus Edelmetall mit einer maximalen Widerstandsänderung von 0,1 Ω und sind für 500 mA pro Kanal ausgelegt.
| Baureihe S | 4, 6, 8 oder 10 Kanäle · 12 000 min⁻¹ · Rotor 41,28 mm · 30 bis 38 mm Länge · S4: 30 mm, 111 g |
|---|---|
| Baureihe Short S | 4, 6, 8 oder 10 Kanäle · 12 000 min⁻¹ · 22,15 bis 36,3 mm lang · 56 bis 65 g · DMS- oder Thermoelement-Messverstärker im Rotor bei den Modellen /G und /TC |
| Baureihe SR/ERT | 10, 20 oder 36 Kanäle · 10 000 min⁻¹ mit 10 Kanälen · 80 bis 115 mm lang · Drehgeber 256 bis 512 Imp./Umdr. oder Resolver, ohne Belegung der Kanäle |
| Montage | zwei Schrauben am Wellenende, Rotor konzentrisch und rechtwinklig zur Achse; Stator durch eine flexible Halterung gehalten, niemals an seinen Leitungen |
| Betriebstemperatur | −40 bis 121 °C (Baureihe S) · −1 bis 138 °C (Baureihe Short S) |
Signalaufbereitung
Eine DMS-Brücke liefert ein Signal niedrigen Pegels. Da alle vier Brückenarme auf der Riemenscheibe sitzen, liegen die Ringe außerhalb der Brücke und können deren Gleichgewicht nicht verändern. Der Messverstärker AMP-SG-M1 ist auf dem rotierenden Teil zwischen Brücke und Rotor aufgeklebt: Er liefert die Brückenspeisung, ± 2,5 V oder ± 5 V, verstärkt mit einer Verstärkung von 100 bis 2000 V/V und gibt ± 10 V aus, mit einem Frequenzgang von 20 kHz bei −3 dB. Er wiegt 14,17 g und enthält einen ferngeschalteten Shunt-Kalibrierungswiderstand. Die Modelle /G der Baureihe Short S erfüllen dieselbe Funktion im Rotor.
Bei der Baureihe SR/ERT liefert der Drehgeber 256 bis 512 Impulse pro Umdrehung in Quadratur mit einem Indeximpuls; die Versionen T ergänzen Ausgänge für Geschwindigkeit ± 10 V und Position 0 bis 10 V. Drehzahl, Winkelposition und Drehrichtung werden dann zusammen mit dem Drehmoment aufgezeichnet.
Vorgehen
- 01
Riemenscheibe mit DMS versehen
Eine DMS-Brücke wird auf die Serien-Riemenscheibe aufgeklebt, die anschließend im Drehmoment kalibriert wird.
Services für Dehnungsmessstreifen (DMS) - 02
Schleifring montieren
Der Rotor wird mit zwei Schrauben am Wellenende befestigt; die Brückenleitungen werden an seine Anschlüsse gelötet. Der Stator wird durch eine flexible Halterung gehalten.
Schleifringe der S-Baureihe für den Wellenstirnaufbau - 03
Auf der rotierenden Seite verstärken
Ein AMP-SG-M1 zwischen Brücke und Rotor oder ein Modell Short S /G mit dem Messverstärker im Rotor sendet ± 10 V über die Ringe.
DMS-Messverstärker AMP-SG-M1 - 04
Aufzeichnen
Die Drähte des Stators gehen an das Datenerfassungssystem; eine Shunt-Kalibrierung prüft den Messbereich vor dem Versuch. Ein Drehgeber SR/ERT liefert zusätzlich Drehzahl und Winkel.
Ergebnis
Das Moment an der Riemenscheibe, gemessen direkt an der Riemenscheibe während des Betriebs des Nebenantriebs, mit Drehzahl und Winkel, wenn der Schleifring einen Rotationssensor trägt. Die Lager sind lebensdauergeschmiert und die Baugruppe gegen Staub abgedichtet, sodass der Schleifring keinerlei Wartung benötigt.
Häufige Fragen
Wie wird das Moment an einer Keilrippenriemenscheibe gemessen?
Eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) wird auf die rotierende Riemenscheibe aufgeklebt, und ein Schleifring für den Wellenstirnaufbau überträgt das Brückensignal an das Datenerfassungssystem.
Welcher Schleifring passt auf das Ende einer Nebenantriebsriemenscheibe?
Ein Schleifring der Baureihe S oder Short S, 4 bis 10 Kanäle, 12 000 min⁻¹. Die Baureihe Short S ist 22,15 bis 36,3 mm lang; die Baureihe S benötigt 30 bis 38 mm.
Wird ein Messverstärker zwischen den Dehnungsmessstreifen (DMS) und dem Schleifring benötigt?
Nicht immer: Die Ringe aus Edelmetall halten die Spitzenwiderstandsänderung bei 0,1 Ω. Bei schwachem Signal oder verrauschter Umgebung sendet ein AMP-SG-M1 auf der rotierenden Seite oder ein Short S /G mit dem Messverstärker im Rotor ± 10 V über die Ringe.
Kann die Drehzahl der Riemenscheibe zusammen mit dem Moment aufgezeichnet werden?
Ja, mit einem Schleifring SR/ERT. Sein Drehgeber oder Resolver misst Drehzahl, Winkelposition und Drehrichtung, ohne einen der Kanäle des Schleifrings zu belegen.
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