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Signale von einer Antriebswelle ohne freies Ende abnehmen

  • Drehmoment
  • Dehnung
  • Temperatur
  • Wellendrehzahl
Kardanwelle am Getriebeausgang unter einem Fahrzeug, mit tubenförmigem Schleifring und seiner Statorhaltung auf der Welle montiert
Ein rohrförmiger Schleifring an einer Kardanwelle, unter dem Fahrzeug. Foto Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Eine Kardanwelle ist an beiden Enden gekoppelt, daher passt kein Schleifring für das Wellenende. Ein rohrförmiger Schleifring der B-Baureihe besitzt eine Durchgangsbohrung: Die Welle durchläuft seinen Rotor, der mit Gewindestiften befestigt wird, und die Bürsten im Stator leiten die Signale der Dehnungsmessstreifen (DMS) und Thermoelemente zur feststehenden Seite weiter. Die wetterfesten Versionen sind mit Dichtungen für den Straßeneinsatz versehen, und die Versionen /E60 verfügen zusätzlich über einen Drehgeber mit 60 Impulsen pro Umdrehung für die Wellendrehzahl.

30 bis 81,3 mm
Innenbohrungen der B-Baureihe
4 bis 8
Kanäle
7 000 min⁻¹
maximale Drehzahl mit der 50,8-mm-Bohrung

Montage

Die Dehnungsmessstreifen-Brücke wird auf die Welle aufgeklebt und kalibriert. Anschließend wird der Schleifring auf die Welle geschoben, in dem entlang ihrer Länge verfügbaren Raum, und der Rotor wird mit Gewindestiften an der Welle befestigt; die Bohrung kann an Wellen mit kleinerem Durchmesser angepasst werden. Der Stator wird durch eine flexible Halterung gehalten, die an der Karosserie oder am Hilfsrahmen befestigt ist. Die Brückenleitungen verlaufen auf der Welle bis zu den Rotorklemmen; der Statoranschluss geht zum Datenerfassungssystem.

Kardanwelle mit zwei unter Schutzband verklebten Messbereichen und neben dem Joch aufgewickelten Brückenleitungen
Eine Kardanwelle mit DMS für Drehmoment und Vorschubkraft, die DMS-Zonen unter Schutzband, bevor der Schleifring montiert wird. Foto Michigan Scientific.

Schleifring

Drei Merkmale definieren einen Schleifring der Baureihe B: die Anzahl der Kanäle, die Innenbohrung und die Abdichtung. Ringe und Bürsten bestehen aus Edelmetallen, für die Signale niedrigen Pegels von Dehnungsmessstreifen (DMS) und Thermoelementen; Beschleunigungssensoren werden auf dieselbe Weise angeschlossen. Die Lager sind lebensdauergeschmiert.

B4-2, B6-2, B8-24, 6 oder 8 Kanäle · Innenbohrung 50,8 mm · 7 000 min⁻¹ · 26,92 mm lang · offen, für Prüfstände
B4-2W, B6-2W4 oder 6 Kanäle · Innenbohrung 50,8 mm · 7 000 min⁻¹ · 32,51 mm lang · abgedichtet gegen Wasser, Schlamm, Schnee und Staub
B4-2WT4 Kanäle · Innenbohrung 50,8 mm · 7 000 min⁻¹ · 20 mm lang, wenn nur 20 mm Bauraum frei sind
B6-3.2W, B6-3.2W/E606 Kanäle · Innenbohrung 81,3 mm · 4 500 min⁻¹ · 41,19 mm lang · abgedichtet; /E60 mit einem Drehgeber mit 60 Impulsen pro Umdrehung
/E60-VersionenDrehgeber mit 60 Impulsen pro Umdrehung auf dem Rotor, Wellendrehzahl bis hinunter zu 0 min⁻¹ ablesbar
AnschlüsseLötanschlüsse auf dem Rotor, Stecker auf dem Stator · 1 A pro Kanal · −40 bis 121 °C

Signalaufbereitung

Befinden sich alle vier Brückenarme auf der Welle, liegen die Ringe außerhalb der Brücke und können deren Gleichgewicht nicht verändern. Ein Thermoelement ist anders: Ringe und Bürsten sind keine Thermoelement-Legierungen, sodass ein Temperaturunterschied zwischen Rotor und Stator an diesen Kontakten unterschiedlicher Metalle einen Fehler hinzufügt; der Schleifring wird dann auf gleichmäßiger Temperatur gehalten oder das Thermoelement auf dem Rotor verstärkt.

Ein auf der Welle aufgeklebter Messverstärker AMP-SG-M1, zwischen Brücke und Rotor, liefert die Brückenspeisung und sendet ein Signal von ± 10 V durch die Ringe, mit einer Antwort von 20 kHz bei −3 dB. Er verringert die Fehler durch lange Anschlussleitungen, Widerstandsänderungen der Steckverbinder und elektromagnetische Störungen und enthält einen ferngeschalteten Shunt-Kalibrierwiderstand.

Vorgehen

  1. 01

    Welle verstemsen und kalibrieren

    Dehnungsmessstreifen-Brücke auf der Kardanwelle, für Drehmoment oder Drehmoment und Vorschubkraft, kalibriert, bevor die Welle wieder in das Fahrzeug eingebaut wird.

    Services für Dehnungsmessstreifen (DMS)
  2. 02

    Schleifring auswählen

    Nach dem Wellendurchmesser, der Anzahl der Kanäle und der Umgebung, offen oder wetterfest; mit einem Drehgeber, wenn die Wellendrehzahl aufgezeichnet wird.

    Tubenförmige Schleifringe der Baureihe B
  3. 03

    Auf der Welle montieren

    Rotor durch Gewindestifte gesichert, Stator durch eine flexible Halterung gehalten, niemals durch sein Kabel.

  4. 04

    Bei Bedarf auf der rotierenden Seite verstärken

    Ein AMP-SG-M1 auf der Welle sendet ± 10 V durch die Ringe.

    DMS-Messverstärker AMP-SG-M1

Ergebnis

Drehmoment, Dehnung oder Temperatur direkt von der Kardanwelle, während das Fahrzeug gefahren wird, mit der Wellendrehzahl bei den /E60-Versionen, über einen für die Straße abgedichteten Schleifring.

Häufige Fragen

Welche Wellendurchmesser passen in einen tubenförmigen Schleifring?

Die Bohrungen der Baureihe B reichen von 30 bis 81,3 mm, und die Bohrung kann an kleinere Wellen angepasst werden. Die Modelle mit 50,8 mm Bohrung sind für 7 000 min⁻¹ spezifiziert, die mit 81,3 mm Bohrung für 4 500 min⁻¹.

Kann ein Schleifring bei Regen und Schlamm auf einer Antriebswelle eingesetzt werden?

Ja. Die wetterfesten Modelle der Baureihe B sind gegen Wasser, Schlamm, Schnee und Staub abgedichtet.

Warum sollte der Messverstärker auf der rotierenden Seite des Schleifrings platziert werden?

Ein AMP-SG-M1 auf der Welle sendet ± 10 V statt eines Millivolt-Signals durch die Ringe, was die Fehler durch lange Anschlussleitungen, Schwankungen des Steckerwiderstands und elektromagnetische Störungen reduziert.

Kann die Wellendrehzahl mit demselben Schleifring gemessen werden?

Ja. Die Versionen /E60 tragen einen Drehgeber mit 60 Impulsen pro Umdrehung auf dem Rotor, ablesbar bis 0 min⁻¹.

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