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Drehmomentmessung an einer starren LKW-Achse mit Dehnungsmessstreifen (DMS) im Achsschenkel

  • Moment an der Starrachse
  • Raddrehzahl
  • Radposition
Elektrische Sattelzugmaschine der Klasse 8 mit Pritschenanhänger auf einer Prüfstecke, Instrumentierungskabel entlang des Fahrerhauses
Ein elektrischer LKW der Klasse 8 im Versuch, ausgerüstet mit LW-2T-60K-S Messrädern. Foto: Michigan Scientific.

Kurz zusammengefasst

Das Achsgehäuse eines Lkw lässt um die Welle herum keinen Platz für einen Schleifring oder einen Telemetrie-Sender, daher werden die DMS im Inneren angebracht. Durch die Mitte der Serienantriebswelle wird unterhalb der Radnabenlager ein Loch gebohrt, und Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf dessen Wandung aufgebracht. Die Kabel treten durch die Mitte der Radnabe zu einem abgedichteten Stecker aus, und ein an der Standardradnabe verschraubter Schleifring oder Telemetrie-Satz leitet das Signal zum Recorder weiter.

152 mm
Messtiefen in tiefer Bohrung, in einer Bohrung ab 12,7 mm
4 bis 36
Kanäle auf dem Wheel Instrumentation System
1 024 Imp./U.
optionaler Drehgeber für die Radgeschwindigkeit, bis zu

Kraftfluss

Auf einer Seitenwelle wird ein tubenförmiger Schleifring oder ein Klemmsender um die Welle herum montiert. Bei einer Starrachse umschließt das Gehäuse die Welle vom Differential bis zur Radnabe und lässt für beides keinen Platz. Das Drehmoment wird stattdessen von innen der Welle gemessen, weiterhin am Serienteil.

Die Bohrung verläuft vom Radnabenende über die Radnabenlager hinaus, und die DMS sitzen auf ihrer Wandung, lagerseitig nach innen. Das Drehmoment zwischen Differential und Radnabe wird direkt abgelesen, ohne jede Wechselwirkung mit Lagern oder Dichtungen, und die Bohrung hat nur minimale Auswirkung auf die Torsionssteifigkeit der Achse.

Dehnungsmessstreifen (DMS) in einer Bohrung durch eine Lkw-Achswelle Schnitt entlang einer Starrachse. Die Achswelle verläuft vom Differential, im Gehäuse innerlich, bis zur Radnabe. Eine Bohrung wird vom Radnabenende über die Radnabenlager hinaus gebohrt; die Dehnungsmessstreifen (DMS) werden auf ihre Wandung aufgebracht. Ihre Kabel treten durch die Mitte der Radnabe zu einem auf dem Rad montierten Schleifring oder Telemetrie-Satz aus, dann zum Recorder. Das Drehmoment T geht vom Differential zur Radnabe. Recorder T Differential Achsgehäuse DMS in der Bohrung Nabe Schleifring
Die Achswelle in ihrem Gehäuse, die vom Radnabenende über die Lager hinaus gebohrte Bohrung, die DMS auf ihrer Wandung. Die Kabel treten durch die Mitte der Radnabe zum Schleifring auf dem Rad aus; das Drehmoment T geht vom Differential zur Radnabe.

Instrumentierung

Tiefe BohrungDehnungsmessstreifen (DMS), angebracht im Inneren der Bohrung der Serienachswelle, bis 152 mm tief in einer Bohrung ab 12,7 mm, danach Kalibrierung auf Drehmoment
Radnabensteckerabgedichteter Stecker in der Mitte der Radnabe, an den der Schleifring oder der Telemetrie-Satz angeschlossen wird
Wheel Instrumentation SystemSchleifring, verschraubt über eine Platte und für das Fahrzeug gefräste Kragenradmuttern am Originalrad des Fahrzeugs · 4 bis 36 Kanäle · 2 000 min⁻¹ · 500 mA pro Kanal · optionaler Drehgeber bis 1 024 ppr · wasserdicht für Straßen- und Geländefahrt · −40 bis 100 °C · 80 mm lang
Telemetrie-Paketmit der Radverschraubung am Standardrad montiert, außerhalb des Rads, ohne Kontakt zwischen rotierender und stillstehender Seite
TWHR2000Raddrehmomentaufnehmer für Felgen ab 22,5 in, 2 700 N·m, Auflösung 1,5 N·m, Nichtlinearität 0,15 % v. E., um das Drehmoment am Rad mit dem in die Achse eingehenden Drehmoment zu vergleichen

Signalpfad

Die DMS-Zuleitungen verlaufen durch die Bohrung bis zur Radnabenmitte und enden im gekapselten Stecker. Auf der Straße nimmt das Wheel Instrumentation System das Brückensignal analog über seinen niederohmigen Schleifring auf, ohne Vorverstärkerstufe, und sein Drehgeber ergibt Radgeschwindigkeit und -position im selben Aufbau; ein Radausrüstungspaket mit Dehnungsmessstreifen- und Thermoelement-Messverstärkern kann ergänzt werden. Alternativ kommt ein Telemetrie-Paket am Rad zum Einsatz, dessen digitale Verbindung kontaktlos ist.

Die gleichen berüsteten Achsen laufen auf einem Prüfstand, der Drehmoment und Drehzahl der Achse misst. Dort wird Telemetrie verwendet: Bei langen Versuchen verschleißt nichts.

Vorgehen

  1. 01

    Die Serienachsenwelle mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausrüsten

    Die Welle wird durch ihre Mitte hindurch über die Radnabenlager hinaus gebohrt, die Dehnungsmessstreifen (DMS) werden innen in der Bohrung appliziert und die Welle wird kalibriert.

    Services für Dehnungsmessstreifen (DMS)
  2. 02

    Die Leitungen an der Radnabe abdichten

    Die Leitungen treten durch die Mitte der Radnabe zu einem gekapselten Stecker aus.

  3. 03

    Schleifring oder Telemetrie-Paket am Rad montieren

    Das Wheel Instrumentation System über seine Platte und seine Kragenradmuttern, mit der Radmontage-Verschraubung.

    Wheel Instrumentation System
  4. 04

    Drehmoment mit Raddrehzahl aufzeichnen

    Der Drehgeber am Schleifring liefert Radgeschwindigkeit und -position auf derselben Zeitbasis wie das Drehmoment.

Ergebnis

Das Drehmoment zwischen Differential und Radnabe einer starren Lkw-Achse, gemessen an der Serienwelle ohne Einfluss von Lagern oder Dichtungen. Das Signal wird am Rad abgenommen, per Schleifring oder per Telemetrie, auf der Straße oder auf einem Prüfstand.

Häufige Fragen

Was ist Tiefbohrungs-Ausrüstung mit Dehnungsmessstreifen (DMS)?

Dehnungsmessstreifen (DMS), die innerhalb einer tiefen Bohrung eines Bauteils appliziert werden, bis 152 mm tief in einer Bohrung ab 12,7 mm. Bei einer starren Achse wird die Bohrung durch die Mitte der Welle gebohrt, über die Radnabenlager hinaus, und die Dehnungsmessstreifen (DMS) sitzen auf ihrer Wandung.

Verändert das Bohren der Achswelle deren Steifigkeit?

Die Bohrung hat eine minimale Auswirkung auf die Torsionssteifigkeit der Achse.

Warum keinen rohrförmigen Schleifring oder eine Klemm-Telemetrie an einer Lkw-Achse verwenden?

Es ist kein Platz vorhanden. Das Achsgehäuse begrenzt den Raum um die Antriebsachse, sodass nichts um die Welle herum montiert werden kann.

Kann eine Achse mit tiefer Bohrung und DMS auf einem Prüfstand verwendet werden?

Ja, mit einem Telemetrie-Set. Seine digitale Verbindung ist kontaktlos, daher verschleißt nichts während langer Prüfstandsläufe.

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