Drehmomentwellenberechnung mit TEL1-PCM

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1 Drehmomenwellenberechnung mi TL1-PC Ds 1-Knl Telemeriesysem TL1-PC wird vorwiegend für roierende pplikionen eingesez, wie z.b. zur Überrgung von Drehmomenen, chwingungen oder Temperuren von drehenden Wellen, chsen, Flnschen, Rädern, cheiben, chufeln, Flügeln oder Propellern. Der Telemerie-ender (Roorelekronik) is in einem kleinen und sbilen ellgehäuse unergebrch, enweder in flcher Buform für rdile oder runder Buform für xile pplikionen. D die Roorelekronik nur 10g wieg, beeinfluss sie eifigkei, sse und nwuch der Welle nur unwesenlich. Funkion Zunächs werden D und Roorelekronik uf der Welle befesig und eine elekrische Verbindung zwischen D und den Lönschlüssen der Roorelekronik hergesell. Die Roorelekronik versorg die D-Brücke mi einer konsnen Brückenspnnung von V. Die pnnungsversorgung und ignlüberrgung der Roorelekronik erfolg indukiv. Hierzu werden Windungen CuL-Drh über eine Ferri-Folie uf die Welle gewickel. Die Ferri- Folie dien zur nmgneisierung. in gegenüber der Indukionsschleife monierer Indukivkopf (or) übernimm die berührungslose nergieversorgung und dien gleichzeiig zum mpfng der digilisieren essden, welche mi einer Bndbreie von Hz (-db) überrgen werden. Der Lufspl wischen Indukivkopf und pule knn bis zu 2cm bergen. Der Indukivkopf wird über ein 5 eer lnges Kbel mi dem Decoder (Wiedergbe) verbunden. Dor seh ds esssignl nch D/- Wndlung, Filerung und Versärkung n einer BNC-Buchse ls +/- 10 Vol oder ls biserielles PC-ignl zur Verfügung. D Roorelekronik pule Ferri-Folie Drehmomen- Welle Indukivkopf Decoder usgngsspnnung +/-10V Bild 1. Insllion der 1-Knl Telemerie TL1-PC für berührungslose Drehmomenmessung mi indukiver romversorgung für Duerlufversuche

2 ine weiere, besondere igenschf der neuen μp-geseueren PC-Telemerie, is deren bidirekionle rbeisweise. Von der Wiedergbe us knn die pnnungsversärkung der Roorelekronik uch im lufenden Berieb im Bereich von 250 bis 8000 veränder werden und eine uo Zero -Funkion is per Tsendruck jederzei möglich. ußerdem biee ds ysem eine LD-usseuerungsnzeige und diverse us-indikoren, u.. für einen erfolgreichen uozero oder evenuell ufgereene Overlod- und Überrgungsfehler. Die ysemgenuigkei beräg +/- 0,2 % und die usführung des Indukivkopfes ensprich der chuzr IP65. insellung der pnnungsversärkung (Gin) Der häufigse insz der 1-Knl Telemerie TL1-PC is n Drehmomenwellen. Die Torsion der Welle wird im Regelfll mi einer D-Vollbrücke erfss. in Drehmomen (Nm) bewirk eine Dehnung der Welle (µm/m) und dmi eine Versimmung der D-Brücke. Diese Brückenversimmung (mv/v), bezogen uf ein definieres mx. Drehmomen, leg die mpfindlichkei (mv/v) der D-Brücke fes. Die mpfindlichkei Torsion einer Drehmomen-esswelle können mhemisch berechne oder messechnisch erfss werden. bhängig von der mpfindlichkei der D-Brücke, wird die erforderliche pnnungsversärkung m Decoder (Wiedergbesion) eingesell. Beräg die mpfindlichkei der D-Brücke z.b. 2,5mV/V bei einem Nenn-Drehmomen von 1000Nm, dnn is die pnnungsversärkung der Wiedergbe uf folgenden Wer einzusellen: Versärkung usgngsspnnung / (mpfindlichkei x D-Brückenspnnung) 10V / (2,5mV/V x V) 1000 D-Brückenspnnung: V rgebnis: Bei einem mx. Drehmomen von +/-1000Nm und einer pnnungsversärkung von 1000 ergib sich eine usgngsspnnung von +/-10V. +10V Decoder usgngsspnnung Drehmonen (Nm) V Bild 2: Verluf von Drehmomen und usgngsspnnung

3 Die insellung der pnnungsversärkung erfolg m Decoder in fesen ufen von 250, 500, 1000, 2000, 000 und Die Größe der Versärkung (Gin) wird so gewähl, dss bei mximlem Drehmomen ( TX ) ein mximles usgngssignl von z.b. +/-10V enseh. mpfindlichkei Versärkung usgngsspnnung 10 mv/v 250 +/-10V 5 mv/v 500 +/-10V 2,5 mv/v /-10V 1,25 mv/v /-10V 0,625 mv/v 000 +/-10V 0,125 mv/v /-10V Bild : mpfindlichkei, Versärkung und drus resulierende Decoder-usgngsspnnung insellung der Versärkung Bild : TL1-PC - Blockschlbild der Verdrhung für Drehmomenmessungen

4 Berechnung der mpfindlichkei von Torsionsmesssellen Bild 5: chemische Drsellung eines bes mi ngreifendem Drehmomen Für Drehmomenmessungen sind folgende Vorbereiungen zu reffen: - Berechnung der D-mpfindlichkei (mv/v) bei vorgegebenem Drehmomen (Nm) - rmilung der erforderlichen pnnungsversärkung Formeln: Berechnung der Dehnung (µm/m): ε 1 π r r ri G G (konsner Wer) 2 (1 + μ) Berechnung des Drehmomens (Nm): r ε π ri r G Berechnung der mpfindlichkei der D-Vollbrücke (mv/v): ε k ε Dehnung mx. Drehmomen G chubmodul (erilkonsne) lsiziäsmodul, -odul mpfindlichkei der D-Brücke usgngsspnnung der D-Brücke, Differenzspnnung peisespnnung der D-Brücke

5 Berechnung von Dehnung (µm/m) und D-Brückenempfindlichkei (mv/v) einer Hohlwelle: Vorgben: - hlwelle/hohlzylinder mi 210kN/mm 2 - Wellendurchmesser0mm (r 15mm, r i 10mm) - D-Vollbrücke, k-fkor2 - wirkendes Drehmomen: 1000Nm Berechnung der Dehnung: ε 1 r ,8μm / m π r r G, ,0125 i 210 G 82,0125 ; 2 (1 + μ) 2,56 µ 0,28 Berechnung der mpfindlichkei der D-Vollbrücke: 6 ε k 12, μV / V 2,865mV / V 1 k ( ε1 ε 2 + ε ε ) k ε ; 1V (Brückenspnnung)

6 Berechnung von Dehnung (µm/m) und D-Brückenempfindlichkei (mv/v) einer Vollwelle: Vorgben: - hlwelle/kreiszylinder mi 210kN/mm 2 - Wellendurchmesser0mm (r 15mm, r i 0mm) - D-Vollbrücke, k-fkor2 - wirkendes Drehmomen: 1000Nm Berechnung der Dehnung: ε 119,7 π r G, ,0125 μ m / m G 2 (1 + μ) 210 2,56 82,0125 µ 0,28 Berechnung der mpfindlichkei der D-Vollbrücke:: 6 ε k 119, μV / V 2,299mV / V 1 k ( ε1 ε 2 + ε ε ) k ε ; 1V (Brückenspnnung)

7 Vereinfche Berechungen der Brücken-mpfindlichkei: Folgende vereinfche Formeln gelen für hlwelle, Vollbrücke und k-fkor 2,0 Berechnung der mpfindlichkei bei Vollwelle: hl mx 62,1 d Berechnung der mpfindlichkei bei Hohlwelle: hl ( d mx d d I 62,1 ) hl mx d d d I k mpfindlichkei in mv/v mximles Torsionsmomen in Nm Durchmesser der Welle ußendurchmesser der Hohlwelle Innendurchmesser der Hohlwelle k-fkor, Korrekurfkor des D Berechnung der D-mpfindlichkei, bei einer hlwelle mi d0mm, N/mm 2 und einem Drehmomen von 1000Nm: mx 1000 hl 62,1 62,1 2,mV / V d Berechnung des Drehmomenes einer hlwelle mi d0mm, -odul210000n/mm 2, bei einer usgngsspnnung der pplizieren D-Vollbrücke von 2,mV/V: d mx hl 2, 1000Nm 62,1 62,1 1V (Brückenspnnung)

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