DD201510A1

DD201510A1 - ARRANGEMENT FOR INDIRECT INTERLOCKING DEVICE ON RAEDERGETRIEBEN

Info

Publication number: DD201510A1
Application number: DD23335381A
Authority: DD
Inventors: Joerg Mueller; Dieter Troppens; Hartmut Koebbel
Original assignee: Joerg Mueller; Dieter Troppens; Hartmut Koebbel
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1983-07-20

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Anordnung zur indirekten Verdrehspielbestimmung an Raedergetrieben bei fortlaufender quasistatischer Messwertaufnahme. Diese Anordnung soll zunaechst hauptsaechlich fuer die Technische Diagnostik an der Baugruppe Portalgetriebe landtechnischer Grossmaschinen angewendet werden. D. Erfindung bezweckt eine schnelle Aufnahme des Verschleisszustandes von Raedergetrieben unter Verwendung des Diagnoseparameters "Verdrehspiel". Die Anordnung beruht auf einer direkten Kopplung von zwei Potentiometern an die Wellen des Getriebes, die eine drehwinkelproportionale Spannungsabgabe gewaehrleisten. Durch entsprechende elektrische Schaltung wird eine der Drehwinkeluebertragungsabweichung infolge Verdrehspiel analoge Spannung aufgezeichnet. Durch rechts- und linkslaeufige Drehung der Getriebewellen ergeben sich zwei Drehfehlerkurven. Aus der Differenz beider Kurven laesst sich das Verdrehspiel zu jeder Stellung der Paarungselemente des Getriebes bestimmen. Um mechanische Uebersetzungsfehler zu vermeiden, wird die Uebersetzung des Getriebes durch entsprechende Wahl der Speisespannungen der Potentiometer bei Einsatz von zwei Stromversorgungsgeraeten ausgeglichen.The invention includes an arrangement for indirect Verdrehspielbestimmung at Raedergetrieben in continuous quasi-static data acquisition. This arrangement should initially be used mainly for technical diagnostics on the assembly portal gear large agricultural machines. D. The purpose of the invention is a rapid recording of the wear condition of boat gears using the diagnostic parameter "torsional backlash". The arrangement is based on a direct coupling of two potentiometers to the shafts of the transmission, which ensure a rotation angle-proportional voltage output. By appropriate electrical circuit one of the rotation angle transmission deviation due to backlash analog voltage is recorded. By turning the gear shafts clockwise and anti-clockwise, there are two turning error curves. From the difference between the two curves, the backlash can be determined for each position of the mating elements of the transmission. In order to avoid mechanical transmission errors, the gear ratio is compensated by selecting the power supply voltages of the potentiometers when using two power supply units.

Description

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Anordnung zur indirekten Verdrehspielbestimmung an RädercetriebenArrangement for indirect torsional backlash determination on wheeled gears

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur indirekten Bestimmung des Verschleißzustandes an Rädergetrieben mit Hilfe des Diagnoseparameters ^irVerdrehspiel"· Diese Anordnung soll hauptsächlich in der Technischen Diagnostik angewendet werden. Die Erfindung wurde zunächst vorzugsweise für die Bestimmung des Verschleißzustandes der Baugruppe Portalgetriebe landtechnischer Großmaschinen entwickelt.The invention relates to an arrangement for the indirect determination of the state of wear on gear transmissions with the aid of the diagnostic ^parameter irrotational play. "This arrangement is primarily intended for use in technical diagnostics.The invention was initially developed preferably for determining the state of wear of the portal gear unit assembly unit of large-scale agricultural machinery.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß das Verdrehspiel als Diagnoseparameter zur Kennzeichnung des Verschleißzustandes von Rädergetrieben demontagelos nur auf dem indirekten Wege gemessen werden kann.It is known that the torsional backlash can be measured demontagelos as diagnostic parameters for identifying the state of wear of gearboxes only on the indirect way.

Bisherige Lösungen beinhalten eine mechanische Messung des Verdrehspiels bei Festbremsung einer Welle des zu untersuchenden Getriebes und Verdrehen der Gegenwelle in links- und rechtsläufiger Richtung mit konstantem Drehmoment. Das Verdrehspiel wird über einen Hebelarm an einer Meßuhr bzw» Meßskala abgelesen. Diese Methoden sind sehr arbeitsintensiv· Es können nur einzelne Verdrehspielwerte entsprechend der Anzahl der einzelnen Messungen ermittelt werden. Die gemessenen Werte sind nicht in jedem Falle repräsentativ für den Zustand des Getriebes.Previous solutions include a mechanical measurement of the backlash when stalling a shaft of the gear to be examined and turning the countershaft in the left and right directions with constant torque. The torsional backlash is read via a lever arm on a dial gauge or measuring scale. These methods are very labor-intensive · Only single rotational play values can be determined according to the number of individual measurements. The measured values are not always representative of the state of the transmission.

28OEL1931.SiJ₀₃₀₄ 28OEL1931.SiJ ₀₃₀₄

-²- 233353 6- ² - 233353 6

Es ist weiterhin für die Zustandsermittlung von Präzisionsgetrieben der Feingerätetechnik eine Meßeinrichtung bekannt, die auf der Grundlage von Inkrementalen Drehwinkelgebern dem Drehwinkel der Getriebewellen analog fotoelektrische Impulse liefert /Sang, L., Dissertation (1979) TU Dresden/« Durch Frequenznormierung, Auszählung der Impulse und anschließender Digital/ Analog-Wandlung wird eine der Drehwinkelübertragungsabweichung analoge Spannungskurve aufgezeichnet« Dieses Meßprinzip ermöglicht eine fortlaufende Aufnahme des Verdrehspiels. Der außerordentlich komplizierte Aufbau der Meßeinrichtung und die Notwendigkeit einer aufwendigen Auswertelektronik macht diese Meßanordnung für die Technische Diagnostik bei der Zustandsormittlung einfacher Rädergetriebe ungeeignet.It is also known for the determination of state of precision gears of Feingätetechnik a measuring device that supplies analogous to the rotation angle of the gear shafts on the basis of incremental rotary encoders photoelectric impulses / Sang, L., Dissertation (1979) TU Dresden / «by frequency normalization, counting the pulses and following digital / analogue conversion, a voltage curve analogous to the rotational angle transmission deviation is recorded «. This measuring principle enables a continuous recording of the torsional backlash. The extremely complicated structure of the measuring device and the need for a complex evaluation electronics makes this measuring arrangement for technical diagnostics in the state normalization simple gearbox unsuitable.

Object of the invention

Mit der Erfindung wird eine fortlaufende Aufnahme des Verdrehspiels als Zustandsparameter einfacher Rädergetriebe bezweckt. Die Anordnung muß eine schnelle und einfache Möglichkeit der Meßwertaufnähme für Diagnosezwecke bieten. Das Meßergebnis soll mit geringer Meßunsicherheit behaftet sein* Die Anordnung soll aus Geräteeinheiten bestehen, die für die Messung und Verarbeitung anderer Größen eingesetzt werden.With the invention, a continuous recording of the torsional backlash as a state parameter simple gear train is intended. The arrangement must provide a quick and easy way of collecting the data for diagnostic purposes. The measurement result should be subject to low measurement uncertainty * The arrangement should consist of units that are used for the measurement and processing of other sizes.

Explanation of the essence of the invention

Auf Grund der mangelnden Aussagekraft über den Zustand von Rädergetrieben und des hohen Arbeitsaufwandes bei mechanischen Verdrehspielmeßeinrichtungen und des hohen gerätetechnischen Aufwandes bei elektrischer Meßwertaufnähme mittels Inkrementaler Drehwinkelgeber macht sich eine einfache Meßanordnung vorhandener Gerätesysteme, die eine fortlaufende Aufnahme des Verdrehspiels ermöglichen, erforderlich.Due to the lack of information about the state of gear transmissions and the high workload in mechanical Verdrehspielmeßeinrichtungen and the high equipment expense in electrical Meßwertaufnähme means incremental rotary encoder makes a simple measuring arrangement existing device systems that allow continuous recording of Verdrehspiels required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu sohaffen, mit der es möglich ist, für beliebige Rädergetriebe (vorzugsweise einstufige) den Ver sohle ißzustmd mit Hilfe des Diagnoseparameters "Verdrehspiel " unter Verwendung eines universellen Gerätesystems zu ermitteln. Zu jeder beliebigen Stellung der Paarungselemente des Getriebes soll das Verdreh-The invention is therefore based on the object sohaffen an arrangement with which it is possible for any gearbox (preferably single-stage) to determine the Ver sole ßenzustmd using the diagnostic parameter "torsional backlash" using a universal device system. For any position of the mating elements of the transmission, the torsional

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spiel erfaßt werden.be detected game.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Umwandlung der zu messenden Größe (Drehwinkel) in eine analoge elektrische Größe (Spannung) herbeigeführt wird. Dazu finden an sich bekannte Bingpotentiometer mit einem definierten relativ großen Drehwinkelbereich (ca 3600°) Verwendung. Die Anordnung hat folgenden Aufbau:According to the invention the object is achieved in that a conversion of the measured quantity (rotation angle) in an analog electrical quantity (voltage) is brought about. For this purpose, known Bingpotentiometer with a defined relatively large rotation angle range (about 3600 °) use. The arrangement has the following structure:

An den Wellen eines Bädergetriebes sind zwei Potentiometer direkt gekoppelt. Über einen Antrieb wird am Rädergetriebe ein Drehmoment eingeleitet. Am Antrieb wird das Getriebe angebremst, um ein Anliegen der Zahnflanken zu gewährleisten. An den Potentiometern werden durch die Stromversorgungsgerüte unterschiedliche Spannungen angelegt. Durch Zusammenschaltung der Potentiometer wird auf einen x-y-Schreiber das Spannungspotentional zwischen beiden Potentiometern aufgezeichnet. Zur x-Auslenkung des x-y-Schreibers wird ein weiteres Potentiometer an eine der Getriebewellen gekoppelt.Two potentiometers are directly coupled to the waves of a bath gear. About a drive torque is initiated at the gear train. The gearbox is braked on the drive to ensure that the tooth flanks are in contact with each other. At the potentiometers, different voltages are applied by the power supply units. By interconnecting the potentiometers, the voltage potential between the two potentiometers is recorded on an x-y recorder. For x-deflection of the x-y recorder, another potentiometer is coupled to one of the gear shafts.

Bei Anlegen von bestimmten Eingangsspannungen des Potentiometers erfolgt bei fortlaufender Drehung der Gstriebewellen eine zum Drehwinkel analoge Spannungsabgabe der Potentiometer von Null bis zum Wert der Eingangsspannung. Um das Übersetzungsverhältnis des zu untersuchenden Getriebes auszugleichen, werden entsprechend des Übersetzungsverhältnisses i die Eingangsspannungen Ug der Potentiometer gewählt, d.h.When certain input voltages of the potentiometer are applied, the voltage of the potentiometers, which is analogous to the angle of rotation, is from zero to the value of the input voltage, with the rotation of the drive shafts continuing. In order to compensate for the transmission ratio of the transmission to be examined, the input voltages Ug of the potentiometers are selected according to the transmission ratio i, i.

mitWith

Dadurch wird gewährleistet, daß bei drehfehlerfreier Bewegungsübertragung zu jeder Stellung der Getriebeelemente die gleiche Ausgangsspannung an beiden Potentiometern anliegt. Durch Zusammenschaltung der Potentiometer kann das Spannungspotential zwischen beiden Potentiometern gemessen bzw. auf einen Schreiber aufgezeichnet werden. Bei drehfehlerfreier Be wegungsübertragung des Getriebes (ohne Verdrehspiel) ist dieses Spannungspotential gleich Null, Treten Drehfehler auf, so wird eine der Drehwinkelübertragungsabweichung proportionale Spannung abgeben. Bei links- und rechtsläufiger Drehung der Getriebewellen können so zwei Drehfelderkurven auf einemThis ensures that in the case of rotation-error-free motion transmission to each position of the transmission elements, the same output voltage is applied to both potentiometers. By interconnecting the potentiometers, the voltage potential between both potentiometers can be measured or recorded on a recorder. In rotary error-free Be wegungsübertragung of the transmission (without backlash) this voltage potential is equal to zero, occur rotation errors, so will give the rotation angle transmission deviation proportional voltage. When left- and right-handed rotation of the gear shafts so two rotary field curves on a

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x-y-Schreiber aufgezeichnet werden· Die Differenz beider Drehfehlerkurven läßt auf das zu jeder Stellung der Paarungselemente vorhandene Verdrehspiel schließen".x-y recorder can be recorded · The difference between the two rotational error curves indicates the torsional backlash existing for each position of the mating elements ".

Durch die indirekte Kopplung von Getriebe- und Potentiometerwellen werden mechanische Übertragungsfehler, bedingt durch Über se tzungs Schwankungen durch Exzentrizität, Spiele und Elastizität von Zugmittelgetrieben, vermieden. Dadurch läßt sich die Meßunsicherheit gering halten· Die erfindungsgemäße Anordnung führt zu einer Verbesserung der Aussagemöglichkeiten über den Verschleißzustand einfacher Rädergetriebe gegenüber mechanischen Meßeinrichtungen, da alle Verdrehspiele bei fortlaufender Drehung des Getriebes erfaßt werden· Gegenüber der elektrischen Meßwertaufnahme mittels Inkrementaler Drehwinkelgeber führt die erfindungsgemäße Anordnung zu einer Minderung des geräte- und verfahrenstechnischen Aufwandes·Indirect coupling of gear and potentiometer shafts avoids mechanical transmission errors due to eccentricity, play and elasticity of traction drives. As a result, the measurement uncertainty can be kept low. The arrangement according to the invention leads to an improvement in the statements about the state of wear of simple gearboxes compared to mechanical measuring devices, since all torsional backlashes are detected with continuous rotation of the gearbox. Compared with the electrical data acquisition by means of incremental rotary encoder, the arrangement according to the invention leads to one Reduction of equipment and process costs ·

Ausführunßsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· Es zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Fig. 1 : Schematischer Aufbau der Anordnung Fig. 2 : Schaltplan der Potentiometer Pig. 3 : Aufgenommene Drehfehlerkurven (schematisch) Über nicht näher dargestellte Zentrierspritzen werden zwoi Potentiometer 6,7 direkt reibschlüssig mit den Wellen 2,3 des Getriebes 1 verbunden. Die Potentiometer 6 und 7 sind nach dem in Fig· 2 dargestellten Schaltplan zusammengeschaltet· Entsprechend dem übersetzungsverhältnis i des zu untersuchen·?· den Getriebes liegen folgende Spannungen an: Ug2 ⁼ ^ ¹^EI ^т^Fig. 1: Schematic structure of the arrangement Fig. 2: Schematic diagram of the potentiometer Pig. 3: Recorded rotational error curves (schematically) About centering syringes not shown zwoi potentiometer 6.7 are directly frictionally connected to the waves 2,3 of the transmission 1. The potentiometer 6 and 7 are according to the example shown in Fig 2 · diagram interconnected · According to the transmission ratio i of the transmission to investigate · following voltages are present:? Ug2 ⁼ ^ ¹ ^ ^ EI ^т

Z₂ i - _£:— . Dag Spannungspotential wird zwischen den Abgrei-Z ₂ i - _ £: -. The voltage potential is between the exhaustion

^Z1 fern der Potentiometer 6,7 entnommen und einem x-y-Schreiber 10 zugeführt und von ihm aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Spannungsverläufe entsprechen den Drehfelderkurven bei links- und rechtsläufiger Drehung der Getriebewellen2,3w Das Verdrehspiel wird aus der Differenz der Drehfelderkurven ermittelt (Fig. 3). Um zu gewährleisten, daß die Zahnflanken der Zähne ^Z 1 removed from the potentiometer 6.7 and fed to a xy-recorder 10 and recorded by him. The recorded voltage curves correspond to the rotary field curves with left- and right-handed rotation of the gear shafts2,3w The torsional backlash is determined from the difference between the rotary field curves (Fig. 3). To ensure that the tooth flanks of the teeth

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bei rechts- und linksläufiger Drehung an beiden Seiten anliegen, muß die Antriebswelle 3 ü&^s getriebenen Zahnrades unter Last stehen, d.h. angebremst werden.with right and left rotation abut on both sides, the drive shaft 3 ü & ^s driven gear must be under load, ie be braked.

Claims

JtofindunKSanspräche

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1. Arrangement for the indirect determination of rotational play on gear drives by means of mechanical angle measurement and stalling of the drive shaft or · electrical angle measurement by means of digital rotary encoders and associated evaluation electronics, characterized in that on the shafts (2,3) of a gear transmission (1) two potentiometers (6,7) are directly coupled, that for the purpose of compensating the translation of the transmission (1) to the potentiometers (6,7) power supply devices (8,9) of different voltages are applied and that for the purpose of recording the voltage potential between the potentiometers (6,7) a per se known xy-writer (10) and provided for the purpose of deflection of the xy-writer (10) a potentiometer (11) on one of the shafts (2,3) of the transmission (1) is coupled.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the potentiometers (6,7) are interconnected at different supply voltage, that the potential difference is measured at the Abgreifern.