用于探测不平衡和/或错位的方法和传动系试验台与流程

1.本发明涉及一种用于在试验台上在运行中探测传动系的至少一个轴系的不平衡和/或错位的方法。此外，本发明涉及一种试验台，在该试验台上可以实施所述方法。


背景技术：

2.不平衡发生在旋转体中，其旋转轴线与其惯性主轴之一不对应。不平衡导致振动和增大的磨损或甚至严重的机器损坏(例如轴断裂)。因此，旋转体一般通过放置补偿质量来平衡。
3.这里需要区分静态不平衡和动态不平衡、也称为力矩不平衡。在静态不平衡的情况下，旋转体的惯性主轴平行于旋转轴线移动。换言之，转动轴线不穿过旋转体的重心。旋转时，这种不平衡导致垂直于旋转轴线的离心力。通常这种不平衡可以通过在一个平面中进行平衡来消除，其中，平衡平面的位置是任意的。为了抵消静态不平衡，必须在至少一个平衡平面中安置补偿质量。
4.在纯动态不平衡的情况下，旋转体的重心虽然在旋转轴线上。然而旋转体的惯性主轴相对旋转轴线倾斜。由此在旋转中产生不平衡力矩，该不平衡力矩出现在支承力具有旋转体转动频率的一次谐波的轴颈上。为了抵消动态不平衡，必须在至少两个不同的平衡平面中防止补偿质量。所述平衡平面在这种情况下各自垂直于旋转体的转动轴线。
5.错位由装配和制造不确定性、沉降现象和热膨胀引起，它们导致旋转体转移。这种转移对旋转体的功能和使用寿命具有不利影响。错位导致旋转体及其支承件上的张力、特别是弯矩和压缩力。借助本发明可以在运行中确定由于在运行中发生的热膨胀引起的错位。用于测量错位的已知方法通常不在运行中使用，因此不检测动态热运行条件。
6.由教科书“rotordynamik(转子动态学)”,gasch/nordmann/pf
ü
tzner,springer verlag，第二版，1975年和教科书“auswuchttechnik band 1:allgemeine grundlagen,meβverfahren und richtlinien(平衡技术第一卷：基础概论，测量方法和准则)”springer，1977年已知了用于静态和动态平衡的方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是：提供一种用于探测和/或校正传动系试验台运行的轴系的不平衡和/或错位的方法以及相应的传动系试验台。
8.所述目的由独立权利要求实现。从属权利要求中要求有利的设计方案。
9.本发明的第一方面涉及一种用于在试验台上在运行中探测传动系的至少一个轴系的不平衡和/或错位的方法，其中，第一压电力传感器设置在力流中，所述力流由试验台的加荷机(belastungsmaschine)与传动系的或试验台的驱动机之间的功率传递(leistungs
ü
bertragung)引起，并且所述力流借助轴系传递。优选借助第一力传感器在第一平面中和/或垂直于(normal)于该第一平面实施第一力测量，所述第一平面与轴系的转动轴线相交并且优选至少基本上垂直于该转动轴线。更优选地，对第一力测量的至少一个
测量值曲线(messwertverlauf)和配置给该测量值曲线的用于轴系的转角确定的值曲线进行分析，以便探测不平衡。替代地或附加地，对第一力测量的测量值曲线进行分析，以探测轴系的错位。
10.本发明的第二方面涉及传动系试验台，其具有与需测试的传动系可连接的加荷机以及第一压电力传感器，所述第一压电力传感器设置在与需测试的传动系有关的力流中并设置为在试验台运行期间在第一平面中和/或垂直于该第一平面地进行第一力测量，所述第一平面与所述传动系的轴系的转动轴线相交并且优选至少基本上垂直于该转动轴线。优选地，所述传动系试验台还具有增量编码器，其被设置为确定用于轴系的转角，并且该传动系试验台更优选具有信号处理装置，所述信号处理装置具有用于基于第一力测量的测量值曲线和配置给该测量值曲线的用于轴系转角确定的值曲线来探测轴系的不平衡的机构和/或用于基于第一力测量的测量值曲线来探测轴系的错位的机构。
11.本发明的其他方面涉及计算机程序和计算机可读介质。
12.在本发明的意义上，轴系具有一个或多个转动连接的轴。
13.在本发明的意义上，“可连接”优选指“可以连接”或“已连接”。
14.在本发明的意义上，力流优选指机械系统中的力和/或扭矩从作用点、特别是引入部位到所述力和/或扭矩被反作用力和/或反作用力矩吸收的一个或多个部位的路径。优选地，力流由力、特别是相对于轴的转动方向的横向力以及扭矩、特别是围绕转动轴线的扭矩组成。
15.在本发明的意义上，功率流优选指功率在机械系统中从引入部位到功率被接收的一个或多个的部位的功率传递路径。
16.在本发明的意义上，压电测量元件优选具有压电晶体以及电荷引线(ladungsableitung)或电路(elektrische verschaltung)。
17.在本发明的意义上，机器设置成将能量、优选动能、特别是旋转能量转化为电能，或反过来，或者从化学能转化为动能。在本发明的意义上，机器优选具有外壳。
18.在本发明的意义上，支撑设备优选是用于对抗作用在元件上的力和/或作用在该元件上的扭矩以支撑元件的设备。支撑设备优选设置为，提供所谓的反作用力或者说支承反作用力。在本发明的意义上，支撑设备优选用于支撑轴承设备。所述支撑设备优选是变速箱罩、传动系的外壳或底板。
19.在本发明的意义上，探测优选是确定和/或量化和/或定位和/或分析。
20.在本发明的意义上，机构可以在硬件和/或软件技术方面进行设计、特别是优选与存储器和/或总线系统数据或信号连接的特别是数字的处理单元、尤其是微处理器单元(cpu)，和/或具有一个或多个程序或程序模块。cpu可以构造为为用于处理实现为存储在存储器系统中的程序形式的指令、从数据总线捕捉输入信号和/或向数据总线提供输出信号。存储器系统可以具有一个或多个特别是不同的存储介质、特别是光学的、磁性的、固态的和/或其它非易失性介质。所述程序可以具有如下的特性：它体现了或能够执行在此所述的方法，cpu可以执行这些方法的步骤，并且由此特别是可以探测到不平衡和/或错位。
21.在本发明的意义上，增量编码器优选能探测各个角度段和/或整圈。特别地，增量编码器每圈发出至少一个脉冲。
22.在本发明的意义上，平衡理解为调整轴系或者说传动系的质量。这例如也可以意
味着，通过以下方式改变质量分布，即，例如进一步向内或向外转动螺纹件。
23.本发明特别是基于如下的方案，即，在试验台运中，在试验台上对试验台上的需测试的传动系的轴系进行平衡和定向。特别地，轴系不必在外部单独地、即不在试验台上或通过另外的测量方法在静止状态下或者在平衡或定向运行中进行平衡或校准。确切地说，不平衡和/或错位的探测发生在直接由试验台运行引起的力流中，在该试验台中，在试验台的加荷机、即所谓的功率机(dyno)与驱动机之间发生功率传递。根据本发明，将压电测量元件用于平衡所需的力测量，这些压电测量元件允许特别可靠的测量，并且由于它们的刚性，仅对传动系的可振动系统增加微小的弹性。此外，与加速度传感器不同的是，压电元件能够实现：直接测量由不平衡引起的力和力矩，而不必经由绕道质量体的加速来间接计算它们。
24.通过本发明，轴系可以在组装状态下得到平衡，也不需要预平衡传动系的各个元件，所述装配状态具有所有的装配不确定性如不相等的螺纹件重量、错位、配合间隙和制造误差如偏心、不对称、密度误差等。所述方法在此可以持续用于监测轴系并且特别是不需要任何不属于试验台的额外测量仪器，并且因此可以在运行中在不中断测试运行的情况下实施。
25.通过直接的力测量，不需要单独的测量运行来通过测试质量体不平衡运行来确定初始不平衡和影响系数。
26.也不需要用于测量数据检测的单独硬件、例如加速度传感器。压电力传感器优选固定安装在试验台的结构中，由此可以没有物理失真地检测测量信号。
27.由于直接检测物理量“力”，因此可以推断出对机械部件的损伤作用。原则上，用于评估振动速度的经验方案以及关于机器状态的规范定义的平衡性能等级是不必要的。因此可以基于根据本发明对不平衡和错位的确定来制定新的机器安全标准。
28.如果轴系的不平衡状态在运行中发生变化，则这可以通过本发明在试验台运行中就探测到，并且可以引入应对措施、例如通过平衡致动器或紧急停止或减少负荷，以避免对传动系或试验台的永久性损坏。
29.在由不平衡引起的力和力矩以传动系的转速环绕时，在错位的情况下除了重力之外还出现其它空间固定的、即不以所述转速环绕的扭矩。通过本发明，可以在没有额外的振动分析的情况下确定错位。
30.优选地，轴系或者说传动系的平衡基于对不平衡和/或错位的探测来实施，以减少或消除探测到的不平衡或错位。
31.质量的调整特别是以移除或添加特别是预先确定的质量体的形式在轴系的或者说传动系的特别是预先确定的位置上进行，所述质量体特别是在探测的不平衡和/或错位的基础上确定，所述位置特别是在探测的不平衡和/或错位的基础上确定。特别地，轴系或传动系具有至少一个元件，该元件优选被有针对性地引入，可以由该元件去除材料或质量体。去除材料以补偿不平衡也称为负平衡。去除尤其可以通过铣削、钻孔、激光和类似方式进行。
32.在所述方法的有利实施方案中，对第一力测量的测量值曲线进行分析，以探测关于轴系的转动轴线和/或重心的不平衡。如果对转动轴线的力测量进行分析，则可以确定静态不平衡。如果对轴系的重心轴(也称为惯性主轴)进行分析，则可以确定纯动态不平衡。优选也可以同时进行两种分析。
33.在所述方法的另一有利的实施方案中，借助所述力流中的第二压电力传感器在第二平面中进行第二力测量，该第二平面与第一平面不同、但同样与传动系的轴系的转动轴线相交、优选至少基本垂直于所述转动轴线，其中，基于第二力测量的测量值曲线确定轴系关于其重心轴或者说惯性主轴的不平衡。
34.如开头已经解释的那样，动态不平衡导致围绕轴系重心的倾斜力矩。所述倾斜力矩可以通过以下方式探测，即，借助多分量力传感器在平行于转动轴线的力流中的点处进行力测量。因此该测量发生在第一平面中，该第一平面与传动系的轴系的转动轴线相交。此外还可能的是：通过以下方式确定所述倾斜力矩，即，在第一平面进行第一力测量而在第二平面中进行第二力测量，即测量位于第二平面中的力。这两个平面在此彼此不同，但至少与轴系的转动轴线相交并且优选至少基本上垂直于该转动轴线。
35.在所述方法的另一有利的实施方案中，第一和/或第二压电力传感器是具有多个压电测量元件的多分量力传感器。通过使用多分量力传感器，例如可以确定轴系中的弯矩。此外可以使用多个压电元件以例如支承驱动机。为此，例如可以将三个压电元件设置在加荷机的或驱动机的支撑设备上的三个支承点中。
36.在所述方法的另一有利实施方案中，基于压电测量元件的测量信号借助方程组来确定力分量和扭矩分量。优选地，各个压电测量元件的测量信号被分解成有助于相应推导的力分量和/或转动分量的部分。更优选地，将各个压电测量元件对相应的力分量和/或转动分量的特别是所有的贡献都考虑在内。
37.通过使用方程组可以考虑大量压电测量元件的测量，所述方程组根据相应需确定的力分量和/或转动分量来求解。此外，多分量力传感器或其压电测量元件的所有测量都可以有助于需确定的力分量和/或扭矩分量。通过这种方式，特别是可以避免经由不参与测量的压电元件的力分流。
38.在所述方法的另一有利的实施方案中，基于对不平衡和/或错位的探测来调整轴系的质量，以减少或消除探测到的不平衡或错位。通过将探测到的不平衡或错位用作用于确定质量调整的基础，可以特别精确地确定应在哪个位置添加或移除限定的质量来补偿不平衡或错位。
39.与本发明的第一方面有关的进一步描述的特征和优点相应地适用于本发明的其它方面，反之亦然。
40.在一种有利的实施方案中，传动系试验台具有用于支撑加荷机和/或驱动机的支撑设备，其中，压电力传感器被设置和布置成，测量加荷机与支撑设备之间和/或在驱动机与支撑设备之间的反作用力。
41.在这种实施方案中，力传感器布置在驱动机与加荷机之间和/或在驱动机与支撑设备之间。因此在这种实施例中，相对空间固定的参考系统、即传动系试验台本身或者传动系试验台的基板来进行力测量。这里可以使用仅具有一个具有横向效应、纵向效应亦或剪切效应的压电元件的压电力传感器，这取决于加荷机或驱动机如何支承在支撑设备上。通过这样布置力传感器基本上不改变轴系的旋转质量。
42.在所述传动系试验台的另一有利的实施方案中，压电力传感器是具有多个压电测量元件的多分量力传感器。由此可以借助力传感器进行特别精确的测量。
43.在所述传动系试验台的另一有利的实施方案中，压电测量元件通过以下方式构造
并且通过以下方式设置在轴系的第一部分和轴系的第二部分之间，即，使得可以借助压电测量元件来测量在第一部分和第二部分之间的力、特别是剪切力和/或压力。优选地，测量元件在此设置在围绕转动轴线的不同位置。更优选地，测量元件设置在传动系试验台的法兰中。
44.通过直接在轴系中或轴系处进行测量，可以实现特别简单的测量组件。
45.在所述传动系试验台的另一有利的实施方案中，所述传动系试验台具有用于基于探测到的不平衡和/或错位来调整轴系的或传动系的质量以减少或消除探测到的不平衡或错位的机构。
46.这种机构优选可以是切削机(spanmaschine)、去除或施加质量的激光机或接合机(f
ü
gemaschine)。
47.如果通过改变质量分布来进行轴系质量的调整，则这可以有利地通过如下的设备来实现，该设备改变轴系的可动元件的位置或改变轴系的形状、例如弯曲。
48.因此可以补偿探测到的不平衡或错位，而不必拆除和重新加工轴系的或者说传动系。
附图说明
49.其它优点和特征从以下参照附图对优选实施例的描述中得出。这些图至少部分示意性地示出：
50.图1示出传动系试验台的第一实施例，在该传动系试验台上可以执行用于探测不平衡和/或错位的方法；
51.图2示出传动系试验台的第二实施例，在该传动系试验台上可以执行用于探测不平衡和/或错位的方法；
52.图3示出传动系试验台的第三实施例，在该传动系试验台上可以执行用于探测不平衡和/或错位的方法；
53.图4示出根据图1、2或3的试验台的细节；
54.图5示出用于探测不平衡和/或错位的方法的实施例。
具体实施方式
55.图1示出了传动系试验台1的第一实施例，在其上除了校准或应用测试之外，还可以探测不平衡和/或错位。特别地，不平衡和/或错位可以在试验台运行中被探到。
56.传动系试验台1特别是具有加荷机或者说功率机14a、14b，它们可以不能相对转动地(drehfest)与传动系的输出端连接，如图1所示。
57.此外，传动系试验台1优选具有增量编码器6，其被设置为测量轴系5a、5b的转角。增量编码器6的功能在现有技术中是已知的，特别是它可以光电地、磁式地和/或以滑动触点确定轴系5a、5b的转角或转角变化和/或转角方向。
58.此外，传动系1优选具有压电力传感器4，该压电力传感器又优选具有多个压电测量元件、在图1中具有三个压电测量元件4a、4b、4c。在根据图1的实施例中，压电测量元件设置在测量法兰12上，该测量法兰可以是传动试验台1或传动系3的一部分。
59.所述测量法兰将轴系3的第一轴段5a与第二轴段5b连接起来。轴系5a、5b围绕图1
中用虚线表示的转动轴线d旋转。
60.驱动机2可以是传动系试验台1的或传动系3的组成部分，这取决于传动系3的哪些部件应在传动系试验台1上进行测试。
61.在图1所示的实施例中，传动系3具有驱动机2、轴系5a、5b、差速器13和轴节段(无附图标记)。功率流可以从驱动机2起经由第一轴段5a、测量法兰12、第一压电力传感器、差速器13和轴节段传递到加荷机14a、14b。
62.试验台1还具有支撑设备10，在该支撑设备上支撑有作为整体的传动系试验台、传动系试验台1的各个元件和/或还有传动系3。支撑设备10在此可以具有机械结构，以便将各个元件例如支承在试验台大厅的地板上。更优选地，支撑设备10可以具有或设计成基板。
63.在图1所示的实施例中，至少驱动机2和功率机14a、14b由支撑设备10支承。
64.通过优选由驱动机2产生的功率流引起力流，所述力流在图1所示的实施例中从支撑设备10起经驱动机2和传动系3、加荷机14a、14b重新延伸回支撑设备10。支撑设备10在这里分别提供用于支撑驱动机2和加荷机14a、14b的反作用力。
65.测量元件4a、4b、4c优选设置和设计为测量在平面e1、即平行于所示参考系统的xy平面的平面中的力。第一力传感器4优选具有利用压电剪切效应的压电元件4a、4b、4c。在所示实施例中，测量法兰12上的力或扭矩经由测量元件4a、4b、4c的端面被引入压电元件4a、4b、4c中。压电元件4a、4b、4c的端面在此优选摩擦锁合地与测量法兰12的表面连接。
66.如果参考系统的x方向的力和/或y方向的力被施加到测量法兰12上，则压电测量元件4a、4b、4c通过压电剪切效应产生相应的测量信号。如果在z方向上作用的扭矩被施加到测量法兰12时，这同样适用。
67.替代地或附加地，测量元件4a、4b、4c可以垂直于第一平面e1进行力测量。为此，测量元件4a、4b、4c优选使用纵向压电效应或横向压电效应。如果力既在第一平面e1中得到测量并且还垂直于所述平面得到测量，则优选既要设置在z方向上测量的测量元件还要设置可以在x或xy平面中测量力的测量元件。更优选地，测量元件4a、4b、4c的每一个测量元件具有至少两个针对所述力流串联连接的压电元件，其中，第一压电元件利用压电剪切效应，而第二压电元件利用横向压电效应或纵向压电效应。
68.图2示出了试验台1的第二实施例，通过该第二实施例可以在试验台运行中探测轴系的不平衡和/或错位。
69.图2的第二实施例的试验台1与图1的第一实施例的主要区别在于，第一力传感器4不是设置在驱动机2和加荷机14a、14b之间的功率流中、而是设置在支撑设备10与驱动机2之间。
70.如果在轴系5和驱动机2之间施加扭矩，则第一力传感器4通过这种设置结构测量由支撑设备10施加到驱动机2上的反作用力。
71.如图2所示，力传感器4在这里优选可以沿转动轴线d的轴向支承。同样，根据图2的俯视图中，驱动机2也可以通过力传感器4侧向或向下或向上支承。根据压电测量元件4a、4b、4c对驱动机2的作用方式，使用具有压电剪切效应、纵向压电效应或横向压电效应的元件，或者如已经在图1中示出的那样使用具有两种不同效应的元件。
72.同样在根据图2实施例中，力优选在平面e1中测量和/或垂直于平面e1测量。
73.也可以将根据图1的实施例与根据图2的第二实施例组合：这样例如第二实施例也
可以具有测量法兰12，在该测量法兰上设置有另外的压电力传感器。该第二压电力传感器则可以限定用于测量力和/或力矩的第二平面。
74.此外，可以存在用于测量加荷机14a、14b上的反作用力的另外的压电力传感器，并且这些另外的压电力传感器优选也可以将相应的加荷机14a、14b相对支撑设备、特别是相对基板或底板支承，使得在加荷机14a、14b与支撑设备10之间的反作用力在这里也可以得到测量。
75.根据图2的反作用力测量相对直接测量轴系5中的力的优点在于，相应的力传感器4对轴系的惯性力矩和平衡没有影响。
76.图3示出了传动系试验台的第三实施例，通过该第三实施例可以探测轴系的不平衡和/或错位。
77.为了简化视图，传动系3仅具有一个轴系5以及在必要情况下具有驱动机2。与根据图1和图2的实施例相同，该传动系也可以具有其它元素、特别是变速箱或差速器、轴线段等。与根据图1和图2的实施例不同，第三实施例具有第一力传感器4和第二力传感器11，其测量元件只能测量相应平面e1或e2中的力。
78.如果将图3解释为从上部观察的俯视图，则借助力传感器4、11在测量平面e1或e2中沿水平方向测量力。如果将图3解释为从侧面观察的俯视图，则借助力传感器4、11沿竖直方向测量力。
79.如下文进一步说明的那样，这样的设置结构可以与增量编码器6的角度测量结合以探测静态和/或动态不平衡，因为这种不平衡是环绕的并且因此可以在相对旋转轴线径向延伸的每个空间方向上被周期性地测量。与此相反，如果错位导致zx平面上中、即垂直于两个力传感器4、11的测量方向的力/弯矩，则该错误不能探测。
80.然而在这种实施例中也可以设定：相应的力传感器4、11具有两个关于力流串联的元件，使得可以有两个不同的测量方向、特别是两个相互正交的测量方向。特别是这些测量方向可以沿y和x方向定向。通过力传感器4、11的测量元件中的第三压电元件也可以沿z方向测量力。
81.图4示出了传动系试验台1的细节。
82.压电力传感器4在此借助信号线与信号处理装置7连接。如图4所示，各压电元件可以优选地借助各信号线15a、15b、15c与信号处理装置7连接。
83.此外，信号处理装置7优选具有用于探测轴系的不平衡的机构8。第一力测量的测量值曲线和/或借助第二压电力传感器11的第二力测量的测量值曲线优选用于探测不平衡。此外优选将轴系5的由增量编码器6测量的转角的测量值曲线用于探测不平衡和/或错位。
84.更优选地，信号处理装置7具有用于探测轴系的错位的机构9。这种错位特别是可以基于通过第一压电力传感器4的第一力测量的测量值曲线来探测。与在所述参考系统中以轴系5的转动频率环绕的不平衡相反，由错位引起的力或扭矩相对空间固定的参考统保持位置固定。
85.图5示出了用于探测不平衡和/或错位的方法的实施例，该方法可以在图1至图4的传动系1的前述实施例上执行。在驱动机2与加荷机14a、14b之间建立功率传递。这里，驱动机2经由轴系5驱动加荷机14a、14b，或者反过来。
86.当该功率传递持续进行时，借助第一力传感器在第一平面e1中或垂直于该第一平面e1进行第一力测量102-1。力测量的方向在此取决于应测量的力和力矩。然而，进行力测量或相对其进行力测量的相应平面不必垂直于转动轴线d。如果是这种情况，则在各种计算中总是仅考虑力测量的平行于转动轴线d或正交于转动轴线d的那部分。
87.如果应探测动态不平衡，则优选在不同于第一平面e1的第二平面e2中进行测量，例如在图3中关于传动系试验台1的第三实施例所示的那样102-2。
88.然后对第一力测量的和/或第二力测量的测量值曲线以及优选用于轴系的转角确定的测量值曲线进行分析，以便能够探测静态不平衡和/或动态不平衡103a。附加地或替代地，对测量值曲线进行分析，以便能够探测轴系的错位103b。
89.优选地，在进一步的工作步骤中将补偿质量放置在传动系3上、特别是直接放置在轴系5、5a、5b上，以便使传动系3的惯性主轴重新与转动轴线d重合，使传动系3的重心移到转动轴线d上，或者使惯性主轴与转动轴线d平行、特别是同轴。
90.静态不平衡可以在工作步骤103a中如下地探测：
91.通过在轴系5、5a、5b的支承部位中或直接在轴系5、5a、5b上、特别是在输入段、输出端或中间支承部上的二维力测量可以确定以下等式的径向力分量fr(t)：
[0092][0093]
通过例如借助具有平均频率为f0＝f
rotation
的传递函数h(s)的窄带带通简化至fr(t)的第一谐波部分，来如下地将径向力分量分离：
[0094]fu
(t)＝h(s)
·fr
(t)
[0095]
环绕的(umlaufende)径向力分量与环绕的不平衡力fu相对应，并且提供了有关振动的谐波激励的情况，所示振动可能导致传动系1中的机械损坏和不希望的位置负荷。优选地，对足够多的时间步长tn进行平均获得不平衡的恒定值，如下所示：
[0096][0097]
可以通过在力测量的平面e1、e2中或附近放置补偿质量来抵消静态不平衡。补偿质量(平衡的质量)ma由不平衡力fu、补偿质量ma应放置的径向位置ra和轴系5,5a,5b的角度枢转速度ω
mess
计算出。以下适用于补偿力fa：
[0098][0099]
通过放置补偿质量ma，轴系的重心与转动轴线重合，并且所有支撑力的总和为零。
[0100]
作为放置补偿质量ma的替代方案或附加方案，还可以通过去除传动系3上或轴系5、5a、5b中的质量来补偿不平衡。
[0101]
关于动态不平衡，补偿质量根据用于确定静态不平衡的方法来确定。然而，补偿质量必须放置在至少两个不同的平面中。这些质量在此特别是由补偿测量平面e1、e2的轴向距离得出。如果第一力传感器4可以同时检测平面e1中的力和垂直于平面e1的力，则单个测量平面e1足以探测动态不平衡。
[0102]
用于确定不平衡的力分量f
x
(t)和fy(t)和力分量fz(t)以及用于确定动态不平衡和错位的力矩分量m
x
(t)和my(t)可以以本身已知的方式通过各测量元件4a、4b、4c或其压电元件的优选方向的有针对性的设置来实现。
[0103]
也可以使用其它方法来确定这些参数。例如对各测量元件4a、4b、4c的测量信号或
从测量信号推导出的、即测量的力f1……fi
进行分解、特别是正交分解。
[0104]
在此例如，需确定的参数mz、f
x
、fy是方程组的解，其中对每个测量信号适用如下的方程：
[0105]
s1＝a
11
·mz
+a
12
·
fx+a
13
·
fy
[0106]
s2＝a
21
·mz
+a
22
·
fx+a
23
·
fy
[0107]
s3＝a
31
·mz
+a
32
·
fx+a
33
·
fy
[0108][0109]
sn＝a
n1
·mz
……
[0110]
在此，s1、s2...si...sn是各测量元件4a、4b、4c...2、n的测量信号。每个系数a取决于多个因素，例如测量元件4a、4b、4c...4i、4n的相应位置以及参考系统中相应优选方向的取向、相应测量元件4a、4b、4c...4i...n的灵敏度以及由于经由紧固件的力分流导致的可能的信号丢失。
[0111]
为了对扭矩mz、第一横向力分量f
x
和第二横向力分量fy的这种方程组求解，需要至少三个测量元件4a、4b、4c的测量信号，其优选方向设置为，使它们位于一个平面内。此外，优选方向的至少两个优选方向不允许设置为平行和反平行。
[0112]
对于这种描述的n＝3的一般情况、即使用三个测量元件4a、4b、4c，上述方程组的解是确定的。如果在测量系统1中增加另外的测量元件，则具有三个待确定参数mz、f
x
、fy的方程组是超定的，但测量精度可以再次提高。
[0113]
在n＝4的情况下，可以建立四个不同的方程组f(s1，s2，s3)、f(s1，s2，s4)、f(s1，s3，s4)、f(s2，s3，s4)。然后可以将为各个待确定的参数mz、f
x
、fy确定的值相加并取平均，即，在四个测量元件4a、4b、4c...4i...4n的情况中除以四。以类似的方式可以建立超定方程组f(s1,s2...sn)，该方程组可以通过最小化目标(minimierungsaufgabe)求解。
[0114]
如果找到方程组的通解，则待确定的参数mz、f
x
、fy的计算可以简化为矩阵乘法。它具有三行以及与可用的测量信号s1、s2、s3...sn一样多的列。矩阵元素或系数将各个传感器的相应贡献映射到待确定的参数mz、f
x
、fy。
[0115][0116]
为了将测量信号s1、s2...si...sn分解成有助于待确定的相应参数mz、f
x
、fy的分量，需要已知测量元件4a、4b、4c
……
4i...4n的位置和优选方向的取向。
[0117]
几何参数可以由传动系试验台1的结构图和由测量元件4a、4b、4c...2i...2n的优选方向的认识来确定。
[0118]
然而，测量元件4a、4b、4c...4i...4n的优选方向的取向也可以通过借助校准测量来测量得到优选方向来确定。优选地，为此将力传感器4、11夹在两块平板之间。在下一步中，施加具有已知方向的外部横向力。从与引入的横向力的数值和方向有关的各个测量信号s1、s2
……
si
……
sn的大小，可以确定测量元件4a、4b、4c...4i...4n在由测量元件4a、4b、4c...4i...4n的优选方向撑开的平面内的优选方向。
[0119]
以类似的方式，如果各测量元件4a、4b、4c...4i...4n的优选方向是已知的，则通
过施加限定的扭矩mz和测量各测量信号s1、s2
……
si
……
sn可以确定测量元件4a、4b、4c...4i...4n与转动轴线d的距离。
[0120]
前述的实施例仅是不应以任何方式限制保护范围以及应用和构造的示例。更确切地说，本领域技术人员通过前面的说明得到了实施至少一个实施例的指导，其中可以进行各种改变、特别是在所描述的组件的功能和设置方面，而不脱离由这些特征组合和等效特征组合的权利要求给出的保护范围。特别地，各实施例可以相互组合。
[0121]
附图标记列表
[0122]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传动系试验台
[0123]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动机
[0124]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传动系
[0125]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一压电力传感器
[0126]
4a,4b,4c
ꢀꢀꢀꢀꢀ
压电测量元件
[0127]
5,5a,5b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴系
[0128]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
增量编码器
[0129]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号处理装置
[0130]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于探测不平衡的机构
[0131]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于探测错位的机构
[0132]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑设备
[0133]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二压电力传感器
[0134]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量法兰
[0135]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
差速器/变速器
[0136]
14a,14b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加荷机
[0137]
15a,15b,15c
ꢀꢀ
信号线