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Drehmomentmessung

Wellen übertragen Drehmomente. Manchmal ist es notwendig, diese Drehmomente genauer zu untersuchen, beispielsweise:

  • weil Antriebselemente immer wieder beschädigt werden und die Ursache nicht bekannt ist 
  • weil Schwingungen und Geräusche entstehen, für die es keine plausible Erklärung gibt, oder
  • weil die Produktqualität offenbar ohne plausiblen Grund ungenügend ist.

Die Messung und Analyse des Drehmoments und vor allem die exakte Beschreibung der dynamischen Anteile kann dabei erstaunliche und unerwartete Erkenntnisse liefern. Solche Erkenntnisse sind die Voraussetzung für das Verstehen von mechanischen und regeltechnischen Zusammenhängen. Die technische Lösung ist dann oft nicht mehr weit.

Die einzelnen Schritte der Drehmomentmessung

  • Aufkleben von Dehnmessstreifen an einer zuvor gereinigten Stelle der Welle
  • Installation eines Telemetriesenders, einer Batterie und einer Antenne
  • Kalibrieren der Messstelle
  • Datenerfassung gemäß Problemstellung oder Kundenwunsch
  • Analyse der Daten, Bilden von Spektren oder Spektrogrammen je nach Bedarf
  • Zusammenfassen aller Messergebnisse in einem Bericht

Dehnmessstreifen wurden 1938 in Massachusetts, USA, von Arthur Claude Ruge erfunden. Sie basieren auf einem simplen physikalischen Prinzip. Jeder elektrische Leiter besitzt nämlich einen elektrischen Widerstand. Dieser ist neben Material und Temperatur vor allem abhängig von den geometrischen Abmessungen:

  • Bei steigender Länge des Leiters wird der elektrische Widerstand größer.
  • Bei steigendem Querschnitt des Leiters wird der elektrische Widerstand kleiner.

Solange dies im elastischen Bereich erfolgt, funktioniert es auch umgekehrt.

Arthur Claude Ruge klebte einen dünnen Widerstandsdraht in Mäanderform auf ein Stück dünnes Seidenpapier. Dies befestigte er an einem Biegestab. Er verglich die Widerstandsänderung mit der tatsächlichen Dehnung und registrierte eine gute Übereinstimmung.

Heutzutage befindet sich ein hauchdünner Leiter auf einer Trägerfolie, beispielsweise aus Polyimid. Die Leiterbahn wird meist aus Konstantan gefertigt. Dieses weist eine hohe Temperaturstabilität auf.

Im Bild wurde gerade ein Dehnmessstreifenpaar auf einer Getriebewelle appliziert.