Überprüfung von HBM-Drehmoment-Messflanschen mithilfe des Shuntsignals und des Nullpunktes

Alle HBM Drehmoment-Messflansche mit berührungsloser Messsignalübertragung (z. B.  T40B, T12) besitzen ein Shuntsignal [1]. Dieses beträgt etwa 50 % des Nennmessbereiches und ist als absolute Größe (z. B. N•m) auf dem Typenschild und im Prüfprotokoll angegeben.

Wird dieses Shuntsignal zur Überprüfung eines Drehmoment-Messflansches genutzt, handelt es sich um eine echte Shuntung auf dem Rotor der Messwellen. Das heißt, einem Brückenzweig der Wheatstoneschen Brückenschaltung wird elektronisch ein fester Widerstand parallel geschaltet. Der sich daraus ergebende Wert der Brückenverstimmung wird mit den Daten der mechanischen Kalibrierung auf unserer akkreditierten Kalibrieranlage (vgl. Bild 1) in das auf dem Typenschild angegebene Shuntsignal umgerechnet. Dabei ergeben sich in der Regel „krumme“ Werte und die Shuntsignale differieren von Aufnehmer zu Aufnehmer.

Das Shuntsignal dient zwei Zwecken:

1. Der Justage von Folgegeräten und der Anpassung auf den individuellen Drehmoment-Aufnehmer.
2. Der Überprüfung und Kontrolle der Drehmoment-Aufnehmer, in Verbindung mit einer Nullpunktüberwachung.

Das Shuntsignal wird additiv aufgeschaltet. Daher sollte beim Aktivieren des Shuntsignals der Messflansch unbelastet sein.

Wird das Shunt- und Nullsignal zur Überprüfung und Kontrolle des T40B verwendet, empfehlen wir eine Überprüfung durch HBM bei folgenden Veränderungen:

• Nullsignalabweichung im ausgebauten Zustand > ± 1 % (> ± 40 Hz), d. h. Nullpunkt außerhalb des Frequenzbereiches 9.960 Hz bis 10.040 Hz bei 10.000 Hz Mittenfrequenz.
• Nullsignalveränderung durch den Einbau > ± 3 % (> ± 150 Hz).
• Zusätzliche Veränderung des Nullsignals nach Abgleich der Nullsignalveränderung durch den Einbau > ± 1 % (> ± 50 Hz).
• Shuntsignal-Abweichung > ± 0,1% gegenüber der Angabe auf dem Typenschild oder Prüfprotokoll.

Diese Angaben gelten für stabile Referenztemperaturbedingungen und eine viertelstündige Aufwärmphase für den Aufnehmer. Im eingebauten Zustand ist darauf zu achten, dass keine zusätzlichen Drehmomente, z. B. durch Verspannungen im Wellenstrang, in den Aufnehmer eingeleitet werden. Da das Shuntsignal additiv aufgeschaltet wird, sind eventuelle Nullpunktverlagerungen zu berücksichtigen.

Bei der Ermittlung und Verwendung des Shuntsignals handelt es sich um ein rein elektrisches Verfahren. Theoretisch könnte es vorkommen, dass damit das Ablösen der Dehnungsmessstreifen (DMS) ohne Veränderung ihres Widerstandes oder der EKS (E-Modul-Kompensation) nicht erfasst wird. Praxis und Erfahrung zeigen jedoch, dass dies bei richtig verarbeiteten Dehnungsmessstreifen nicht der Fall ist und ein Ablösen in der Regel nur durch abnormale Betriebszustände, z. B. Messstellenbruch, erfolgt.

Dass die DMS richtig verarbeitet wurden, wird während der Produktion durch die an jedem Produkt durchgeführten Messungen sowie die Kalibrierung sichergestellt. So lässt sich mit Hilfe des Shuntsignals und des Nullpunktes die einwandfreie Funktion des Drehmoment-Messflansches T40B innerhalb der spezifizierten Daten sehr einfach beurteilen. Eine plastische Verformung des Rotors durch Überlastung infolge von Biegemomenten und/oder Radialkräften ist mittels richtigen Einbaus auszuschließen, da sich diese Überlastungen nicht in jedem Fall im Null- oder Shuntsignal zeigen.