Erprobung der weltgrößten Drehmoment-Kalibriereinrichtung (1,1-MN·m-Dm-NME)

Mit der Entwicklung und Inbetriebnahme der 1,1-MN·m-Drehmoment-Normalmesseinrichtung wurde ein vorläufiger Schlussstrich unter die geräteseitige Entwicklung von Normalmesseinrichtungen zur Darstellung des Drehmomentes als statische Größe in der PTB gesetzt. Somit können auf längere Sicht die Anforderungen an die nationale Drehmomentskale auch auf dem Gebiet der internationalen Zusammenarbeit erfüllt werden. Kalibrieranforderungen in diesem Messbereich kommen im wesentlichen aus dem Schiffbau, dem Turbinen- und Generatorenbau, der Antriebstechnik sowie bei der Bestimmung der Torsionssteifigkeit komplexer mechanischer Baugruppen.

Konstruktiv wurde die Messeinrichtung in vertikaler Bauform ausgeführt. Dies führt zu einer Reduzierung der erforderlichen Laborfläche bzw. ermöglicht die Vergrößerung des Einbauraumes für die Kalibriergegenstände (max. 2 m Durchmesser und 4 m Länge). Im Bereich der Grundplatte erfolgt der Hauptantrieb über einen gleicharmigen Doppelhebel mit zwei Elektospindelantrieben sowie Zusatzantrieben zur Reduzierung der mechanischen Belastung auf einen hinreichend reinen Drehmomentvektor in der Messachse. Mit der Integration störgrößenmessender Kraftübertragungselemente in das Messsystem wurde das Konzept der Erfassung einer verbesserten Information über die real wirkende mehrkomponentige Belastungsmatrix und damit mögliche Ausregelung der Eingangsgröße als hinreichend ungestörter Drehmomentvektor (Reduzierung parasitärer mechanischer Belastungen mit ihrer Wechselwirkung zwischen Normalmesseinrichtung und Kalibriergegenstand) auch im Bereich größter Drehmomente erfolgreich umgesetzt.

Die Drehmomentmesssysteme befinden sich in der höhenverstellbaren Mittelplattform ebenfalls an einem gleicharmigen Doppelhebel. Um den erforderlichen Messbereich > 20 kN·m (Obergrenze der Drehmomentskale der PTB über Direktbelastungseinrichtung) bis 1,1 MN·m mit einer Messunsicherheit ≤ 1·10^-3 zu realisieren, wurde die Anlage mit zwei Messbereichen ausgestattet (Bereich 1: 5 kN·m bis 220 kN·m, Bereich 2: 50 kN·m bis 1100 kN·m). Zur eindeutigen Bestimmung der wirkenden Hebelarmlängen erfolgt die Ankopplung der Kraftaufnehmer über messende Biegefedern und ermöglicht somit die Erfassung der erforderlichen Informationen zu den dem Drehmoment überlagerten Biegemomenten und Querkräften.