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Verfahren und Einrichtung zum Gleiehhalten von erzwungenen Schwingungsausschlägen.
Bei jedem Sehwingungsgebilde, das erzwungene Schwingungen ausführt, kann sieh der Schwingungs- ausschlag ändern, wenn sich die Erregerfrequenz oder die Dämpfung des Gebildes ändert oder wenn das die Leistung übertragende Mittel Veränderungen mitmacht. Als Beispiele für solche Fälle seien angeführt, Arbeit leistende Schwinger (z. B. Wuchtförderer), Schwingungen von Maschinenteilen (z. B. Drehschwingungen von Kurbelwellen bei Verbrennungskraftmaschinen), in erster Linie aber Dauerprüfmaschinen mit wechselnder Belastung, an welchem Beispiel auch die Erfindung nachstehend erläutert ist.
Von allen Dauerprüfmaschinen muss verlangt werden, dass eine einmal eingestellte Beanspruchung während der ganzen Versuchsdauer gleich gross bleibt. Dies gelingt ohneweiteres nur bei jenen Bauarten, bei welchen die Beanspruchung des Probestabes durch Gewiehtsbelastung erzeugt wird, wie z. B. bei der Dauerbiegemaschine von Schenck. Bei allen andern Bauarten muss man sich damit begnügen, die Formänderungsgrösse des Probestabes (seine Dehnung, Durchbiegung oder Verdrehung) gleich gross zu halten (z. B. bei der Verdrehungsprüfmaschine von Schenck). Ändert sich während des Versuches z. B. der Elastizitätsmodul des Probestabwerkstoffes, so ändert sich damit auch die Beanspruchung des Probestabes, u. zw. gerade wegen der gleich gross gehaltenen Formänderung.
Man muss daher bei solchen Einrichtungen den Versuch ständig überwachen und bei Änderung der Beanspruchung von Hand aus die Grösse der Formänderung nachstellen. Die Grösse der beanspruchenden Kraft wird mit einem Kraftmesser ermittelt, dessen Belastung über den Prüfstab eingeleitet wird, der also die Gegenkraft
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der beanspruchenden Kraft während der ganzen Versuchsdauer dadurch selbsttätig gleich gross zu halten,
das dem der schwingende Körper oder ein mit ihren unmittelbar oder mittelbar verbundenen Teil bei jeder Schwingung entweder Stromstösse und Stromunterbrechungen oder das Aufladen und Entladen eines Kondensators in einem die Grösse des Schwingungsansehlages entsprechenden Zeitdauer hervorruft und von einem solchen Werte abweichende Stromstösse oder Ladungen des Kondensators zur Ein-
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Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes im Schema und Einzelheiten im Querschnitt.
Vom Kraftmesser der Prüfmaschine wird dem schwingenden Körper S eine schwingende Bewegung (Fig. 1) oder eine hin-und hergehende Bewegung (Fig. 2) aufgezwungen, deren Ausschläge stets ver- hältnisgleich zu den Ausschlägen des Kraftmessers bleiben müssen. Das federnde Ende F des Teiles S berührt einstellbare Kontakte K und schliesst dadurch einen Stromkreis. Die Dauer des Stromschlusses ist gleich der Berührungsdauer zwischen den Teilen K und F. Bleibt die Entfernung zwischen den Kontakten K unverändert, so ist die Berührungsdauer nur von der Grösse des Ausschlages des Teiles S abhängig. Bei grösserem Ausschlag von S wird das Ende F mehr durchgebogen und die Berührungsdauer ist daher grösser und umgekehrt.
Ein in den Stromkreis eingebautes, entsprechend träg wirkendes Strommessgerät J zeigt bei einer bestimmten Berührungsdauer zwischen F und K einen Ausschlag, der je nach der Bauart des Gerätes einer mittleren Stromstärke i entspricht. Ändert sich nun infolge einer Ausschlagänderung von S die Berührungsdauer zwischen F und K, so ändert sich auch der Ausschlag des Zeigers des Gerätes J. Diese Abweichung der Zeigerstellung von der Normalstellung wird zur Einleitung des Regelvorganges für den Schwingungsausschlag verwendet.
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In Fig. 3 ist als Beispiel für eine vollständige Regeleinrichtung nach dem Verfahren gemäss der Erfindung eine Einrichtung für wechselnde Zug-Druck-Beanspruchung eines Probestabes P mittels eines Kurbeltriebes dargestellt. Vom Kurbeltrieb Ku wird einem Hebel a1 eine schwingende Bewegung erteilt, die über ein Zwischenstück B auf einen Hebel ? 3 übertragen wird, der mittels einer bei A angelenkten Stange 0 auf den Probestab P einwirkt. Das Zwischenstück B kann durch einen Elektromotor E mittels einer Schraubenspindel 8p verschoben und damit in an sich bekannter Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen Hebeln a1, a', \ geändert werden.
Der Probestab ist an einer Feder BF (Kraftmesser) im Punkt D mittels eines Teiles C1 befestigt. Die Kraft, mit welcher der Probestab bei einem bestimmten Kurbel- halbmesser. B und einer bestimmten Stellung des Zwischenstückes B beansprucht wird, kann aus dem Ausschlag der Feder BF ermittelt werden. Solange dieser Ausschlag unverändert bleibt, ist auch die den Probestab beanspruchende Kraft unverändert und das federnde Ende F der Feder BF berührt die Kontakte K während einer bestimmten, stets gleichbleibenden Zeit. Der Zeiger Z des Strommessgerätes J nimmt eine bestimmte gleichfalls unveränderliche Stellung ein.
Die Schaltkontakte 81 und S, eines den Motor E beeinflussenden Stromkreises werden so eingestellt, dass sie von einem mit dem Zeiger Z verbundenen Schaltzeiger Z nicht berührt werden, solange die gleiche Kraft auf den Probestab wirkt. Ändert
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den Hebeln a1 und a2 und damit der Weg des Punktes A geändert und der Ausschlag des Kraftmessers BF auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht.
An Stelle des Gerätes J kann auch ein beliebig anderes, z. B. ein Fallbügelregler verwendet werden.
Das Messwerk des Gerätes kann statt unmittelbar in dem Stromkreis der Kontakte Kin einem getrennten Stromkreis eingebaut sein, der seine Energie von dem Kontaktstromkreis auf beliebige Art, z. B. mittels eines Thermoumformers erhält. Bildet man das Gerät als Schreibgerät aus, so können die Beanspruchungs- änderungen aufgezeichnet werden.
Durch die Einstellbarkeit der Schaltkontakte 81 und 8a ist auch eine zeitweilige Veränderung der
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Wege zurücklegen, ohne dass Zi die Kontakte berührt. Der Ausschlag des Kraftmessers BF verändert sich damit so lange, bis 81 oder 8a berührt werden. Es ist hiebei lediglich notwendig, die Relais Ri und Ra mit Haltekontaktenauszurüsten, die das eine Relais so lange geschlossen halten, bis das andere in Tätigkeit tritt.
Gemäss Fig. 4 ist der schwingende Teil S nach Fig. 1 und 2 ohne federndes Ende ausgebildet, dagegen der Kontakt K federnd, wobei S stromführend ist. Gemäss Fig. 5 ist 8 nicht stromführend und der Kontakt K an einer Feder F1 befestigt. DrÜckt 8 gegen K, so wird die Feder F1 durchgebogen und über eine zweite Feder Feder Stromkreis geschlossen. Zum Schutz der Kontakte K1 ist zweckmässig die Feder Fz von einer dritten Feder Fg unterstützt, so dass bei grösseren Wegen des Kontaktes K die Federkräfte nicht nur über K1, sondern auch, u. zw. zum grössten Teil, auf Fg übertragen werden. Es kann zweckmässig sein, in den Endlagen des schwingenden Teiles S einen Strömkreis zu unterbrechen, statt zu schliessen.
Gemäss Fig. 6 ist der Kontakt K durch eine Durchbrechung der Feder F1 frei durchgeführt und mit derFeder Ffest verbunden. Der Kontakt Klist für gewöhnlich geschlossen und wird nur so lange geöffnet, als S den Kontakt K verdrängt. 8 ist auch hier nicht stromführend. Gemäss Fig. 7 schleift 8
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verschieden lang.
Man kann ferner mit Hilfe der beschriebenen Einrichtungen auch hydraulische Druckschwankungen so regeln, dass ihre Schwingungsweite gleich bleibt. Hiezugenügtes, die hydraulischyen Dru8ckschwankungen in mechanische Schwingungen umzuwandeln, Gemäss Fig. 8 ist das Gefäss G durch eine Membran M in zwei Kammern getrennt, die unter Druck gesetzt werden ; in der einen Kammer bleibt der Druck gleich gross (z. B. p), in der andern wirken die veränderlichen Drücke (z. B. p A p). Die Membran M bewegt sich bei Druckschwankungen in der zweiten Kammer und berührt in den Endlagen die Kontakte K. Die Berührungsdauer ist von den Membranausschlägen, also von den Druckschwankungen A p abhängig.
Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass die Membran M nur mit der Druckschwankung A p, nicht aber mit dem absoluten veränderlichen Druck p + A : ; beansprucht wird.
Die Änderung der Schwingungsausschläge kann auch dazu benutzt werden, einen elektrischen Kondensator verschieden stark aufzuladen und die Grösse der Ladung zu messen und zur Regelung des Ausschlages zu verwenden. Gemäss Fig. 9 ist die Kontaktfeder F zwischen zwei Federn F1 und F angeordnet, derart, dass der schwingende Teil S in seinen Endlagen die Feder F von F1 abhebt und mit Fa zur Berührung bringt. Dadurch wird der Kondensator 0 an die Batterie B angeschlossen und aufgeladen. Die Ladung des Kondensators ist umso grösser, je länger F und F sich berühren. Schwingt S zurück, so legt sich F wieder gegen Ft und schliesst dadurch die beiden Kondensatorplatten über das Messgerät J kurz.
Bei gleichen Schwingungsausschlägen von S zeigt J einen bestimmten Ausschlag, der geändert wird, wenn sich der Ausschlag von 8 ändert. Fig. 10 zeigt die Anordnung, wenn Sin beiden Endlagen der Schwingung den Kondensator Oan die Batterie anschliesst und, Fig. 11 die zugehörige Kontaktausführung.
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Bei einem zu Schwingungen erregten Maschinen-oder Bauteil ändert sich mit dem Schwingungausschlag auch die Beanspruchung, die, zur sicheren Vermeidung eines Bruches, eine gewisse Grösse nicht überschreiten darf. Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch zur Sicherung solcher Teile gegen längere Überbeanspruchung verwendet werden, u. zw. derart, dass jede Überschreitung des grössten zugelassenen Schwingungsausschlages entweder eine selbsttätige Regelung im Sinne einer Verkleinerung des Sehwingungsausschlages einleitet oder aber durch ein Zeichen auf die unzulässig hohe Schwingungbeanspruchungaufmerksammacht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Gleichhalten von erzwungenen mechanischen Schwingungsausschlägen, insbesondere bei Dauerprüfmaschinen, mit wechselnder Beanspruchung des Probestabes, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Körper oder ein. mit ihm unmittelbar oder mittelbar verbundener Teil bei jeder Schwingung entweder Stromstösse und Stromunterbrechungen oder das Aufladen und Entladen eines Kondensators in einer der Grösse des Schwingungsausschlages entsprechenden Zeitdauer hervorruft und von einem solchem Werte abweichende Stromstösse oder Ladungen des Kondensators zur Einleitung der Regelung des Ausschlages des schwingenden Körpers auf einem Sollwert verwendet werden.