CH196396A - Festigkeitsprüfmaschine. - Google Patents

Festigkeitsprüfmaschine.

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CH196396A
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Carl Schenck Eisengies Haftung
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Schenck Carl Eisengiesserei
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description


      Festigkeitsprüfmaschine.       Es ist bekannt, Werkstoffproben oder  Bauteile dadurch zu prüfen, dass sie als Teil  eines     schwingungsfähigen-Systems    in Schwin  gungen versetzt werden, die genau oder un  gefähr im Takte der     Eigenschwingung    des  genannten Systems erfolgen. Hierbei ist auch       s        c        'hon        von        einer        Erregung        k3        durch        umlaufende     unausgeglichene Massen Gebrauch gemacht  worden.

   Wirkt hierbei die Erregung unmit  telbar auf den Prüfkörper, so hängt die       Grössie    der Eigenschwingungszahl im wesent  lichen von der Federung desselben ab. Sie  liegt infolgedessen von vornherein innerhalb  gewisser     Grenzen    fest, die in den meisten  Fällen für die     Schwungmassenerregung    un  günstig liegen. Ausserdem muss die Schwin  gungszahl des Erregers bei dem jeweiligen  Auswechseln des Prüfkörpers verändert wer  den, falls dessen Federung von der des vor  hergehenden Prüfkörpers abweicht. Dieser  vielfache Wechsel der     Erregerschwingungs-          oder    Drehzahl ist     selbstverständilch    - un  erwünscht.

      In andern     Prüfmaschinen    ist eine zusätz  liche Federung vorgesehen, die die Federung  des Prüfkörpers an Härte um ein Mehrfaches  übersteigt, so dass für die Grösse der Eigen  schwingungszahl die Federung dieser stets  in der Maschine bleibenden Zusatzfeder  massgebend ist. Die Feder ist dabei so ange  ordnet, dass die Erregung an der Feder und  dem Prüfkörper gleichmässig angreift.

   Die       Maschine    bewirkt insbesondere durch die       Zusatzfeder    eine sehr harte Gesamtfederung  und diese bedingt wieder eine ausserordent  lich hohe     Eigenschwingungszahl.    Es ist  daher bei den     Maschinen    der letztbeschrie  benen Art nicht möglich, diese durch       Schwungmassen    anzutreiben,, vielmehr er  folgt die Erregung auf elektrischem Wege  bei ausserordentlich hohen Frequenzen. Die  hierbei hervorgerufenen Kräfte sind verhält  nismässig gering     und    sie lassen sich auch mit  gewöhnlichen technischen     Mitteln    nicht stei  gern.  



  Die Erfindung betrifft eine Festigkeits-      Prüfmaschine, bei welcher der Prüfkörper  durch     Schwungmassen    in Schwingung ver  setzt     wird,    die durch mindestens eine unaus  geglichene Masse wenigstens annähernd im  Takte der     Eigensch-,vingung    des Systems er  regt werden. Gemäss der Erfindung werden  die genannten Nachteile der bekannten Ma  schinen dieser Art dadurch vermieden, dass       zwischen    dem Prüfkörper und den ihn in  Schwingung versetzenden     Schwungmassen     eine federnde Verbindung angeordnet ist. Die  Federung dieser Verbindung ist in weiten  Grenzen beliebig wählbar und zusammen mit  den sie bewegenden.

   Massen für die Lage der  Eigenschwingungszahl des Systems mass  gebend, da bei dieser Anordnung die zu  sätzliche Feder und der     Prüfkörper    mecha  nisch hintereinander geschaltet sind. Auch  bei Auswechseln des     Prüfkörpers    bleibt die  Grösse der Eigenschwingungszahl, von ganz  geringen, praktisch nicht ins Gewicht fallen  den Schwankungen abgesehen, die gleiche,  wobei es durch geeignete Wahl der Zusatz  federung möglich ist, die Eigenschwingungs  zahl so zu legen, dass sie sowohl vom Stand  punkt der Erregung aus als auch für die  Prüfung vorteilhaft ist.  



  Auf der Zeichnung sind vier Ausfüh  rungsbeispiele der Prüfmaschine gemäss der  Erfindung schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt eine Maschine, mit der Zug-,  Druck- oder     Zug-Druekbeanspruchimgen    des  Prüfkörpers hervorgebracht  =erden können;       Fig.    2 zeigt eine andere Maschine für die  gleichen Beanspruchungen;       Fig.    3 zeigt eine Maschine für Biegebean  spruchungen des Prüfkörpers und       Fig.    4 eine solche für     Torsionsbeansprii-          chungen.     



  Bei der Ausführungsform. nach     Fig.    1. ist  die Blattfeder a     einerends    in einem festen  Bock b eingespannt und     anderends    mit einer  Masse c belastet, in der sich eine umlaufende  unausgeglichene     Schwungmasse    d dreht.

   In  einem auf Seite des Bockes b an der Feder  befestigten Spannkopf ist ein     stabförmiger          Prüfkörper    e eingespannt, an dessen Stelle    irgend     cin        anders    geformter Prüfkörper, bei  spielsweise ein Bauteil,     treten        könnte.    Der  andere Spannkopf des Prüfkörpers e ist am  festen Teil der     Prüfmaschine    angebracht.  



  Die Feder     ca    bildet     zusammen    mit dein  Prüfkörper e und den Massen c und     d    ein       Schwingiingss@,stem,    dessen Federung im       wesentlichen    durch die Feder     a    und nur     zii     einen 1 ganz     verschwindend    geringen Teil  durch den Prüfkörper e bestimmt wird. Die  Masse dieses Schwingungssystems besteht. im  wesentlichen     ans    den     :Massen    c     und    d.

   Es ist  durch geeignete Wahl der Feder a oder der  Massen c und d möglich, die Eigenschwin  gungszahl des Gesamtsystems so zu legen,  wie es für die Prüfung und auch für die     Er-          re--ung    selbst am vorteilhaftesten ist. Läuft  die hasse d entsprechend der gewählten       Eigensch@aiugungszahl    um, so wird ein ver  hältnismässig     --rosser        Ausschlag    der Feder a.       hervorgerufen    und auf den Prüfkörper e  übertragen.     lin    Resonanzgebiet ist die Bean  spruchung durch den     Schwungmassenerreger     bedeutend höher als ausserhalb der Resonanz.

    Eine     weitere    Erhöhung tritt dadurch ein,  dass die Masse     d    bezüglich der Einspannung  an einem wesentlich längeren Hebelarm an  greift als der Prüfkörper     e.    Die Beanspru  chungen des Prüfkörpers können dadurch  verändert werden, (lass entweder die unaus  geglichene Masse d vergrössert oder verklei  nert oder der     Prüfkörper        e    längs der Feder  verschoben wird.  



  Bei der Maschine nach     Fig.    2 befindet  sich der     eine    Spannkopf f des Prüfkörpers     ri          a.ni    festen Teil der Maschine,     während    sein  anderer Spannkopf     h    eine Feder     i.    trägt. an  deren beiden Enden je eine hasse<I>k</I> und     d        be-          fes@i;1:    ist. An Stelle der einen Feder     -i    kön  nen zwei solche Federn treten, die beide mit  ihren einen Enden in dem Spannkopf h be  festigt sind und in gleicher Richtung liegen.

    Die Masse     k.    ist wieder mit einer umlaufen  den, unausgeglichenen Masse     -m        ausgerüstet.     Das Schwingungssystem besteht hier aus der  Feder<I>i,</I> dein Prüfkörper<I>d</I> und den Massen       k.        l    und     in.    Für die Lage der     Eigenschwin-          :rungszahl    ist. ausser den Massen wieder allein      die Feder i massgebend, während die Fede  rung des Prüfkörpers g ohne     Bedeutung    ist.

    Stimmt die Eigenschwingungszahl des linken  Armes der Feder<I>i</I> und der Masse<I>l</I> mit der  des     rechtsbefindlichen    Schwingungsteils über  ein, so wird durch die Schwingung der Masse       k    auch die Masse     l   <I>zu</I> einer im wesentlichen  gleichphasigen Schwingung erregt. Infolge  der Resonanz wird hierbei eine verhältnis  mässig grosse Kraft auf den Spannkopf h und  den Prüfkörper g ausgeübt. Wäre keine Vor  spannung vorgesehen, so würde der Prüfkörper  g wechselnd auf Zug und Druck beansprucht.

    Eine     Vorspannung    verschiebt jedoch die Be  lastungsgrenzen.     Übersteigt    die     Vorspannung     die durch den Schwingungsantrieb bedingte  Zug- oder Druckbelastung, so     werden    schwel  lende (hin- und hergehende) Zug- oder  Druckkräfte hervorgerufen. Diese     Vorspan-          nung    wird dadurch erzeugt, dass eine Feder,        zwischen    den Spannkopf     k    und den festen  Teil der Maschine geschaltet ist.  



  Für den Fall, dass infolge der besonderen  Verhältnisse des Prüfkörpers und dessen  Rückwirkung auf die Einspannung ein  gleichphasiges Schwingen der Massen     k    und  l nicht zu erreichen ist, kann auch die Masse  <I>1,</I> ebenso wie es bei der Masse     k    der Fall ist,  mit einer umlaufenden unausgeglichenen       Schwungmasse    versehen werden. Es ist dann  dafür zu sorgen, dass beide Massen     gleich-          phasig    angetrieben werden.  



  Bei der in     Fig.    2 gezeigten Maschine  werden     verhältnismässig    starke Reaktions  kräfte über den     Spannkopf    f auf den festen  Teil der Maschine und damit auf das Fun  dament geleitet. Diese Kräfte können sich  schädlich auswirken. Um dem abzuhelfen,  kann die Maschine auf weiche Lenkerfedern  gesetzt werden, die eine     Übertragung    der  Kräfte auf das Fundament verhindern sollen.

    Der Prüfkörper wird in diesem Falle     zweck-          mä.ssig    liegend angeordnet und ist unter Zwi  schenschaltung der     Spanneinrichtungen    auf  mehreren senkrecht stehenden Federn ab  gestützt, wie es im     Materialprüfmaschinen-          ba,u    an sich bekannt ist. Damit sich hier  bei die     Schwingungskräfte    auf den Prüf-         körper    auswirken     können,    ist es not  wendig, den     Spannkopf    f mit einer grossen  Masse zu verbinden, die selbstverständlich  auch federnd zu lagern ist.

   Diese grosse  Masse wirkt durch ihr     Trägheitsmoment    den  Schwingungen entgegen, so dass sich je nach  Grösse dieser Masse die aufgebrachten  Schwingungskräfte in praktisch voller Höhe  auf den Prüfkörper auswirken.  



  Es ist schliesslich noch möglich, bei  gleichfalls federnder Lagerung der ganzen  Maschine     unter    Verzicht auf die soeben er  wähnte grosse Masse den Spannkopf f mit  einer gleichen Feder und mit gleichen Mas  sen zu verbinden wie den Spannkopf h. Der  Prüfkörper     wird    dann von beiden Seiten er  regt. Es ist bei dieser Anordnung möglich,  die Beanspruchung dadurch zu vergrössern  oder zu verkleinern, dass die Phase zwischen  den Schwingungserregern an den beiden En  den des Prüfkörpers verstellt wird. Arbeiten  beide Schwingungserreger gleichphasig, das  heisst schwingen beide zu jeder Zeit in glei  cher Richtung und mit gleicher     Amplitude,     so tritt eine Beanspruchung des Prüfkörpers  praktisch überhaupt nicht ein.

   Weicht da  gegen die Phase der beiden     Schwingungs-          erreger    ab, so wird der Prüfkörper     mit    einer  Kraft beansprucht., die so lange anwächst,  bis die beiden     Schwingungserreger    mit einer  Phasenverschiebung von 180  , also entgegen  gesetzt schwingen.  



  Auch bei den letztbeschriebenen Ausfüh  rungsformen ist es selbstverständlich mög  lich,     Vorspannungen    auf den Prüfkörper  wirken zu lassen. Dies lässt sich dadurch ver  wirklichen, dass zwischen die beiden Spann  köpfe f und h Federn geschaltet werden, die  auf Zug oder Druck beansprucht sind. Die  Zwischenschaltung dieser Federn kann un  mittelbar oder mittelbar unter an sich im       Materialprüfmaschinenbau    bekannter Ver  wendung eines Rahmens erfolgen.  



  Bei der     Maschine    nach     Fig.    B. werden die  Biegeschwingungen des Prüfkörpers o, der  einerseits eingespannt ist, dadurch hervor  gerufen, dass an dem     Spannkopf    p einseitig  eine Feder     q,    befestigt ist, die an ihrem      äussern Ende eine 'lasse r mit darin gelager  ter, umlaufender unausgeglichener     Schwung-          masse    s trägt. Die Eigenschwingungszahl  wird auch hier wieder fast     ausschliesslich     durch die Feder     q    und die )Tassen     r    und s  bestimmt.

   Wird das ganze System genau  oder annähernd im Takte der Eigenschwin  gung     angetrieben,    so biegt sich der Prüfkör  per hin und her. Es ist auch hierbei möglich,  eine     Vorspannung    aufzubringen, indem zwi  schen den Spannkopf     n    und einen festen Teil  der Maschine die Feder t,     zwischengeschaltet          wird.     



  Abweichungen von dieser schematisch ge  zeichneten Maschine sind hier ebenso wie bei  dem Beispiel nach     Fig.        \)    möglich. Die Ma  schine kann, um keine Kräfte auf das Fun  dament zu übertragen, auf     Lenkerfedern     ruhen und der feste Spannkopf kann hierbei  mit einer grossen freien Masse     verbunden     werden, die den Schwingungen als Wider  lager dient.

   Es ist aber auch bei dieser Biege  schwingungsmaschine möglich, den     Priifkör-          per    von beiden Seiten her anzutreiben, indem  nicht nur der Spannkopf     p,    sondern auch der  am andern Ende des Prüfkörpers     befindliehe     Spannkopf über eine Feder mit einer  Schwungmasse verbunden wird. Diese 'lasse  kann gleichfalls mit einer umlaufenden un  ausgeglichenen Masse ausgerüstet sein. In  vielen Fällen wird das aber nicht nötig sein,  vielmehr genügt die Federung und die       Schwungmasse,    die durch den jenseitigen Er  reger über den     Prüfkörper    zu Schwingungen  angeregt wird     und    so zur Belastung des  Prüfkörpers beiträgt.  



       Torsionsschwingungen    lassen sich mit  einer der in     Fig.    3 ganz ähnlichen Maschine  gemäss     Fig.    4 erzeugen, jedoch ist die Feder       u    um ihre Längsachse um 90   geschwenkt.  so dass ihre Schwingebene senkrecht zu der       Prüfkörperachse    steht. Die Feder ist auch in  diesem Falle an dem Spannkopf     z    des Prüf  körpers     zr    befestigt und trägt an ihrem  äussern Ende eine     blasse    x, in der eine unaus  geglichene     )lasse        J    drehbar gelagert ist.

   Bei  Umlauf dieser Masse wird der Prüfkörper     ir     infolge der Schwingungen der Feder     r4    auf         Dreliuiig        beansprucht.    Auch bei dieser Be  anspruchungsart lassen sich die Erreger  kräfte nicht nur von Seiten des einen Spann  kopfes, sondern auch von beiden Spannköp  fen her einleiten. wenn die gesamte Maschine  beispielsweise     auf    Lenkerfedern gelagert  wird. Das Aufbringen von     Vorspannungen     ist: ebenfalls durch Anbringen von Vorspann  federn möglich.  



  In vielen Fällen ist es zweckmässig, einen  Prüfkörper nicht nur Zug-, Druck-,     Biege-          oder        Verdrehungsbeanspruchungen    zu     unter-          ,verfen,    sondern gleichzeitig mehreren dieser       Beansprncliun_gen.    Beispielsweise kann die  Maschine zwei Federn von der Art der in  den     Fig.        \?    und 3 mit     i    und     q        bezeichneten     aufweisen. die gleichzeitig an ein und dem  selben     Spannkopf    angreifen.

   so dass Zug  oder Druck- und Biegebeanspruchungen her  vorgerufen     werden.    Das Gleiche lässt sich  auch mit einer Maschine nach     Fig.    2 er  reichen, bei welcher die hassen     k    und     l    ver  schieden gross     gewählt    sind, wobei jedoch  darauf     zii        achten    ist, dass auch die Federteile  dementsprechend geändert sein müssen, da  mit beide die gleiche Eigenschwingungszahl  beibehalten.

   Es     isi-    auch möglich., über den  einen     Spannkopf        die    eine Belastungsart und  über den     andern    Spannkopf die andere Be  lastungsart auf den Prüfkörper einwirken       zii    lassen.  



  In allen Fällen ist für die Erregung  des Prüfkörpers die Lage der     Schwung-          massen        mass-,ebend,    auch wenn diese Massen  selbst nicht     unmittelbar    umlaufende unaus  geglichene -lassen tragen. So ist beispiels  weise die     Masse    1, in     Fig.    2 ebenfalls als  Erreger für den Prüfkörper anzusehen.

   Es  ist deshalb auch möglich, die unausgegliche  nen umlaufenden Massen von den den Prüf  körper in Schwingung     versetzenden    Massen  zu trennen und die umlaufenden Massen un  ter Zwischenschaltung von     Kraftübertra-          gUngsmitteln,        beispielsivc@ise    Federn. auf  diese     'lassen    wirken zu lassen, die dann  ihrerseits wieder unter Zwischenschaltung  der in der Zeichnung dargestellten Federn  den Prüfkörper belasten. Beispielsweise      kann bei der Maschine nach     Vig.    2 der       Schwungmassenantrieb    unmittelbar mit dem  Spannkopf h verbunden sein.

   Arbeitet dieser  Antrieb mit einer Drehzahl, die der Eigen  schwingungszahl des aus der Feder i und  den Massen     lc    und     l    bestehenden Schwin  gungssystems entspricht, so sind die Massen       1j    und     l    - auch wenn der Antrieb nicht un  mittelbar an ihnen angreift - als Erreger  für den Prüfkörper zu betrachten. Beide       blassen    schaukeln sich infolge der Resonanz       auf    und wirken dadurch auf den Prüfkörper  ein; die Beanspruchungsverhältnisse sind  hierbei etwa die gleichen wie bei dem in der  Zeichnung dargestellten Beispiel.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Festigkeitsprüfmaschine, bei welcher der Prüfkörper durch Schwungmassen in Schwin gung versetzt wird, die durch mindestens eine unausgeglichene Masse wenigstens an nähernd im Takte der Eigenschwingung des Systems erregt werden, dadurch gekennzeich net, dass zwischen dem Prüfkörper und den ihn in Schwingung versetzenden Schwung massen eine federnde Verbindung angeordnet ist.
    UNTERANSPRüCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der aus einer in einer Schwungmasse umlaufenden un ausgeglichenen Masse bestehende Erre ger unter Zwischenschaltung einer Blatt feder auf den Prüfkörper wirkt, welche auf der dem Erreger entgegengesetzten Seite am Prüfkörper angreift.
    2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Blattfeder einerends eingespannt ist und am andern Ende den Erreger trägt, wobei der Prüf körper dazwischen an der Blattfeder be festigt ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mit dem Prüfkörper verbundene Blattfeder angeordnet ist, die an ihren freien Enden Schwungmassen trägt, wo bei wenigstens eine dieser Massen durch eine umlaufende unausgeglichene Masse angetrieben wird. 4.
    Einrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der Prüfkör per an Spannköpfen an beiden Enden desselben zur Schwingung angeregt wird.
CH196396D 1935-10-23 1936-09-14 Festigkeitsprüfmaschine. CH196396A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743254C (de) * 1939-09-05 1943-12-21 Werke Kiel Ag Deutsche Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen
US3533282A (en) * 1967-10-30 1970-10-13 Firestone Tire & Rubber Co Method and apparatus for testing tire cords imbedded in rubber pads

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