Materialprüfeinrichtung für wechselseitige Druck- und Zugversuche
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Materialprüfeinrichtung für wechselseitige Druckund Zugversuche unter Verwendung von Schmiermittelpolstergelenken sowie eines Prüfzylinders.
Es ist eine Wechselfestigkeitsprüfmaschine bekannt, die mit Kugeln und Kugeischalen in dem Kolben arbeitet. Ein Auspendeln des bei dieser Maschine erforderlichen Gestänges, wenn beispielsweise der Probestab krumm ist, ist nach dieser Ausführung unmöglich, weil sich die Kugeln in den Kugelschalen nicht sinngemäss bewegen und Richtungsänderungen mitmachen können.
Bei einer anderen bekannten hydraulischen Prüfeinrichtung besitzen den Kolbendruck auf den Einspannteil übertragende Stelzen an ihren Enden zwar kugelzonenförmige Teile, die dichtend in zylindrischen Vertiefungen des Einspannteiles bzw. des Druckkolbens liegen, wobei in diese Vertiefungen Schmiermittel derart eingepresst wird, dass an den Druckflächen der Stelzen Schmiermittelpolster gebildet werden. Soll mit einer solchen Einrichtung aber über die Stelze eine Druckkraft übertragen werden, dann ist dies nur so lange möglich, wie die Stelzen nicht zu weit aus ihrer senkrechten Lage gebracht wird, da sonst das ganze System ausknicken würde. Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, dass mit ihr die Übertragung von Zugkräften insofern nicht durchführbar ist, als hydraulische Füllmittel bekanntlich keine Zugkräfte zu übertragen vermögen.
Um nun in einer Prüfeinrichtung in rascher Folge Druck- und Zugkräfte auf das Prüfstück übertragen zu können, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, sowohl die Druck- als auch die Zugkräfte mittels getrennter hydraulischer, unter Druck gesetzter Polster auf das Prüfstück einwirken zu lassen. Damit es dabei nicht zu schädlichen Richtungsänderungen innerhalb des Prüfmaschinengestänges bzw.
zwischen der Achse des Prüfzylinders und dem Prüfstück sowie zu einem Materialverschleiss kommt, kann beiderseits des Prüfzylinders je ein in einem Gelenkgehäuse befindlicher, die Druckund Zugkräfte übertragenden, mit zwei kugeligen einen gemeinsamen Drehpunkt aufweisenden Gleitflächen versehener Kolben angeordnet werden, dessen glockenförmig gestalteter Kugelkolbenteil mit seiner Gleitfläche die beiden die hydraulischen Polster darstellenden Kammern jedes Gelenkgehäuses voneinander trennt, während der andere Kugelkolbenteil die Abdichtung des hydraulischen Polsters nach aussen hin übernimmt.
Es werden dann sowohl die Druckkraft wie auch die Zugkraft über die Schmiermittelkammer, d. h. über hydraulische Polster auf das Prüfstück übertragen, wobei eine Einstellung des Prüfzylinderkolben infolge des gemeinsamen Mittelpunktes für die beiden Kugelgleitflächen jedes Gelenkes in jede gewünschte Lage möglich ist und Richtungsänderungen der Kolbenstange jederzeit ausgeglichen werden können. Es ist dann nämlich eine Kammer vorhanden, die bei der Aufbringung von Zugkräften unter hydraulischen Druck gesetzt wird, und eine zweite Kammer vorgesehen, die bei der Übertragung von Druckkräften ebenfalls unter hydraulischem Druck steht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in schematischen Darstellun- gen veranschaulicht, und zwar zeigen:
Fig. 1 und 2 bekannte bzw. bereits vorgeschlagene Ausführungen, während
Fig. 3 die vollständige erfindungsgemässe Einrichtung und
Fig. 4 eine Einzelheit, teilweise im Schnitt, wiedergibt.
Bei einer Prüfeinrichtung für reine Druckkräfte bekannter Bauart gemäss Fig. 1 ist der im Prüfzylinder 1 geführte Kolben 2 als Kugel 3 ausgebildet, wobei die Prüfkraft über eine Kugelschale 4 und eine dementsprechend gestaltete Platte 5 auf das Prüfstück 6 übertragen wird. Durch die Kugel 3 und die Kugelschale 4 können Richtungsänderungen des Zylinders 1 bzw. des Kolbens 2 gegenüber der Längsachse des Prüfstückes 6 so weit ausgeglichen werden, wie dies die Richtung zwischen den Teilen 3 und 4 zulässt.
Die Übertragung von Zugkräften kann mittels Kugeln und Kugelschalen gleichermassen ausgeführt werden. Schwierig wird es jedoch erst, wenn durch die Prüfmaschine in schneller Folge wechselweise Zug- und Druckkräfte auf das Prüfstück ausgeübt werden sollen. Ein Vorschlag für eine solche Maschine ist in Fig. 2 wiedergegeben, in welcher der Prüfzylinder 7, der doppelt wirkende Kolben mit 8 und die Kolbenstange mit 9 benannt sind, auf der eine Kugel 10 sitzt. Auf diese Kugel 10 stützt sich nun zur Übertragung von Druckkräften auf der einen Seite die Kugelschale 11 ab, zur Übertracrunb von Zugkräften, auf der anderen Seite die Kugelschale 12.
Die beiden Kugelschalen 11 und 12 befinden sich in einem gemeinsamen Halter 13, der durch geeignete Mittel 14 mit dem Prüfzylinder 15 verbunden ist.
Es hat den Anschein, als könnte sich die Kugel 10 entsprechend den Kraftwirkungen und -richtungen in den Kugelschalen 11 und 12 einstellen, was aber nur bei sehr langsam auftretenden Wechselkräften der Fall ist. Bei schnell wechselnden Zug- und Druckkräften wird jedoch die Kugel zwischen den Kugelschalen klappern, so dass sich deren Verschleiss und Zerstörung bald bemerkbar macht. Wenn anderseits die Kugelschale 11 und 12 so stark an die Kugel 10 angepresst werden, dass kein Klappern mehr möglich ist, so wird sich zweifellos infolge der jetzt wirkenden starken Reibung der Nachteil einstellen, dass sich die Kugel 10 nicht mehr in befriedigender Weise auf die jeweils richtige, d. h. der Kraftrichtung entsprechende Lage ausrichten.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 3 ist mit 16 der Prüfzylinder benannt, dessen Kolben 17 mit seiner Kolbenstange 18 für Zug- und Druckbewegungen gebaut ist. Mit l9a, b und 20a, b sind die aus je zwei Gehäuseteilen bestehenden Gelenkgehäuse bezeichnet, in denen die erfindungsgemässen, jedoch nicht erkennbaren Schmiermittel-Polsterkammern und in diesen die Kugelkolben mit den Mittelpunkten 21 und 22 untergebracht sind. Bei 23 ist ein Widerlager und bei 24 das Prüfstück angedeutet, welches mittels Schrauben am zugehörigen Gelenkgehäuseteil 20b befestigt ist.
In Fig. 4 ist wieder die Kolbenstange 18, das untere aus den Gehäuseteilen 20a, b bestehende Gelenkgehäuse, das Prüfstück 24 sowie der Mittelpunkt 22 für den Kugelkolben 25, 25' erkennbar, dessen beide kugelige Gleit-und Dichtflächen mit 26 und 27 benannt sind, zu denen die Dichtungen 28 bzw. 29 gehören. Auf diese Weise ist der sich über die beiden Gelenkgehäusehälften 20a, b erstreckende zylindrische Schmiermittelraum in die beiden Kammern bzw. Polster 30 und 31 unterteilt.
Die Gelenkgehäusehälften 20a, h werden aufeinander gepresst und mittels Ringdichtung 32 nach aussen hin abgedichtet.
Der Hauptteil des Kugelkolbens ist als Glockenkolben 25 gestaltet, während der Kugelkolbenteil 25' der Abdichtung nach aussen hin dient, wobei den zugehörigen Kugelflächen 26 und 27 der Kugeldurchmesser 33 gemeinsam ist.
Mittels der Zuführungen 34 und 35 können die beiden Kammern 30 und 31 mit Fett oder einem anderen ähnlichen Schmiermittel zur Bildung je eines hydraulischen Polsters gefüllt werden. Druckkräfte sind somit durch das in der Kammer 31 befindliche Polster auf das Prüfstück 24 übertragbar, während Zugkräfte mittels der Schraubenverbindung bei 36 und 37 auf das Prüfstück 24 iiber das in der Kammer 30 vorhandene hydraulische Polster ausgeübt werden. Dies ist dadurch möglich, dass beide Kammern 30, 31 voneinander durch Manschettendich zungen 28 getrennt sind. Ein Ausknicken des Systems ist im übrigen deshalb nicht zu erwarten, weil der Mittelpunkt 22 für die Kugelgleitflächen 26 und 27 in diesem Punkt zusammenfällt.
Die Erfindung soll sich auf eine Einrichtung erstrecken, bei der gemäss Fig. 4 nur auf einer Seite des Prüfzylinders ein hydraulisches Polsterpaar 30, 31 in einem Gelenkgehäuse 20a, b vorgesehen ist.
Material testing device for reciprocal compression and tensile tests
The present invention relates to a material testing device for reciprocal compression and tensile tests using lubricant cushion joints and a test cylinder.
An alternating strength testing machine is known which works with balls and ball cups in the piston. A swinging out of the rods required in this machine, for example if the test rod is crooked, is impossible according to this embodiment, because the balls in the spherical shells cannot move in the same way and cannot take part in changes of direction.
In another known hydraulic test device, stilts that transmit the piston pressure to the clamping part have spherical-zone-shaped parts at their ends, which lie sealingly in cylindrical recesses of the clamping part or the pressure piston, with lubricant being pressed into these recesses in such a way that lubricant cushions are applied to the pressure surfaces of the stilts are formed. However, if a pressure force is to be transmitted via the stilt with such a device, this is only possible as long as the stilt is not brought too far out of its vertical position, otherwise the whole system would buckle. Another disadvantage of this device is that it cannot be used to transmit tensile forces, as hydraulic fillers are known to be unable to transmit tensile forces.
In order to be able to transmit compressive and tensile forces to the test piece in rapid succession in a test device, the invention proposes that both the compressive and tensile forces act on the test piece by means of separate hydraulic, pressurized cushions. So that there are no harmful changes of direction within the testing machine linkage or
between the axis of the test cylinder and the test piece as well as material wear occurs, a piston, located in a joint housing, transmitting the pressure and tensile forces, provided with two spherical sliding surfaces with a common pivot point, can be arranged on both sides of the test cylinder, the bell-shaped spherical piston part with its sliding surface separates the two chambers of each joint housing, which represent the hydraulic cushions, while the other spherical piston part seals the hydraulic cushion towards the outside.
Both the compressive force and the tensile force via the lubricant chamber, i.e. H. Transferred to the test piece via hydraulic cushions, whereby the test cylinder piston can be adjusted to any desired position due to the common center point for the two spherical sliding surfaces of each joint and changes in direction of the piston rod can be compensated at any time. There is then namely a chamber which is placed under hydraulic pressure when tensile forces are applied, and a second chamber is provided which is also under hydraulic pressure when compressive forces are transmitted.
In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in schematic representations, namely show:
Fig. 1 and 2 known or already proposed designs, while
3 shows the complete device according to the invention and
Fig. 4 shows a detail, partly in section.
In a test device for pure compressive forces of known type according to FIG. 1, the piston 2 guided in the test cylinder 1 is designed as a ball 3, the test force being transmitted to the test piece 6 via a ball socket 4 and a correspondingly designed plate 5. By means of the ball 3 and the ball socket 4, changes in direction of the cylinder 1 or the piston 2 relative to the longitudinal axis of the test piece 6 can be compensated for as far as the direction between the parts 3 and 4 allows.
The transmission of tensile forces can be carried out equally by means of balls and spherical shells. However, it only becomes difficult when the testing machine is to exert alternating tensile and compressive forces on the test piece in rapid succession. A proposal for such a machine is shown in FIG. 2, in which the test cylinder 7, the double-acting piston 8 and the piston rod 9, on which a ball 10 sits. The spherical shell 11 is now supported on this ball 10 for the transfer of compressive forces on the one hand, and the spherical shell 12 on the other side for the transfer of tensile forces.
The two spherical shells 11 and 12 are located in a common holder 13 which is connected to the test cylinder 15 by suitable means 14.
It appears as if the ball 10 could adjust itself in accordance with the force effects and directions in the ball sockets 11 and 12, but this is only the case with very slowly occurring alternating forces. With rapidly changing tensile and compressive forces, however, the ball will rattle between the spherical shells, so that their wear and tear will soon become noticeable. If, on the other hand, the spherical shell 11 and 12 are pressed so strongly against the ball 10 that rattling is no longer possible, the disadvantage will undoubtedly arise as a result of the strong friction that is now acting that the ball 10 no longer satisfies the respective correct, d. H. Align the position corresponding to the direction of force.
In the embodiment according to FIG. 3, 16 is the test cylinder whose piston 17 is built with its piston rod 18 for pulling and pushing movements. 19a, b and 20a, b denote the joint housings, each consisting of two housing parts, in which the lubricant cushion chambers according to the invention, but not recognizable, and in these the spherical pistons with the centers 21 and 22 are housed. An abutment is indicated at 23 and the test piece is indicated at 24, which is fastened to the associated joint housing part 20b by means of screws.
4 shows the piston rod 18, the lower joint housing consisting of the housing parts 20a, b, the test piece 24 and the center point 22 for the spherical piston 25, 25 ', the two spherical sliding and sealing surfaces of which are named 26 and 27 , to which the seals 28 and 29 belong. In this way, the cylindrical lubricant space extending over the two joint housing halves 20a, b is divided into the two chambers or pads 30 and 31.
The joint housing halves 20a, h are pressed onto one another and sealed to the outside by means of an annular seal 32.
The main part of the spherical piston is designed as a bell-shaped piston 25, while the spherical piston part 25 'is used for sealing to the outside, the associated spherical surfaces 26 and 27 having the spherical diameter 33 in common.
By means of the feeds 34 and 35, the two chambers 30 and 31 can be filled with grease or another similar lubricant to form a hydraulic cushion each. Compressive forces can thus be transferred to the test piece 24 through the cushion in the chamber 31, while tensile forces are exerted on the test piece 24 by means of the screw connection at 36 and 37 via the hydraulic cushion in the chamber 30. This is possible in that both chambers 30, 31 are separated from one another by cuff tongues 28. In addition, buckling of the system is not to be expected because the center point 22 for the ball sliding surfaces 26 and 27 coincides at this point.
The invention is intended to extend to a device in which, according to FIG. 4, a pair of hydraulic pads 30, 31 is provided in a joint housing 20a, b only on one side of the test cylinder.