DE1221467B

DE1221467B - Hydraulische Materialpruefeinrichtung fuer Wechsellastuntersuchungen

Info

Publication number: DE1221467B
Application number: DEM58367A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Engelbrecht
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1963-09-28
Filing date: 1963-09-28
Publication date: 1966-07-21
Also published as: CH412398A

Description

Hydraulische Materialprüfeinrichtung für Wechsellastuntersuchungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Materialprüfeinrichtung für in rascher Folge abzuwikkelnde, wechselseitige Druck- und Zugversuche mit einem in einem unter Druck gesetzten Schmiermittelpolstergelenk mit kugelartigen Gleitflächen gelagerten Druckumsetzer.
Es ist eine Wechselfestigkeitsprüfmaschine bekannt, die mit Kugeln und Kugelschalen 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 Stelze 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.
Außerdem sind hydraulische Werkstoffprüfmaschinen für wechselseitige Zug- und Druckversuche mit zwei in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kolben-Zylinder-Systemen bekanntgeworden, bei denen zur Übertragung der Wechsellast auf den Prüfkörper zwei getrennte, unter hydraulischen Druck gesetzte Polster zwischen dem Einspannteil für den Prüfkörper und den Druckumsetzern angeordnet sind. Diese Maschinen benötigen aber in baulich sehr aufwendiger Weise zwei um 1800 zueinander versetzte, getrennte Druckkolben, wobei durch den entsprechenden ersten Arbeitszylinder die Zugkräfte aufgebracht und durch den anderen Arbeitszylinder die Druckkräfte auf die Probe übertragen werden.
Bei der schließlich noch bekannten dynamisch wirkenden Prüfmaschine zur Prüfung von Probestäben od. dgl. unter schwingender Zug-Druck-Beanspruchung werden die Seitenkräfte über Gummielemente übertragen, so daß also keine formschlüssige Führung des einen Teiles gegen den anderen Teil besteht. Eine Winkeleinstellung ist im übrigen nur unter Kraftaufwand bei Verformung des Gummis möglich.
Ferner ist die Größe der übertragbaren Längskräfte beschränkt, da sie über Schubspannungen im Gummi übertragen werden müssen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, zwischen dem Zylinder einerseits und dem Prüfstück andererseits ein nachgiebiges Gelenk anzuordnen, welches in der Lage ist, sowohl Winkeländerungen während der Übertragung der Zug- und Druckkräfte zuzulassen als auch Richtungsänderungen der Kolbenstange jederzeit auszugleichen, ohne daß sich die dabei bisher auftretenden Störungen durch Verklemmungen od. dgl. einstellen. Auch soll es mit einem solchen Gelenk möglich sein, nicht nur die Zugkräfte, sondern auch die Druckkräfte auf einfache und betriebssichere Weise zu übertragen.
Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß das dem Zylinder und/oder Kolben des Druckumsetzers zugeordnete Gelenk je ein Gelenkgehäuse aufweist, in dem ein die Druck- und Zugkräfte überragender, mit zwei kugeligen, einen gemeinsamen Drehpunkt aufweisenden Gleitflächen versehener Glockenkugelkolben angeordnet ist, dessen glockenförmig gestalteter Teil mit seiner Gleitfläche die beiden die hydraulischen Schmiermittelpolster enthaltenden Kammern des Gelenkgehäuse voneinander trennt, während der kugelförmig gestaltete Teil die Abdichtung der einen Kammer nach außen hin übernimmt.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung arbeitet jede der Gleitflächen des Glokkenkugelkolbens mit in dem dem Zylinder zugewendetenTeil des Gelenkgehäuses untergebrachtenDichtmanschetten zusammen. Hierbei sind nach dem Erfindungsvorschlag außerdem die beiden hydraulischen Schmiermittelpolster durch einen sich über die Gehäusehälften des Gelenkes erstreckenden zylindrischen, die beiden Kammern bildenden Hohlraum begrenzt. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, ein Gelenkgehäuse dieser Art mit eingeschlossenem hydraulischem Schmiermittelpolsterpaar nur dein Zylinder oder dem Kolben des Druckumsetzers der Einrichtung zuzuordnen.
Es können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sowohl Druckkräfte wie auch Zugkräfte über diese hydraulischen Polster auf das Prüfstück übertragen werden, wobei eine Einstellung des Zylinderkolbens infolge des gemeinsamen Drehpunktes für die beiden Kugelgleitflächen jedes Gelenkes in jede gewünschte Lage möglich ist und Richtungsänderungen der Kolbenstange jederzeit ausgeglichen werden können.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist 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 liegt. Obwohl bekanntlich hydraulische Füllmittel keine Zugkräfte zu übertragen vermögen erlaubt in fortschrittlicher Weise die vorgeschlagene erfindungsgemäße Gelenkausbildung das übertragen sowohl von Zugkräften als auch von Druckkräften.
In der Zeichnung ist die Erfindung in schematischen Darstellungen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen F i g. 1 und 2 bekannte bzw. bereits vorgeschlagene Ausführungen, F i g. 3 die vollständige erfindungsgemäße Einrichtung, F i g. 4 eine Einzelheit, teilweise im Schnitt.
Bei einer Prüfeinrichtung für reine Druckkräfte be kannter Bauart gemäß Fig. 1 ist der im Zylinder 1 geführte Kolben 2 mit einer Kugel 3 versehen, 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 Ku geln und Kungeschalen gleichennaßen 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 F i g. 2 wiedergegeben, in welcher der Zylinder 7j 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 Übertragung 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 Prüfstück 15 verbunden ist. Eg 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 Wechsel kräften 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 anderer seits die Kugelschalen 11 und 12 so stark an die Kugel 10 angepreßt werden, daß' kein Klappern mehr möglich ist, so wird sich zweiieilos infolge der jetzt wirkenden starken Reibung der Nachteil einstellen, daß sich die Kugel 10 nicht mehr in befriedigender Weise auf die jewe:il richtig, d. h. der Kraftrichtung entsprechende Lage ausrichtet.
Bei der Ausfiihrung gemäß F i g. 3 ist mit 16 der Zylinder benannt, dessen Kolben 17 mit seiner Kolbenstange 18 für Zug- und Druckbewegungen gebaut ist. Mit 19 a, 19 b und 20a, 20b 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 Drehpunkten 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 F i g, 4 ist wieder die Kolbenstange 18, das untere aus den Gehäugeteilen 20a und 20 b bestehende Gelenkgehäuse, das Prüfstück 24 sowie der Drehpunkt 22 für den Kugelkolben 25, 25' erkennbar, dessen beide kugeligen 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 20 a und 20b erstreckende zylindrische Schmiermittelraum in die beiden: Kammern bzw. Polster 30 und 31 unterteilt, Die Gelenk gehäusehälften 20a und 20b 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 die Kugelachse 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 hydrau-' lischen Polsters gefüllt werden Druckkräfte sind so mit durch das in der Kammer 31 befindliche Polster auf das Prüfstück 24 übertragbar, während Zugkräfte mittels der Schraubverbindungen bei 36 und 37 auf das Prüfstück 24 über das in der Kammer 30 vorhandene hydraulische Polster ausgeübt werden. Dies ist dadurch möglich, daß beide Kammern 30, 31 voneinander durch Manschettendichtungen 28 getrennt sind. Ein. Ausknicken des Systems ist im. übrigen deshalb nicht zu erwarten, weil der Drehpunkt 22 für die Kugelgleitflächen 26 und 27 in diesem Punkt zusammenfällt.

Claims

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Heinrich tung, bei der gemäß F i g. 4 nur auf einer Seite des Zylinders ein hydraulisches Polsterpaar 30, 31 in einem Gelenkgehäuse 20a, 20 b vorgesehen ist, Patentansprüche: 1. Hydraulische Materialprüfeinrichtung für Wechsellastuntersuchungen mit einem in einem unter Druck gesetzten Schmiermittelpolster gelenk mit kugelartigen Gleitflächen gelagerten Druckumsetzer, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das dem Zylinder (1G) und/oder Kolben (17) des Druckumsetzers zugeordnete Gelenk je ein Gelenkgehäuse (19 a, 19 b bzw, 20 a, 20 b) aufweist, in den. ein die Druck und Zugkräfte übertragender, mit zwei kugeligen, einen gemeirrsamen Drehpunkt (22) aufweisenden Gleitflächen (26, 27) versehener Glockenkugelkolben (25, 25') angeordnet ist, dessen glockenförmig gestalteter Teil (25) mit seiner Gleitfläche (26) die beiden die hydraulischen Schmiermittelpolster enthaltenden Kammern (30, 31) des Gelenkgehäuses voneinander trennt, während der kugelförmig gestaltete Teil (25') die Abdichtung der einen Kammer (30) nach außen hin übernimmt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Gleitflächen (26, 27) des Glockenkugelkolbens (25, 25') mit in dem Teil (20a) des Gelenkgehäuses untergebrachten Dichtmanschetten (28 bzw. 29) zusammenarbeitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hydraulischen Schmiermittelpolster durch einen sich über die Gelenkgehäusehälften(19a, 19 b bzw.

20a, 20b) erstreckenden zylindrischen, die beiden Kammern (30, 31) bildenden Hohlraum begrenzt sind. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 664 764; deutsche Auslegeschrift Nr. 1092695.