DE1648597B2

DE1648597B2 - DEVICE FOR GENERATING FRICTION

Info

Publication number: DE1648597B2
Application number: DE19671648597
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Lohmaier, Alfred, 8000 München
Priority date: 1967-11-14
Filing date: 1967-11-14
Publication date: 1972-09-07
Also published as: DE1648597A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Reibung zwischen relativ zueinander oszillierenden Prüflingen, umfassend einen stationären Aufnehmer für einen ersten Prüfling, einen gegenüber dem ersten Aufnehmer beweglich angeordneten zweiten Aufnehmer für einen zweiten Prüf-The invention relates to a device for generating friction between relative to one another oscillating test objects, comprising a stationary transducer for a first test object, a second transducer movably arranged in relation to the first transducer for a second test

s5 ling, welcher in Berührung mit dem ersten Prüfung steht, ein Kraftgerät, welches auf den zweiten Aufnehmer im Sinne einer Anpressung des zweiten Prüflings gegen den ersten Prüfling einwirkt und einen Oszillationsantrieb, welcher den zweiten Aufnehmer in Oszillationsbewegung versetzt, und zwar in einer zur Richtung der Krafteinwirkung im wesentlichen senkrechten Richtung. Das Gerät ist insbesondere zur experimentellen Erzeugung und Untersuchung der Entstehungsbedingungen von Schwingungsreibverschleiß (Passungsrost) bestimmt. Eine solche Einrichtung ist aus »Mineralöltechnik, Ausgabe I, Jahrgang 66«, Seiten 29 bis 32, bekannt. Bei dem bekannten Gerät ist bereits die Möglichkeit einer Durchführung von Reibungsversuchen unter kontrollierbarer Atmosphäre angedeutet. Wie das Gerät im einzelnen aufzubauen ist, wenn für die Erzeugung kontrollierbarer Atmosphäre Sorge getragen werden soll, ist nicht angegeben, insbesondere nicht für den Fall, daß unter höherem Druck ge-s5 ling, which is in touch with the first exam stands, a strength device, which on the second transducer in the sense of pressing the second Test object acts against the first test object and an oscillation drive, which the second transducer set in an oscillatory motion, in one to the direction of the force substantially perpendicular direction. The device is in particular for experimental generation and Investigation of the development conditions of frictional vibration wear (fretting corrosion) determined. Such a device is known from "Mineralöltechnik, Edition I, Volume 66", pages 29 to 32. The known device already has the option of carrying out friction tests indicated under controllable atmosphere. How to set up the device in detail, if for the Creation of controllable atmosphere care should be taken is not specified, in particular not in the event that under higher pressure

+5 arbeitet werden soll.+5 should be working.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Einrichtung der eingangs bezeichneten Art eine einfache und zuverlässige praktische Lösung des Problems der kontrollierbaren Atmosphäre anzugeben. The invention is based on the object of a device of the type indicated at the outset to provide a simple and reliable practical solution to the problem of the controllable atmosphere.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daßTo solve this problem it is proposed according to the invention that

a) die Aufnehmer mit den Prüflingen in einem gasdichten Gehäuse untergebracht sind,a) the transducers with the test items are housed in a gas-tight housing,

b) das Kraftgerät und der Oszillationsantrieb außerhalb dieses Gehäuses angeordnet sind undb) the power device and the oscillation drive are arranged outside this housing and

c) das Kraftgerät und der Oszillationsantrieb über ein Kraftübertragungsgestänge bzw. ein An-c) the power device and the oscillation drive via a power transmission linkage or an

triebsübertragungsgestänge mit dem zweiten Aufnehmer verbunden sind, welche Gestänge durch je eine Führungs- und Dichtungsmembran in das Gehäuse eingeführt sind. transmission linkage with the second Sensors are connected, which rods are introduced into the housing through a guide and sealing membrane.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist insofern besonders vorteilhaft, als sie neben dem absolut gasdichten Abschluß eine störkraftfreie Führung der Gestänge sicherstellt, die für die Fehlerfreiheit vonThe design according to the invention is particularly advantageous in that, in addition to being absolutely gas-tight Completion ensures a disturbance-free guidance of the linkage, which is responsible for the accuracy of

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an den Gestängen außerhalb des Gehäuses abge- Verwendung einer Nadel mit Jcugeliger Stirnflächeon the rods outside the housing using a needle with a spherical face

nommenen Meßgrößen wesentlich ist an Stelle des Rohres 4 als Prüfling die Messer-The measured variables taken, instead of the tube 4 as the test object, is the knife

Das Antriebsübertragungsgesränge kann in der schneide 8 in Wegfall zu bringen, und die Stange 7The drive transmission chain can be omitted in the cutting edge 8 and the rod 7

Weise ausgebildet werden, daß es das Gehäuse an fest mit dem Aufnehmer 3 zu verbinden, da andern-Be designed in such a way that it firmly connects the housing to the transducer 3, since other

zwei einander gegenüberliegenden Wänden durch- 5 falls der Aufnehmer 3 mit der Nadel eine uner-two opposing walls through- 5 if the sensor 3 with the needle has an un-

setzt und in beiden Wänden durch je eine Führungs- wünschte Kippbewegung ausführen würde. In die-and would execute a desired tilting movement in both walls. In the-

und Dichtungsmembran durchgeführt ist . sem Fall befindet sich die Nadel mit der kugeligenand sealing membrane is carried out. In this case there is the needle with the spherical one

: In dem Bestreben nach einer störkraftfreien An- Stirnfläche praktisch am Ende eines Pendels. Da: In the endeavor to achieve an end face that is free from interference, practically at the end of a pendulum. There

Ordnung des Kraftübertragungsgestänges kann man jedoch nur eine maximale Amplitude von lmmOrder of the power transmission linkage, however, can only have a maximum amplitude of 1 mm

dieses mit einem Übertragungsglied ausführen, wel- io vorgesehen ist, kann die Pendelbewegung unberück-perform this with a transmission link, which is provided, the pendulum movement can

ches an beiden Enden über je ein Schneidenlager sichügt bleiben, zumal wenn die Stange 7 eine aus-ches remain in place at both ends via a cutting edge bearing, especially when the rod 7 has a

mit anschließenden Teilen verbunden ist. reichende Länge besitzt Der Aufnehmer 1 ist aufconnected to subsequent parts. The transducer 1 is on

Aus dem gleichen Bestreben heraus kann man den einer Messerschneide 12 eines Bockes 13 gelagert, den ersten Prüfling tragenden Aufnehmer auf einer Die Messerschneide greift in eine prismatische Ausin Richtung der Schwingungen verlaufenden 15 nehmung des Aufnehmers 1 ein und dient bei Schneide lagern. Flächenkontaktprüfungen zur planparallelen Ein-For the same endeavor, one can store a knife edge 12 of a goat 13, the first sample-carrying transducer on a The knife edge engages in a prismatic Ausin Direction of the vibrations running 15 recording of the transducer 1 and is used in Store the cutting edge. Surface contact tests for plane-parallel insertion

Das Kraftgerät kann als ein Gleichstromhub- stellung der beiden Prüflinge 2 und 4. Wird an StelleThe power device can be used as a DC stroke position of the two test items 2 and 4. Is in place

magnet ausgebildet sein, dessen Spannungen über eines Rohres 4 mit planer Stirnfläche ein liegenderbe designed magnet, the voltages of a pipe 4 with a flat face a lying

einen Regeltrafo veränderlich sind. Zylinder, der mit dem Prüfling 2 in Linienkontakta control transformer are changeable. Cylinder that is in line contact with test item 2

Der Oszillationsantrieb kann mit einer außerhalb 20 steht oder eine Nadel mit kugeliger Stirnfläche verdes Gehäuses angeordneten Tauchspule ausgeführt wendet, so muß um eine Kippbewegung auszuschalsein, die im Magnetfeld eines Gleichstrommagneten ten, der Aufnehmer 1 fixiert werden. Das Druckschwingt, übertragungsgestänge 14 zu dem Magneten 5 erfolgtThe oscillation drive can be equipped with an outside 20 or a needle with a spherical face Housing arranged moving coil, so must be turned off a tilting movement, which th in the magnetic field of a DC magnet, the transducer 1 are fixed. The pressure swings Transmission linkage 14 to the magnet 5 takes place

Ist eine laufende Überwachung des Verschleiß- wie die Durchführung des Gestänges 10 durch eineIs a continuous monitoring of the wear and the implementation of the rod 10 by a

Vorgangs während des Reibungsprinzips gewünscht, 25 in eine Ausnehmung des umschließenden GehäusesProcess desired during the principle of friction, 25 in a recess of the enclosing housing

so kann man auf dem Antriebsgestänge außerhalb 15 eingebaute Membran 16. Die Membranen 11 undso you can on the drive linkage outside 15 built-in membrane 16. The membranes 11 and

des Gehäuses eine Dehnungsmeßstrecke vorsehen, 16 bewirken einen völlig luftdichten Abschluß derProvide a strain gauge of the housing, 16 cause a completely airtight seal of the

deren Widerstandsänderungen durch ein Meßgerät, in dem Gehäuse liegenden Teile des Gerätes. Diechanges in resistance caused by a measuring device, parts of the device located in the housing. the

z. B. einen Kathodenstrahloszillographen, aufgezeigt Membranen sind vorzugsweise dünne Metallschei-z. B. a cathode ray oscilloscope, shown membranes are preferably thin metal sheets

werden. Dabei kann das Antriebsgestänge auf einen 30 ben, die mit ihren inneren Rändern in die Gestängewill. The drive linkage can be on a 30 ben, which with their inner edges in the linkage

an sich bekannten Meßaufnehmer einwirken, wel- 10 bzw. 14 und mit ihren äußeren Rändern in dieper se known transducers act, wel- 10 or 14 and with their outer edges in the

eher die Amplitude der Schwingungen mißt und Wandung des Gehäuses luftdicht eingelassen sind,rather the amplitude of the vibrations is measured and the walls of the housing are airtight,

seinerseits mit dem Meßgerät verbunden ist. Als Antrieb des den Aufnehmer 3 tragenden Ge-in turn is connected to the measuring device. As the drive of the device carrying the transducer 3

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Hand stänges 10 in der Achsrichtung dieses GestängesThe drawing explains the invention on hand rods 10 in the axial direction of this rod

eines Ausführungsbeispiels. Es stellt dar 35 dient eine Tauchspule 17, welche im Magnetfeldof an embodiment. It represents 35 serves a plunger coil 17, which is in the magnetic field

F i g. 1 das in eine Kammer eingebaute Prüfgerät, eines Gleichstrommagneten 18 schwingt und ihreF i g. 1 the test device built into a chamber, a direct current magnet 18 oscillates and theirs

Fig. 2 das zum Antrieb des beweglichen Prüf- Schwingbewegung über eine Dehnungsmeßstrecke 192 shows that for driving the movable test oscillating movement via a strain gauge 19

lings dienende System bei verkleinertem Maßstab auf das Gestänge 10 überträgt. Diese Dehnungsmeß-Lings serving system at a reduced scale on the linkage 10 transfers. This strain gauge

der Kammer. strecke besteht aus einem dünnwandigen Metallrohr,the chamber. track consists of a thin-walled metal tube,

Einem Aufnehmer 1 für einen zylindrischen Prüf- 40 auf dessen Mantelfläche Widerstandsmeßstreifen ling 2 mit planer Stirnfläche steht ein beweglich aufgeklebt sind. Durch die Reibung zwischen den gelagerter, leicht austauschbarer Aufnehmer 3 Prüflingen 2 und 4 werden die Widerstandsmeßgegenüber, der fallweise entweder ein Rohr mit streifen bei der hin- und hergehenden Bewegung der planer Stirnfläche oder einen Zylinder oder eine Tauchspule 17 abwechselnd gestaucht und gedehnt. Nadel mit kugeliger Stirnfläche aufnimmt. In Fig. 1 45 wobei sie ihren Widerstandswert verändern. Es ist ist nur ein zylindrischer Prüfling 4 gezeichnet. Der daher mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen möglich. Aufnehmer 3 steht unter der Wirkung einer ihm in die Reibkräfte zwischen den beiden Prüflingen ai Richtung gegen den Aufnehmer 1 dienenden Kraft, messen und beispielsweise synchronisiert mit der so daß die beiden Prüflinge 2 und 4 an den Be- Sinusbewegung der zu vergleichenden Bewegung auf rührungsflächen oder Berührungslinien oder Beruh- 50 einen Kathodenstrahloszillographen abzubilden. Es rungspvmkten aneinandergepreßt werden. Diese kann dann die Reibkraft an jeder beliebigen Stelle Kraft wird erzeugt durch einen Gleichstromhub- der Sinuskurven abgelesen werden. Bei Verwendung magneten 5 (Fig. 2), dessen über einen Regeltrafo6 eines Tonfrequenzgenerators 20 \Wvr einen Verstärveränderliche Spannung eine kontinuierliche Einstel- ker 21 steht ein sehr weiter Bereich an Testfrequenlung des Anpreßdruckes ermöglicht. Um eine Plan- 55 zen zur Verfügung. Außer reinen Sinusschwingungen parallelführung der Flächen- oder Linienkontakte kann z. B. eine Rechteckschwingung oder ein bezwischen den Prüflingen 2 und 4 zu ermöglichen. stimmtes Programm von einem Bandgerät 22 einwird die Druckkraft über eine Stange 7, die sich gespeist weiden. Ein weiterer Vorteil des Tauchzwischen zwei Messerschneiden 8 und 9 befindet, spulenantriebes ist seine relativ große Elastizität: auf den beweglichen Aufnehmer 3 übertragen. Die 60 Eine Sinusschwingung z. B. wird besonders an den seitliche Parallelführung des Aufnehmers 3 senk- Umkehrpunkten, bei denen die Gleitgeschwindigkeil recht zur Zeichenebene der Fig. 1 wird dadurch auf Null abfällt, je nach Beschaffenheit des zu prücrreicht, daß eine Antriebsstange 10 zwischen zwei fenden Stoffes verzerrt. Um diese Vorgänge beob-Membranen 11 gelagert ist. Eine ausreichende Nach- achten zu können, ist es jedoch nötig, die Schwinggiebigkeit des Gestänges 10 in der Belastungsrich- 65 bewegung des Gestänges 10 durch einen Meßauftung (Fig. 1 von oben nach unten) wird durch nehmer 23, der in zahlreichen Ausführungen beVerjüngungen α des Gestänges 10 erreicht. Durch kannt ist, auf einem Kathodenstrahloszillographen diese Verjüngungen ist es allerdings erforderlich, bei sichtbar zu machen. Mit dieser Einrichtung kannA sensor 1 for a cylindrical test 40 on the outer surface of which resistance measuring strips 2 with a flat end face is movably glued. Due to the friction between the stored, easily interchangeable transducers 3 test objects 2 and 4, the resistance measurements are alternately compressed and stretched, in some cases either a tube with strips during the reciprocating movement of the flat face or a cylinder or a plunger coil 17. Receives needle with a spherical face. In Fig. 1 45 where they change their resistance value. Only a cylindrical test object 4 is drawn. This is therefore possible with the help of the strain gauges. Transducer 3 is under the action of a force serving it in the frictional forces between the two test objects ai direction against the transducer 1, measure and, for example, synchronized with the so that the two test objects 2 and 4 on the sine movement of the movement to be compared on contact surfaces or Lines of contact or contact 50 to map a cathode ray oscillograph. It rungspvmkten be pressed together. The frictional force can then be read at any point. When using magnets 5 (Fig. 2), whose variable voltage via a regulating transformer 6 of an audio frequency generator 20 \ Wvr a continuous adjuster 21 is a very wide range of test frequency of the contact pressure allows. To a plan- 55 available. In addition to pure sine waves, parallel guidance of the surface or line contacts can, for. B. to enable a square wave or between the test objects 2 and 4. A correct program from a tape recorder 22, the pressure force is fed via a rod 7, which is fed. Another advantage of the immersion coil drive located between two knife edges 8 and 9 is its relatively high elasticity: transferred to the movable transducer 3. The 60 a sine wave z. B. is particularly at the lateral parallel guidance of the transducer 3 lowering reversal points, at which the Gleitgeschwindigkeil right to the plane of FIG. 1 is thereby dropped to zero, depending on the nature of the test that a drive rod 10 is distorted between two fenden substance. To these processes obs-membranes 11 is mounted. However, to ensure a sufficient demand, it is necessary that Schwinggiebigkeit of the linkage 10 in the Belastungsrich- 65 movement of the rod 10 by a Meßauftung (Fig. 1 from top to bottom) is carried slave 23, the α in numerous designs beVerjüngungen of the linkage 10 reached. Because it is known to make these tapers visible on a cathode ray oscillograph, however. With this facility can

auch die Kontrolle der gewünschten Amplitude erfolgen, sofern die Y-Ablenkung des Oszillographen entsprechend geeicht wurde. Eine weitere Aussage der Prüfmaschine ist die Ermittlung der Tragfähigkeit eines Schmierfilmes unter Schwingbewegung, da bei Überschreitung des Druckaufnahmevermögens dieses Filmes durch Erhöhung des Anpreßdruckes mittels des Magneten 5 die Schwingbewegung des Gestänges 10 und damit des Prüflings 4 durch eintretenden Metallkontakt gehemmt wird, was auf dem Oszillogramm beobachtet werden kann. Temperatur und Feuchtigkeit in dem Gehäuse 15 können durch Instrumente 25 und 26 mit entsprechenden Fühlern ermittelt werden. Durch eine öffnung 27, die sonst luftdicht geschlossen ist, können verschiedene Gase eingeleitet werden. the desired amplitude can also be checked, provided that the Y deflection of the oscilloscope has been calibrated accordingly. Another statement of the testing machine is the determination of the load-bearing capacity of a lubricating film under oscillating motion, since if the pressure absorption capacity of this film is exceeded by increasing the contact pressure by means of the magnet 5, the oscillating motion of the rod 10 and thus of the specimen 4 is inhibited by metal contact, which is shown on the oscillogram can be observed. The temperature and humidity in the housing 15 can be determined by instruments 25 and 26 with appropriate sensors. Various gases can be introduced through an opening 27, which is otherwise airtight.

Die Tauchspule 17 kann mit Wechselspannung in weitem Frequenzbereich, verschiedener Kurvenformen sowie mit Überlagerungen und Frequenzgemischen gespeist werden.The moving coil 17 can operate with alternating voltage in a wide frequency range and with various waveforms as well as being fed with superpositions and frequency mixtures.

Diese Antriebsart gestattet z. B. das »Nachfahren« einer Schwingungsanalyse, was besonders für Werkstoffuntersuchungen von Bedeutung ist. Auf das Band des Bandgerätes 22 aufgezeichnete Schwingungsbilder von Maschinen, Fahrzeugteilen This type of drive allows z. B. the "follow-up" of a vibration analysis, which is particularly important for material investigations. Vibration images of machines and vehicle parts recorded on the tape of the tape device 22

ίο usw. können eingespeist werden.ίο etc. can be fed in.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung läßt eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten mit variablen Parametern zu, so daß die Entstehungsbedingungen von Schwingungsreibverschleiß besserThe test device according to the invention allows a large number of possible combinations with variable parameters, so that the conditions in which frictional wear occurs better

is zu erforschen sind und viele Praxisfälle auf den Prüfstand übertragen werden können.is to be researched and many practical cases on the Test bench can be transferred.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

. Patent claims:

1. Device for generating friction between test objects oscillating relative to one another, comprising a stationary transducer for a first test object, one opposite the first transducer movably arranged second transducer for a second test object, which is in contact with the first test object, a strength device which is on the second transducer acts in the sense of pressing • the second test specimen against the first test specimen and an oscillation drive, which sets the second transducer in oscillatory motion, namely in a direction essentially perpendicular to the direction of the force, characterized by the combination of the features known per se

a) that the transducers (1,3) with the test objects (2, 4) in a gas-tight housing (15) are housed,

b) the power device (5) and the oscillation drive (17,18) outside this housing (15) are arranged and

c) the power device (5) and the oscillation drive (17, 18) via a power transmission linkage (14,7) or a drive transmission linkage (10) with the second sensor (3) are connected, which rods (7,14,10) each by a guide and Sealing membrane (16, 11) are inserted into the housing (15).

2. Device according to claim 1, characterized in that the drive transmission linkage (10) penetrates the housing on two opposing walls and in each of the two walls by a guide and Sealing membrane is carried out.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the power transmission linkage (14,9,7,8) contains a transmission link which at both ends is connected to adjoining parts via a cutting edge bearing (8 or 9).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the the first test object (2) carrying transducer (1) on a running in the direction of the vibrations Cutting edge (12) is mounted, which engages in a prismatic slot of the transducer.

5. Device according to claims 1 and 4, characterized in that the transducer (3) for the second test item (4) for the optional use of a tube with a flat face or a horizontal cylinder or a needle with a spherical end face designed as the test object is.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that gekeir '. That as a power device Direct current solenoid (5) is provided, the voltage of which is variable via a control transformer (6) is.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the oscillation drive (17,18) one outside of the housing comprises arranged moving coil which oscillates in the magnetic field of a Gleiclistrommagnet (18).

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the current '' Monitoring of the wear process during frictional operation on the drive transmission linkage (10) a strain gauge (19) is provided whose resistance changes by a measuring device, e.g. B. a cathode ray oscilloscope (24) are shown.

9. Device according to claim 8, characterized in that the drive transmission linkage (10) a known measurement

.., ■ taker (23), which influences the amplitude which measures vibrations and is in turn connected to the measuring device.