DE1648597C

DE1648597C - Device for generating friction

Info

Publication number: DE1648597C
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: 1973-03-29

Description

Die Erfindung betnllt eine Einrichtung zur f · zeugung von Reibung zwischen relativ zneinande. oszillierenden Prüflingen, umfassend einen station,. ren Aufnehmer für "einen ersten Prüfling, eiiu:; gegenüber dem erstn Aufnehmer beweglich auge ordneten zweiten Aufnehmer für einen zweiten Prüf ling, welcher in Berührung mit dem ersten Prüfling steht, ein Kraftgerät, welches auf den zweiten Auf nehmer im Sinne einer Anpressung des /weite;·, 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. Pas Gerät ist insbesondere zur experimentellen Erzeugung und Untersuchung der Entstehuncsbedingungen von Schwingungsreibverschleiß (Passungrrost) bestimmtThe invention concerns a device for creation of friction between relatively disparate. oscillating test objects comprising a station. ren transducer for "a first test item, eiiu :; compared to the first transducer, the second transducer is arranged to be movable for a second test ling, which is in contact with the first test object, a strength device, which is on the second participant in the sense of pressing the / wide; ·, test object against the first test object and an oscillation drive, which the second pickup set in an oscillatory motion, in one to the direction of the force substantially perpendicular direction. Pas device is especially designed for experimental generation and Investigation of the conditions of origin of Vibration frictional wear (fretting rust) is determined

Eine solche Einrichtung ist aus »Mineralöltechnik, Ausgabe 1, Jahrgang 66«, Seiten 29 bis 32, bekannt.Such a device is known from "Mineralöltechnik, Edition 1, Volume 66", pages 29 to 32.

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 gearbeitet werden soll.The known device already has the option of carrying out friction tests indicated under controllable atmosphere. How to build the device in detail, if for the Creation of controllable atmosphere care should be taken is not specified, in particular not for the case that work is to be carried out under higher pressure.

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 Antriebsübertragungsgestänge mit dem zweiten Aufnehmer verbunden sind, welche Gestänge durch je eine Führungs- und Dichtungsmembran in das Gehäuse eingeführt sind. c) the power device and the oscillation drive via a power transmission linkage or a drive transmission linkage are connected to the second transducer, which rods are inserted 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 training according to the invention is special in this respect advantageous, as it is a disruptive force-free management of the in addition to the absolutely gas-tight closure Linkage ensures that the

an den Gestängen außerhalb des Gehäuses abgenommenen Meßgrößen wesentlich ist.removed from the rods outside the housing Measured quantities is essential.

Das Antriebsüberlragungsgestänge kann in der Weise ausgebildet werden, daß es das Gehäuse an zwei einander gegenüberliegenden Wänden durchsetzt und in beiden Wänden durch je eine Führunus- _#unii Dichtlingsmembran durchgeführt ist.The Antriebsüberlragungsgestänge can be formed in such a way that it passes through the housing at two opposite walls and is carried out in two walls by a respective Führunus- _# UNII Ling sealing membrane.

In dem Bestreben nach einer störkraftfreien Anordnung des Kraftiibcrtragungsgesiänges kann man tiiesls mit einem Übertragungsglied ausführen, welches an beiden Enden über je ein Schneidenlager nut anschließenden Teilen verbunden ist.In an effort to achieve an arrangement that is free of interference of the force transmission chain can be carried out with a transmission link which is connected at both ends via a cutting edge bearing groove connecting parts.

Aus dem gleichen Bestreben heraus kann man den d-η eisten Prüfling tragenden Aufnehmer auf einer in Richtung der Schwingungen verlaufenden Schneide lagern.With the same endeavor, one can mount the d-η most test specimen on a store the cutting edge running in the direction of the vibrations.

Das Kraftgerät kann als ein Gleichstromhub- !!■;!<:iK't ausgebildet sein, dessen Spannungen über Linen Regcltriifo veränderlich sind.The power device can be designed as a DC stroke !! ■;! <: IK't whose voltages exceed Linen Regcltriifo are changeable.

Der Oszillationsantrieb kann mit einer außerhalb ties Gehäuses angeordneten Taiichspulc ausgeführt scm, die im Magnetfeld eines Gleichstrommagneten schwingt.The oscillation drive can be implemented with a Taiichspulc arranged outside the housing scm, which oscillates in the magnetic field of a direct current magnet.

Ist eine laufende Überwachung des Verschleißvorgangs während des Rcibimgsprin/ips gewünscht, so kann man auf dem Antriebsgestänge außerhalb des Gehäuses eine Dehiungsmeßslrecke vorsehen, deren Widerstandsänderiingen durch ein Meßgcät. z. B. einen Kathodenstrahlos/illographcn, aufgezeigt werden. Dabei kann das Antriebsgestänge auf einen an sich bekannten Meßaufnehmer einwirken, welcher die Amplitude der Schwingungen mißt und seinerseits mit dem Meßgerät verbunden ist.Is a continuous monitoring of the wear process desired during the Rcibimgsprin / ips, so you can on the drive linkage outside provide a strain gauge for the housing, their resistance changes by a measuring device. z. B. a Kathodenstrahlos / illographcn are shown. The drive linkage can be on one Acting known per se transducer, which measures the amplitude of the vibrations and in turn is connected to the measuring device.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Hand eines Ausfiihrungsbcispiels. Es stellt dar F i g. 1 das in eine Kammer eingebaute Prüfgerät.The drawing explains the invention using an exemplary embodiment. It shows F i g. 1 the test device built into a chamber.

Fig. 2 das zum Antrieb des beweglichen Prii. lings dienende System bei verkleinertem Mal.ista ■ der Kammer.Fig. 2 that for driving the movable Prii. lings serving system with reduced Mal.ista ■ the chamber.

Einem Aufnehmer I für einen zylindrischen Prüfling 2 mit planer Stirnfläche steht ein beweglich gelagerter, leicht austauschbarer Aufnehmer 3 gegenüber, der fallweise entweder ein Rohr mit planer Stirnfläche oder einen Zylinder oder eine Nadel mit kugeliger Stirnfläche aufnimmt. In Fig. I ist nur ein zylindrischer Prüfling 4 gezeichnet. Der Aufnehmer 3 steht un'.er der Wirkung einer ihm in Richtung gegen den Aufnehmer 1 dienenden Kraft, so daß die beiden Prüflinge 2 und 4 an den Berührungsflächen oder Berührungslinien oder Berührungspunkten aneinandcrgepreßt werden. Diese Kraft wird erzeugt durch einen Gleichstromhubmagneten 5 (Fig. 2), dessen über einen Regeltrafo6 veränderliche Spannung eine kontinuierliche Einstellung des Anpreßdruckes ermöglicht, Um eine Planparallelführung der Flächen- oder Linienkontakte zwischen den Prüflingen 2 und 4 zu ermöglichen, wird die Druckkraft über eine Stange 7, die sich zwischen zwei Messerschneiden 8 und 9 befindet, auf den bewegliehen Aufnehmer 3 übertragen. Die . seitliche Parallelführung des Aufnehmers 3 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 wird dadurch erreicht, daß eine Antriebsstange 10 zwischen zwei Membranen 11 gclagvit ist. Eine ausreichende Nachgiebigkeit des Gestänges 10 in der Belastungsrichtung (Fig. 1 von oben nach unten) wird durch Verjüngungen α des Gestänges 10 erreicht. Durch diese Verjüngungen ist es allerdings erforderlich, bei Verwendung einer Nadel mit kugeliger Stirnfläche an Stelle des Rohres 4 als Prüfling die Messerschneide 8 in Wegfall zu bringen und die Stange 7 fest mit dem Aufnehmer 3 zu verbinden, da andernfalls der Aufnehmer 3 mit der Nadel eine unerwünschte Kippbewegung ausführen würde. In diesem Fall befindet sich die Nadel mit der kugeligen Stirnfläche praktisch am Ende eines Pendels. Da jedoch nur eine maximale Amplitude von I nunA transducer I for a cylindrical test object 2 with a flat end face is opposed to a movably mounted, easily replaceable transducer 3, which in some cases receives either a tube with a flat end face or a cylinder or a needle with a spherical end face. In Fig. I only a cylindrical test piece 4 is drawn. The transducer 3 is under the effect of a force serving it in the direction against the transducer 1, so that the two test objects 2 and 4 are pressed against one another at the contact surfaces or contact lines or contact points. This force is generated by a direct current lifting magnet 5 (Fig. 2), whose voltage, which can be changed via a regulating transformer6, enables the contact pressure to be continuously adjusted 7, which is located between two knife edges 8 and 9, transferred to the movable pick-up 3. The . Lateral parallel guidance of the transducer 3 perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 is achieved in that a drive rod 10 is gclagvit between two membranes 11. Sufficient resilience of the linkage 10 in the loading direction (FIG. 1 from top to bottom) is achieved by tapering α of the linkage 10. Due to these tapers, however, it is necessary, when using a needle with a spherical face instead of the tube 4 as the test specimen, to dispense with the knife edge 8 and to firmly connect the rod 7 to the transducer 3, since otherwise the transducer 3 with the needle would have a unwanted tilting movement would perform. In this case, the needle with the spherical face is practically at the end of a pendulum. However, there is only a maximum amplitude of I now

ίο vorjjesehen ist, kann die Pendelbewegung unberücksichtigt bleiben, zumal wenn die Stange 7 Line ausreichende Länge besitzt. Der Aufnehmer I ist aiii einer Messerschneide 12 eines Bockes 13 gelagert. Die Messerschneide greift in eine prismatische Aus-ίο is provided, the pendulum motion can be disregarded stay, especially if the rod 7 line is sufficient Owns length. The transducer I is aiii a knife edge 12 of a bracket 13 is mounted. The knife edge engages in a prismatic

nehmung des Aufnehmers 1 ein und dient bei Flächenkontaklprüfungeu zur planparallelen Einstellung der beiden Prüflinge 2 und 4. Wird an Stelle eines Rohres 4 mit planer Stirnfläche ein liegender Zylinder, der mit dem Prüfling 2 in Linicnkonlakt steht, oder eine Nadel mit kugeliger Stirnfläche \erwendet, so muß um eine Kippbeweguiit aus/uschalter, der Aufnehmer 1 fixiert werden. Das Druckübertragungsgesiänge 14 /u dem Magneten 5 eilolgt wie die Durchführung des Gestänges IO durch eine in eine Ausnehmung des umschließenden Gehäusestakes the transducer 1 and is used for the plane-parallel adjustment of the two test objects 2 and 4 in the case of surface contact testing. so the sensor 1 must be fixed by one tilting movement off / off switch. The pressure transmission line 14 / u follows the magnet 5 like the implementation of the linkage IO through a recess in the enclosing housing

15 eingebaute Membran 16. Die Membranen 11 und15 built-in membrane 16. The membranes 11 and

16 bewirken einen völlig luftdichten Abschluß der in dem Gehäuse liegenden Teile des Gerätes. Die16 cause a completely airtight seal of the parts of the device located in the housing. the

. Membranen sind vorzugsweise dünne Metallscheiben, die mit ihren inneren Rändern in die Gestänge 10 bzw. 14 und mit ihren äußeren Rändern in die Wandung des Gehäuses luftdicht eingelassen sind Als Antrieb des den Aufnehmer 3 tragenden Gestänges 10 in der Achsrichtung dieses Gestänges dient eine Tauchspule 17, welche im Magnetfeld eines Gleichstrommagneten 18 schwingt und ihre Schwingbewegung über eine Dehnungsmeßstreeke 19 auf das Gestänge 10 überträgt. Diese Dehniingsmeßstrecke besteht aus einem dünnwandigen Metallrohr.. Membranes are preferably thin metal disks with their inner edges in the rods 10 or 14 and are embedded airtight with their outer edges in the wall of the housing As a drive for the rod 10 carrying the transducer 3 in the axial direction of this rod a plunger coil 17 is used, which oscillates in the magnetic field of a direct current magnet 18 and its Oscillating movement is transmitted to the linkage 10 via a strain gauge 19. This Dehniingsmeßabschnitt consists of a thin-walled metal tube.

auf dessen Mantelfläche Widerstandsmeßstreifen aufgeklebt sind. Durch die Reibung zwischen ikn Prüflingen 2 und 4 werden die Widerstandsmeßstreifen bei der hin- und hergehenden Bewegung der Tauchspule 17 abwechselnd gestaucht und gedehnt.Resistance measuring strips are glued to its outer surface. As a result of the friction between the test objects 2 and 4, the resistance measuring strips are alternately compressed and stretched during the reciprocating movement of the plunger coil 17.

wobei sie ihren Widerstandswert verändern. Es ist daher mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen möglich, die Reibkräfte zwischen den beiden Prüfungen zu messen und beispielsweise synchronisiert mit der Sinusbewegung der zu vergleichenden Bewegung auf einen Kathodenstrahloszillographcn abzubilden. Es kann dann die Reibkraft an jeder beliebigen Stelle der Sinusk'irven abgelesen werden. Bei Verwendung eines Tonfrequenzgencrators 20 über einen Verstärker 21 steht ein sehr weiter Bereich an Tesifrequenzcn Zur Verfügung, Außer reinen Sinussen« inuunuen kann z. B. eine Rechteckschwingung oder ein bestimmtes Programm von einem Bandgerät 22 eingespeist werden. Ein weiterer Vorteil des Tauchspulcnantriebrs ist seine relativ große Elastizität:whereby they change their resistance value. It is therefore possible with the help of the strain gauges to measure the frictional forces between the two tests and, for example, synchronized with the To map the sinusoidal motion of the motion to be compared on a cathode ray oscilloscope. It the frictional force can then be read at any point on the sinus curves. Using an audio frequency generator 20 via an amplifier 21 has a very wide range of frequency frequencies Available, except for pure sines «inuunuen can e.g. B. a square wave or a certain Program can be fed in from a tape device 22. Another advantage of the moving coil drive is its relatively large elasticity:

Eine Sinusschwingung z. B. wird besonders an den Umkehrpunkten, bei denen die Gleitgcschwindigkeii auf Null abfällt, je nach Beschaffenheit des zu prüfenden Stoffes verzerrt. Um diese Vorgänge beobachten zu können, ist es jedoch nötig, die Sehwingbewegung des Gestänges 10 durch einen Meßaufnehnier 23, der in zahlreichen Ausführungen bekannt ist. auf einem Kathodenstrahloszillographen sichtbar zu machen. Mit dieser Einrichtung kannA sine wave z. B. is especially at the turning points where the Gleitgcschwindigkeii drops to zero, distorted depending on the nature of the substance to be tested. To observe these processes To be able to, however, it is necessary to monitor the swinging movement of the rod 10 by a measuring transducer 23, which is known in numerous designs. on a cathode ray oscilloscope to make visible. With this facility can

auch die Kontrolle der gewünschten Amplitude erfolgen, sofern die !'-Ablenkung des Oszillographen entsprechend geeicht wurde. Eine weitere Aussage der Prüfmaschine ist die Ermittlung der Tragfähigkeit eines Schmierfilmes unter Schwingbesvegung, da bei Überschreitung des Druckaufnahmevermögens dieses Filmes durch Erhöhung des Anpreßdruckes mittels des Magneten S die Schwingbewegung des Gestänges 10 und damit des Prüflings 4 durch eintretenden Mctallkontakt "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 üllnung 27, die sonst luftdicht geschlossen ist, können verschiedene Gase eingeleitet werden.the desired amplitude can also be checked, provided that the! '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 oscillation, there when the pressure absorption capacity of this film is exceeded by increasing the contact pressure by means of the magnet S, the oscillating movement of the rod 10 and thus of the test object 4 by entering Mctallkontakt "is inhibited, which can be observed on the oscillogram. Temperature and moisture in the housing 15 can be detected by instruments 25 and 26 with appropriate sensors be determined. Various gases be initiated.

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

Diese Antriebsart gestattet z. B. das »Nachfahren« einer Schwingungsanalysc, was besonders für Werkstofluntcrsuchungen von Bedeutung ist. Auf das Band des Bandgerätes 22 aufgezeichnete Schwingungsbilder von Maschinen, Fahrzeugteilen ίο usw. können eingespeist werden.This type of drive allows z. B. the "tracing" of a vibration analysis, which is special is important for material investigations. Recorded on the tape of tape device 22 Vibration patterns from machines, vehicle parts ίο etc. can be fed in.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung läßt eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten mit variablen Parametern zu, so daß die Entstehungsbedingungen von Schwingungsreibverschlciß bcssci zu erforschen sind und viele Praxisfälle auf der Prüfstand übertragen werden können.The test device according to the invention allows a large number of possible combinations with variable Parameters so that the conditions of generation of Schwingungsreibverschlciß bcssci are to be researched and many practical cases can be transferred to the test bench.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Execution to induce friction / wipe test objects oscillating relative to one another, including a stationary ?! Transducer for a first test object, one that is movably arranged with respect to the first transducer Transducer for a / wide test object, which is in contact with the first test object. a strength device, which on the / wide transducer in the sense of a pinch of the / wide Test object acts against the first test object and an osciliation drive. which the / wide Transducer set in oscillation movement. and / was in one of the judges; the force effectuiiu in the wes. 1! Borrowed vertical direction, characterized by the combination of the characteristics known per se

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

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

c) the Kraltgerät \ S) and the oscillation drive (17, 18 * via a power transmission rod (14, 7) or a drive transmission rod (10) are connected to your second transducer (3) which rod (7, 14, 10) through each a Fülmingsuiul 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) is a transmission member contains, which is connected to a cutting edge bearing (8 or 9) at both ends Share is connected.

4. device nac! "· One of claims I. to 3, characterized in that the transducer (1) carrying the first test item (2) a cutting edge (12) running in the direction of the vibrations is mounted, which in a engages prismatic slot of the transducer.

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

6. Device according to claims i to 5, characterized in that a direct current lifting magnet (5) is provided as the power device, its Voltage via a control transformer (6) is variable.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the oscillation drive (17, 18) comprises an outside of the housing i ', ir {cordered plunger coil which is in the magnetic field a DC magnet (18) oscillates.

8 pin direction according to claims I to 7. characterized in that for the runemlui Monitoring of the wear process during frictional operation on the anchoring surface: · mmHSgestänge (lO) a strain gauge (I'm is provided whose change in resistance :, by a measuring device, e.g. B. a Kalhodenstru! ! oscilloaraphs (24).

y device according to claim H. dudun '· characterized in that the drive transmission linkage (JO) influences a per se known measuring transducer (23) which measures the amplitude of the vibrations and is in turn connected to the measuring device.