DE2006092A1

DE2006092A1 - Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen

Info

Publication number: DE2006092A1
Application number: DE19702006092
Authority: DE
Inventors: Helmut 2800 Bremen Grüneberg
Original assignee: AVIAT GmbH
Current assignee: AVIAT GmbH
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1971-08-19
Also published as: DE2006092B2; GB1326586A; FR2080476A5; DE2006092C3; US3727456A

Description

AVIATEST · Diissoldorr, den l6, Januar 1970

Düsseldorf 1
Postfach 1412

Akte A 101

Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung; ' von hydraulischen Bauelementen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen, wie sie insbesondere bei Luft- und Raumfahrtgeräten, aber auch in der übrigen Industrie Verwendung finden. Die Größe des zum Prüfen erforderlichen Druckstoßes in Form einer Druck-Zeit-Funktion kann aus den jeweiligen PrüfVorschriften der Bauelemente entnommen werden. ,

Bei den bekannten Prüfvorrichtungen werden mechanischhydraulische Bauelemente verwendet, bei denen geeignet ausgebildete Kurvenscheiben bei Rotation ihre Ungleichförmigkeit auf einen Hydraulikzylinder und die so erzeugten Driickunterschiede auf ein nachgeschaltetes zu prüfendes Bauelement übertragen. Bei gewünschte r Ve rand e rung * de r Druck-Z eit-Funktlon ist ein Auswechseln der Kurvenscheibe notwendig. Ungleichförmigkeiten, in Form von Druckniveauabweichungen, die eine Korrektur notwendig machen, erfordern ein mechanisches Nachstellen und damit eine ständige Überwachung der Prüfeinrichtung während der Prüfung. Außerdem ist durch den meist voluminiösen Bau und die Beschleunigung größerer Massen die installierte Leistung notwendigerweise groß. Weiterhin wirkt sich der hohe Verschleiß, der an der Kurvenscheibe durch die Berührung mit dem Kolben des llydraulikzylInders auftritt, ungünstig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen mit schneller und einfacher Anpassbarkeit gegenüber allen gestellten Anforderungen, mit

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einer größeren Gleichmäßigkeit der Prüfung, mit geringerem Verschleiß, mit kleinerem Energiebedarf, geringerer Störanfälligkeit, kleinerer Rauweise und geringerem Kostenaufwand.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mittels eines Funktionsgenerators, der aus einem an sich bekannten, periodisch eine geringe elektrische Spannung mit geringer Frequenz erzeugenden Rechteckgenerator und einem diesem nachgeschalteten Funktionswandler besteht, in welchem durch Eingabe des vom Rechteckgenerator erzeugten Impulses ein einer abklingenden Sinusfunktion entsprechender Impuls erzeugt wird, welcher als Soll-Wert in das elektro-hydraulische Servoventil eingegeben wird, sowie mittels einer dem Servoventil nachgeschalteten, auf den Prüfling einwirkenden Druckeinrichtung und einem von der Druckeinrichtung mit gleichem Druck beaufschlagten Druckaufnehmer, wobei der am Druckaufnehmer gemessene Druck in einen elektrischen Impuls umgewandelt und als Ist-Wert in das Servoventil zurückgeführt wird.

Durch die Verwendung und erfindungsgemäße Anordnung der elektronischen Bauteile zur Erzeugung der Druck-Zeit-Kurve und die elektro-hydraulische Soll-Ist-Vert-Vergleichsschaltung wird sowohl eine gleichbleibende Kurvenform über ein lange Prüfperiode gewährleistet als auch schnellstes Einstellen einer jeden anderen gewünschten Kurvenform ermöglicht. Ein Verschleiß wie bei mechanisch-hydraulischen Bauelementen tritt bei elektronischen Bauteilen nicht ein, so daß jede Kurvenform jederzeit exakt reproduzierbar ist. Die Abmessungen der elektronischen Bauteile sind um ein vielfaches kleiner als die entsprechender mechanischhydraulischer Elemente; außerdem sind elektronische Bauelemente wesentlich preisgünstiger.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem Servoentil ein Suminierverstärker vorgeschaltet. Dieser Sümralerverstiirlcer dient dazu, die für die Betätigung des Servoventils notwendige Leistung aufzubringen. Ihm werden außer dem Soll-Wert aus dem Impulsgeber auch der tatsächliche Ist-Wert zugeführt, die zu einem Signal für die Ansteuerung des Servoventils verarbeitet werden. Es erfolgt also eine kontinuierliche, selbsttätige Nachregelung auf den einmal einge stellten Soll-Wert.

TJm die minimalen SpannungsSchwankungen, die am Druck-■ aufnehmer beim Betrieb der Anlage entstehen, in eine für die Soll-Ist-Wcrt-Vergleichsschaltung auswertbare Größe umzuwandeln, sind erfindungsgemäß dem Druckaufnehmer ein oder mehrere Verstärker nachgeschaltet. Die Größe des Ist-Wertes wird somit in eine dem Soll-Wert adäquate Größe umgewandelt, da nur so ein unverfälschtes Ergebnis erzielt wird.

Um eine solche Anlage auch ohne dauernde Kontrolle arbeiten lassen zu können, wird erfindungsgemäß die vom Druckaufnehnier erzeugte Impulsstoßkurve durch ein Registriergerät aufgezeichnet. Hierdur.ch kann nach erfolgter Festigkeits- und Lebensdauerprüfung der hydraulischen Bauelemente sowohl kontrolliert werden, ob die vorgeschriebenen" Prüfbedingungen eingehalten wurden, als auch der Nachweis der durchgeführten Prüfung erbracht werden.

Im nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch erläutert:

Ein an einer Spannungsquelle S angeschlossener, an sich bekannter H-C-Generator list mit einem

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elektronischen, in seinem Aufbau ebenfalls an sich "bekannten Funktionsbildner 2 verbunden, der seinerseits über einen handelsüblichen Sucimierverstärker 3 und ein Servoventil k mit einem Arbeitszylinder 5 in Verbindung steht. In diesem Arbeitszylinder 5 ist ein Kolben 6 verschiebbar gelagert, der den-Arbeitszylinder in die Druckräurae a und b unterteilt. Am Kolben 6 befindet sich eine Kolbenstange 7, an derem freien Ende ein Kolben S angebracht ist, der in einem Zylinder 9 geführt wird. Vor dem Kolben \ 8 im Zylinder 9 befindet sich der Druckraum c, an dem ein Prüfling 10 und ein Druckaufnehmer 11, der hydraulische Druckstöße in elektrische Impulse umwandelt, angeschlossen sind. Über einen TF- oder anderen geeigneten Verstärker 12 und ggfs. einen weiteren, an sich bekannten Anpassungsverstärker ist der Druckaufnehmer 11 mit dom Summierverstärker 3 verbunden. Gleichzeitig ist zwischen Verstärker 12 und Summierverstärker 3 ein Registriergerät Ik angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Der R-C-Generator 1 erzeugt eine geringe rechteckförmige Spannung. Durch dieses Rechtecksignal wird im Funktionsbildner 2 die gewünschte Druck-Zeit-Kurve in Form einer Spannungs-Zeit-Funktion erzeugt, deren Größe unterhalb des Funktionsbildners beispielsweise dargestellt ist und die dem Summierverstärker 3 eingegeben wird.

Das Ausgangssignal des Summierverstärkers dient als Eingangssignal der Servoeinheit. Je nach Polarität dieser Spannung steuert das Servoventil h das Druckb'l einer hydraulischen Versorgungseinhoit in dip Druckräume a oder b des Arbeitszylinders 5. Bei Druckaufbau

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in der Kanuner a wirkt auf den Kolben eine Kraft aus Kolbenfläche mal Druck. Diese Kraft bewirkt, daß sich im Druckraum c des zweiten Zylinders 9, entsprechend seiner zugehörigen Kolbenfläche ein bestimmter Druck einstellt. Dieser Druck wirkt unmittelbar auf den Prüfling 10. Der am Zylinder 9 angeschlossene Druckaufnehmer 11 setzt den im Druckraum c herrschenden Druck in eine elektrische Spannung um und führt diese über den TF-Verstärker und den Anpassungsverstärker 13 auf den Summierverstärker zurück, in dem ein Soll-Ist-ttert-Vergleich stattfindet.

Änderungen der Prüf-Belastungskurve sind durch Veränderung der Spannungs-Zeit-Funktion schnell und einfach am Funktionsbildner 2 einstellbar. Veränderungen der Druckspitzen sind durch Veränderungen der Verstärkungsfaktoren des Summierverstärkers 3 sowie des Anpassungsverstärkers 13 ebenfalls auf einfache Weise möglich.

Zur Kontrolle und Dokumentation wird der erzeugte Druckverlauf im Registriergerät Ik₁ dessen Aufbau ebenfalls von an sieh bekannter Art ist, festgehalten.

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Claims

AVIATEST Düsseldorf, den 30.9.1970 Postfach Akte A 101 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen, bestehend aus einem periodisch eine Druck-Zeit-Kurve erzeugenden Impulsgeber, der über ein Servoventil eine nachgeschaltete Druckeinrichtung betätigt, die den erzeugten Druck auf einen Prüfling überträgt und gleichzeitig über eineSoll-Ist-Wert-Vergleichsschaltung selbsttätig nachregelt, gekennzeichnet durch einen Funktionsgenerator, der aus einem an sich bekannten, periodisch eine geringe elektrische Spannung mit geringer Frequenz erzeugenden Rechteckgenerator (l) und einem diesem nachgeschalteten Funktionswandler (2) besteht, in welchem durch Eingabe des vom Rechteckgenerator (l) erzeugten Impulses ein einer abklingenden Sinusfunktion entsprechender Impuls erzeugt wird, welcher als Soll-Wert in das elektro-hydraulische Servoventil (k) eingegeben wird, sowie durch eine dem Servoventil (k) nachgeschaltete, auf den Prüfling (lO) einwirkende Druckeinrichtung (9) und einem von der Druckeinrichtung mit gleichem Druck beaufschlagten Druckaufnehmer (ll), wobei der am Druckaufnehmer (ll) gemessene Druck in einen elektrischen Impuls umgewandelt und als Ist-Wert in das Servoventil (k) zurückgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Servoventil (k) ein Summierverstärker (3) vorgeschaltet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k c η η ζ e i c h η e t , .daß dem Drucltaufnehmer (IJ.) ein oder mehrere Ycrstärlcer (12, 13) nachgeschaltet sind. -

^i. Vori'ichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet,- daß die vom Druckaufnehmer (li.) erzeugte Impulsstoßluirve durch ein Registriergerät (Vi) aufgezeichnet Av'

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