DE2020396C - Schockprufmaschme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schockprüfmaschine mit Amboß, Falltisch und dazwischen angeordneter Stoßimpulsform-Garnitur, deren aiii Tisch angebrachter Teil einen mit kompressiblem Medium gefüllten Zylinder und einen den Zylinder in zwei Räume unterteilenden Kolben mit Kolbenstange aufweist, wobei in beiden Räumen in der Ausgangstellung ein vorgegebener, vorzugsweise gleicher Druck herrscht und beide Räume über einen ein normalerweise geschlossenes Sperrorgan aufweisenden Kanal verbunden sind.

Mit Hilfe von Schockprüfmaschinen werden Werkstücke, die auf dem Falltisch angeordnet sind, Stoßbelastungen ausgesetzt. Es gibt verschiedene Stoßimpulsformen, insbesondere die Halbsinusform, die Rechteck- oder Trapezform und die Sägezahnform. Außerdem können sich die Stoßimpulse nach Amplitude und Zeit unterscheiden. Um die jeweils gc wünschten Stoßimpuls-Kenngrößen wählen zu können, bedient man sich zwischen Falltisch und Amboß angeordneter, auswechselbarer oder verstellbarer Garnituren. Zur Erzeugung von Halbsinusstößen wurden

M früher Druckkissen aus elastischem Material verwendet, die eine im wesentlichen gerade Federkennlinie haben. Durch Änderung der Fallhöhe und durch Austausch der Druckkissen kann man die Werte der Halbsinusstöße ändern. Eine kontinuierliche Änderung der Stoßzeit ist nicht möglich; die Änderung kann nur in den durch die vorhandenen Garnituren vorgegebenen Weise erfolgen. Für Rechteck und Sägezahnstöße wiesen die Garnituren zylindrische bzw. kegelige Bleikörper auf, die jeweils nur einmal benutzt werden konnten.

Es ist eine Schockprüfmaschine der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der durch das Zusammenwirken eines elastischen Ambosses und einer durch Druckgas belasteten Zylindereinrichtung wahlweise Halbsinusstöße, Rechteckstöße, Trapezoidstöße, Dreieckstöße usw., nicht aber Sägezahnstöße, erzeugt werden können. Zu diesem Zweck ist der Raum oberhalb und unterhalb des Kolbens mit Druckgas gefüllt, wobei die Drücke mit Hilfe eines Regelgerätes je für sich eingestellt werden. Für langdauernde Rechteckimpulse sind die beiden Zylinder räume über eine Drosselleitung miteinander verbunden.

Zur Erzeugung von Sägezahnstößen hat man auch

err schon eine zweiteilige Garnitur benutzt. Diese bestand einerseits aus elastischen Druckkissen und andererseits aus einer mit Druckgas gefüllten Kammer. Diese war mit einem Ventil verschlossen, dessen Schaft mit dem Druckpolster derart zusammenwirkte,

6! daß beim Überschreiten eines vorgegebenen Drucks das Ventil öffnet und das Druckgas aus dem Raum freigibt, so daß der Druckanstieg plötzlich unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schockprüfmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die außer den üblichen Stoßen, wie Halbsinusstoß und Rechteckstoß, auf einfache Weise auch Sägezahnstöße zu erzeugen gestattet. _:

Diese Aufgabe wird erfinduigsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal als Druckausgleichskanal ausgelegt ist und das Sperrorgan nach Durchlaufen eines vorgegebenen Kolbenweges öffnet.

Bei dieser Konstruktion sind die beiden Zylinderräume über einen Druckausgleichskanal verbunden, also einen Kanal ^verhältnismäßig großen Querschnitts, der bein· Öffnen des Sperrorgans den auf den Kolben wirkenden Differenzdruck sehr rasch auf NuU sinken läßt Das Sperrorgan selbst wird nach π Durchlaufen eines vorgegebenen Kolbenweges geöffnet so daß ein definierter Öffnungszeitpunkt gegeben ist Der Ausgangsdruck in den beiden Zylinderräunten bestimmt die Steilheit der Anstiegsflanke des Sägezahnstoßes, der zurückzulegende Kolbenweg bestimmt seine Dauer. Damit sind die Daten des Sägezahnes allein durch die Falltisch-Anordnung definiert.

Vorzugsweise öffnet der Kolben das Sperrorgan direki mechanisch. Dies erlaubt eine genaue Festlegung der Stoßdauer und einen sehr einfachen Aufbau der Anordnung. Insbesondere kann der Zylinderumfang eine ringförmige Erweiterung haben, die eine größere Höhe als der Kolben aufweist und mit einer vom Kolben übersteuerten Freigabekante versehen ist. Sobald die in Bewegungsrichtung des Kolbens hintere Kante die Freigabekante überschreitet, bildet die ringförmige Erweiterung den geöffneten Druckausgleichskanal. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die KoI benstange ein Ventil im Ausgleichskanal öffnet.

Statt dessen kann das Sperrorgan auch vom M Druck im oberen Zylinderraum, der vom Kolbenweg abhängig ist, steuerbar sein. Auch in diesem Zusam menhang lassen sich sehr einfache Konstruktionen an geben. Beispielsweise kann das Sperrorgan in Abhän gigkeit von der Druckdifferenz zwischen den beiden -to Zylinderräumen öffnen. Der Druckausgleichskanai mit Sperrorgan kann sogar im Kolben angeordnet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Einstellvorrichtung vorgesehen, mit der die Ausgangsstellung des Kolbens im Zylinder veränderbar ist. Hiermit kann der Kolbenweg festgelegt werden, nach welchem der Druckausgleichskanal öffnen soll, insbesondere also der Abstand zwischen der Kolbenkante und der Freigabekante. Auf diese Weise ist daher die hj Dauer des Stoßimpulses einstellbar. Mi* Vorzug kann die Einstellvorrichtung ein axial am Zylinder verstellbares Widerlager und ein am Kolben befestigtes Widerlager aufweisen, die über eine Feder in einer eine gemeinsame Drehung ermöglichenden Weise verbunden sind.

In weiterer Ausgestaltung können beide Räume über eine gemeinsame, ein einstellbares Reduzierventil aufweisende Verbindungsleitung an eine Quelle für ein unter Druck stehendes Medium angeschlossen sein. Die gemeinsame Verbindungsleitung mit nur einer Einstellvorrichtung ergibt einen billigen Aufbau, erleichtert den Anschluß an die mit dem Falltisch bewegliche Garnitur und erleichtert es. den Sägezahn stoß beim Druck Null beginnen zu lassen. Als Druck- 6i quelle kommt beispielsweise eine normale Stickstoff-Flasche in Betracht.

Die gemeinsame Verbindungsleitung erlaubt es ferner, sehr einfache Anschlüsse der beiden Zylinderräume vorzunehmen. So kann die gemeinsame Verbindungsleitung über je eine Anschlußleitung zu den beiden Räumen führen und ta der Anschlußleitung des oberen Zylinderraums kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Damit ist sichergestellt, daß die möglicherweise sehr hohen Drücke im oberen Zylinderraum nicht auf die gemeinsame Verbindungsleitung übertragen werden. Es kamt 'daher eine Verbindungsleitung mit begrenzter Druckfestigkeit verwendet werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform mündet die gemeinsame Verbindungsleitung in einen der Zylinderräume und der Kolben gleitet mit geringem Spiel im Zylinder. Über das Spiel tritt im Ruhezustand ein Druckausgleich auf. Umgekehrt ist diese Verbindung wegen der kurzen Stoßzeit für die Stoßbildung unschädlich. Eine Dichtung am Kolbenumfang kann entfallen.

Mit besonderem Vorteil ist der Kolben beidseitig mit einer Kolbenstange versehen und geführt. Die Kolbenstange sorgt dafür, daß die beiden belasteten Kolbenflächen etwa gleich groß sind, so daß tatsächlich in der Ausgangsstellung die Differenzkraft gleich Null ist. Damit ergibt sich ein sehr sauberer Sägezahnstoß. Außerdem wird der Kolben genau zentriscn gehalten, wodurch jegliche Reibung im Zylinder verhindert werden kann. Ferner ist eine mühelose Verstellung des Kolbens auch unter hoher Druckbelastung möglich. Insbesondere ist diese Konstruktion günstig, wenn eine Einstellvorrichtung mit einer Kolben und Zylinder verbindenden Feder benutzt wird.

Des weiteren kann der untere Zylinderraum wahl weise über ein Absperrventil mit der gemeinsamen Verbindungsleitung und über ein Verschlußorgan mit der Atmosphäre verbirdbar sein. Auf diese Weise kann mit der gleichen Vorrichtung auch ein Rechteckstoß erzeugt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Schockprüfmaschine,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Stoßimpulsform-Garnitur,

F i g. 3 in einem Diagramm die auf den Kolben wirkende Kraft in Abhängigkeit vom Kolbenweg und

F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Garnitur.

Die Schockprüfmaschine der Fig. 1 weist einen Maschinenrahmen 1 auf. der einen Amboß 2 trägt. Dieser kann beispielsweise durch einen Stahlblock mit einer dünnen Schaumstoff-Deckschicht gebildet sein. Auf zwei Führungsstangen 3 und 4 ist ein Falltisch 5 verschiebbar gehalten. Der Falltisch ist an einen doppelten Seilzug 6 ankuppelbar, der von einem nicht veranschaulichten Motor in einer oberen Traverse 7 betätigt wird. Auf dem Falltisch 5 kann ein Prüfstück 8 angeordnet werden. Unten am Tisch 5 befindet sich eine Garnitur 9 zur Formung der Stoßimpulse, die in Fig. 2 näher veranschaulicht ist.

Neben dem Rahmen 1 ist eine Flasche 10 angeordnet, die Gas, z. B. Stickstoff, unter hohem Druck enthält. Dieses Gas kann über ein kontinuierlich einstellbares Reduzierventil 11 und eine Vcrbindungsleitung 12 zur Garnitur 9 geleitet werden. Der jeweils wirksame Druck läßt sich an einem Anzeigegerät. 45 ablesen.

5 ^ 6

Die Garnitur 9 besitzt einen Zylinder 13, der Stirn- oben verstellt, daß nach einem vorgegebenen Kolbenseitig durch einen Deckel 14 abgeschlossen ist, und weg die Unterkante 30 die Freigabekante 29 übersteuan dessen Boden 15 sich ein Hals 16 mit Gewinde ert. Dann bildet die ringförmige Erweiterung 28 einen 17 anschließt. Im Zylinderinnenraum 18 ist ein KoI- Druckausgleichskanal, über den sich die Werte P₀ ben 19 axial verschiebbar, dessen Kolbenstange aus 5 und P_v sofort angleichen. Der Kolben 19 steht wieeinem oberen, im Deckel 14. geführten Abschnitt 20 der unter der Belastung Null, und es ergibt sich die und aus einem unteren, im Hals 16 geführten Ab- gewünschte Sägezahnform. Durch Änderung des Ausschnitt 21 besteht. Der untere Abschnitt trägt ein gangsdrucks, der Kolben-Ausgangslage und/oder der Widerlager 22. Auf dem Gewinde 17 ist ein Widerla- Fallhöhe lassen sich beliebige Sägezahnformen erzieger 23 verschraubbar. Beide Widerlager sind durch io len.

eine Feder 24 miteinander derart verbunden, daß die Wenn ein Rechteckstoß erzeugt werden soll, bleibt

Widerlager 22 und 23, die Feder 24 und der Kolben das Absperrventil 36 geschlossen, und das Verschluß

19 gemeinsam verschraubbar sind, so daß sich der organ 38 wird geöffnet. Dann wird Druckgas in den

Kolben 19 in einer Ausgangsstellung befindet, die im oberen Zylinderraum 26 unter einem vorgegebenen

wesentlichen durch die axiale Stellung des Widerla- π Druck eingeführt. Dieser Druck preßt den Kolben 19

gers 23 bestimmt ist. gegen den Anschlag 31 und damit gegen die Dich

Der Kolben 19 gleitet mit Spiel 25 im Zylinder 13. tung 32. Trifft nun das Widerlager 22 auf den

Er unterteilt den Innenraum 18 in einen oberen Amboß 2. so steht der Kolben 19 unter einer starken

Raum 26 und einen unteren Raum 27. Der Zylinder- Belastung, da im unteren Raum 27 Atmosphären

innenraum besitzt eine ringförmige Erweiterung 28 io druck herrscht. Infolgedessen hat der Stoß eine steile

mit einer Freigabekante 29, die vom Kolben 19 und Vorderflanke. Der Kolben 19 wird nur geringfügig

insbesondere von dessen Unterkante 30 übersteuert nach oben gedrückt, so daß sich der Gegendruck

wird. Am unteren Ende des Zylinders findet sich ein kaum ändert. Das gleich gilt für die Rückbewegung

Anschlag 31 für den Kolben und ein Dichtring 32. des Kolbens, so daß auch eine steile Rückflanke des

Die Verbindungsleitung 12 teilt sich in eine 25 Stoßes vorhanden ist.

Anschlußleitung 33 mit Rückschlagventil 34 für den Durch eine Erhöhung des Druckes P₀ kann die

oberen Zylinderraum 26 und in eine Anschiußleilung Amplitude des Rechteckstoßes und durch eine Ande-

35 mit Absperrventil 36 für den unteren Zylinder- rung der Fallhöhe die Stoßzeit geändert werden,

raum 27 auf. Von der letztgenannten Anschlußleitung In Fig. 4 ist eine ähnliche Konstruktion schema-

35 zweigt hinter dem Ventil 36 eine ins Freie mün- 5o tisch veranschaulicht, wobei für gleiche Teile die glei-

dende Leitung 37 mit einem Verschlußorgan 38 ab. chen Bezugszeichen gewählt sind. Die Anschlußlei

Mit dieser Konstruktion ergibt sich die folgende Be- tung 35 ist fortgefallen. Der untere Zylinderraum 27 triebsweise: Das Absperrventil 36 wird geöffnet und wird hierbei über die Anschlußleitung 33, den oberen mit Hilfe des Reduzierventils 11. ein bestimmter Zylinderraum 26 und das Spiel 25 zwischen Zylinder Druck in der gemeinsamen Verbindungsleitung 12 ein 35 13 und Kolben 19 mit dem Ausgangsdruck gefüllt. gestellt Gas mit diesem Druck strömt dann sowohl Der Kolben 19 ist aus dünnerem Material ausgebilin den oberen Zylinderraum 26 als auch in den unte det und hat an der Unterseite Vertiefungen, die zum ren Zylinderraum 27. Alsdann wird das Absperrven unteren Zylinderraum 27 gehören. Die zur Bildung til 36 wieder geschlossen. Der Falltisch 5 wird in die eines Rechteckstoßes erforderlichen Mittel sind der gewünschte Höhe gebracht und dann für den freien 40 Anschaulichkeit halber fortgelassen.
FaH freigegeben. Bei Aufprall des Widerlagers 22 auf Zwischen dem oberen Zylinderraum 26 und dem dem Amboß 2 beginnt sich der Kolben 19 zu ver- unteren Zylinderraum 27 verläuft eine Druckaus schieben. Dabei wird der Druck P₀ im oberen Raum gleichsleitung 39 mit einem Ventil 40. Dieses wird 26 adiabatisch erhöht und der Druck P_v im unteren von einem Steuerelement 41 geöffnet, das. wie die Im Raum 27 adiabatisch erniedrigt Auf den Kolben 19 45 pulsleitungen 42 und 43 zeigen, vom Druck P₀ und wirkt daher die Druckdifferenz P_K - P₀ — P_v. Be- vom Druck P₁₁ beeinflußt wird, insbesondere durch trachtet man in Fig. 3 die mit dem Index »1« be- die Differenz beider Drücke. Mit Hilfe eines Einstell zeichneten Druckwerte, so erkennt man, daß über gliedes 44 läßt sich die gewünschte Druckdifferenz den Kolbenweg s zumindest bis zum Arbeitspunkt s_a ändern. Sobald daher der Kolben 19 so weit verscho die Kennlinie P_x, von Null beginnend nahezu linear 50 ben ist, daß P₀ — P_L den eingestellten Sollwert überansteigt Ändert man den Ausgangsdruck mit Hilfe schreitet, öffnet das Ventil 40, und es erfolgt ein des Reduzierventils 11, beispielsweise auf die mit Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Kolbens dem Index »2« bezeichneten Werte, so ergeben sich 19, so daß sich ein Sägezahnstoß ergibt,
wieder adiabatische Kurven, aber mit einem geänder- Ein erheblicher Vorteil der Erfindung liegt darin, ten Verlauf, so daß sich für die Kolbenbelastung die 55 daß man in allen Fällen mit der gleichen Stoßimpuls-Kehnlinie P_a einstellt: Die pneumatische Feder ist ■ Garnitur 9 auskommt und diese unmittelbar mit dem »steifer« geworden; ihre Kennlinie beginnt aber wie- Amboß 2 oder mit einer einfachen Unterlage zusamder im Nullpunkt menarbeiten lassen kann. Es soll aber nicht ausge-

Es ergeben sich daher Halbsinusstöße, deren Stoß schlossen sein, daß auch auf dem Amboß 2 noch ein

zeit durch Änderung des Ausgangsdrucks beeinflußt 6o elastisches Element o. dgl. angeordnet ist

werden kann. Die Amplitude der Halbsinusstöße läßt Der Kanal 39 mit Ventil 40 kann auch im Kolben

sich durch die Fallhöhe ändern. 19 untergebracht sein. Die Verriegelung bzw. Einstei-

Zur Erzeugung eines Sägezahnstoßes wird der KoI- lung des Ventils kann beispielsweise mit Hufe des obe-

ben 19 mit Hufe des Widerlagers 23 so weit nach ren Abschnitts 20 der Kolbenstange erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schockprüfmaschine mit Amboß, Falltisch und dazwischen angeordneter Stoßimpulsform-Garnitur, deren am Tisch angebrachter Teil einen mil kompressiblem Medium gefüllten Zylinder und einen den Zylinder in zwei Räume unterteilenden Kolben mit Kolbenstange aufweist, wobei in beiden Räumen in der Ausgangsstellung ein vorgegebener, vorzugsweise gleicher Druck herrscht und beide Räume über einen ein normalerweise geschlossenes Sperrorgan aufweisenden Kanal verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal als Druckausgleichskanal (28;39) ausgelegt ist und das Sperrorgan (29;40) nach Durchlaufen eines vorgegebenen Kolben weges öffnet.

2. Schockprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (29) vom Kolben (19) direkt mechanisch geöffnet wird,

3. Schockprüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderumfang eine ringförmige Erweiterung (28) hat, die eine grc ßere Höhe als der Kolben (19) aufweist und mit einer vom Kolben übersteuerten Freigabekante (29) versehen ist.

4. Schockprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (40) vom Druck im oberen Zylinderraum (26), der vom Kolbenweg abhängig ist, steuerbar ist.

5. Schockprüfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (40) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderräumen (26, 27) öffnet.

6. Schockprüfmaschine nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichskanal mit Sperrorgan im Kolben angeordnet ist.

7. Schockprüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung (22, 23, 24), mit der die Ausgangsstellung des Kolbens (19) im Zylinder (13) veränderbar ist.

8. Schockprüfmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung ein axial am Zylinder verstellbares Widerlager (23) und ein am Kolben befestigtes Widerlager (22) aufweist, die über eine Feder (24) in einer eine gemeinsame Drehung ermöglichenden Weise verbunden sind.

9. Schockprüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Räume (26, 27) über eine gemeinsame, ein einstellbares Reduzierventil (11) aufweisende Verbindungsleitung (12) an eine Quelle (10) für ein unter Druck stehendes Medium angeschlossen sind.

10. Schockprüfmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Verbindungsleitung (12) über je eine Anschlußleitung (33, 35) zu den beiden Räumen (26, 27) führt und in der Anschlußleitung (33) des oberen Zylinderraumes (26) ein Rückschlagventil vorgesehen ist.

11. Schockprüfmaschine nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Verbindungsleitung (33) in einen der Räume (26) mündet und der Kolben (19) mit geringem Spiel (25) im Zylinder (13) gleitet.

12. Schockprüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dei Kolben (19) beidseitig mit einer Kolbenstange (20, 21) versehen und geführt ist

13. Schockprüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Zylinderraum (27), wahl weise über ein Absperrventil (36) mit der gemeinsamen Verbindungsleitung (12) und über ein Verschlußorgan (38) mit der Atmosphäre verbindbar ist