DE2301443B2 - Bearing for a piston rod in a hydraulic loading cylinder - Google Patents

Bearing for a piston rod in a hydraulic loading cylinder

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DE2301443B2 DE19732301443 DE2301443A DE2301443B2 DE 2301443 B2 DE2301443 B2 DE 2301443B2 DE 19732301443 DE19732301443 DE 19732301443 DE 2301443 A DE2301443 A DE 2301443A DE 2301443 B2 DE2301443 B2 DE 2301443B2
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Description

Lagerung für eine Kolbenstange in einem hydraulischen Belastungszylinder.Storage for a piston rod in a hydraulic Loading cylinder.

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine hin- und herbewegbare Kolbenstange in einem hydraulischen Belastungszylinder für dynamische und statische Belastungen von Werkstoffproben oder Bauteilen.The invention relates to a mounting for a reciprocating piston rod in a hydraulic one Load cylinder for dynamic and static loads on material samples or components.

lei derartigen Lagerungen können, insbesondere bei Verbiegung der Werkstoffproben, an der Kolbenstange hohe Seitenkräfte auftreten, die die Kolbenstange durchbiegen. Dadurch kann es zu einem Anliegen der Kolbenstange an den Lagern bzw. zu einem Anliegen des Kolbens am Zylinder kommen, was zum Fressen «nd damit zu einer Zerstörung der Lagerung bzw. des Belastungszylinders sowie gegebenenfalls der Prüfmaschine führt.lei such bearings can, especially with Bending of the material samples, high lateral forces occur on the piston rod, which affect the piston rod bend. This can cause the piston rod to rest against the bearings or to rest of the piston on the cylinder come what to seize This leads to the destruction of the bearing or the loading cylinder and possibly the testing machine leads.

Bekannt sind Lagerungen, bei denen die Lager eine Winkeleinstellung der gelagerten Teile zulassen (DT-PS 8 49 336. OE-PS 1 75 428). Diese Lager sind für drehende Bewegungen, nicht jedoch für hin- und hergehende Bewegungen geeignet. Mit einer solchen Lagerung würde beispielsweise bei der Durchbiegung einer Kolbenstange der Kolben an den Zylinderwänden zum Anliegen kommen.Bearings are known in which the bearings allow the angle of the stored parts to be adjusted (DT-PS 8 49 336. OE-PS 1 75 428). These bearings are for rotating movements, but not for reciprocating movements Movements suitable. Such a storage would, for example, when a The piston rod of the piston come to rest against the cylinder walls.

Weilerhin bekannt ist eine Lagerung der Stange eines Schubkolbens mit die Kolbenstange dichtend umschließenden Buchsen, bei der fertigungstechnische Toleranzen beim Zusammenbau der Einrichtung ausgeglichen werden können (DT-OS 19 27 753). Bei dieser Lagerung führen jedoch in Betrieb auftretende Durchbiegungen der Kolbenstange zu Kantenpressungen an den Lagern und/oder zum Anliegen des Kolbens an der Zylinderwand.Weilerhin is known to support the rod of a thrust piston with a sealingly surrounding the piston rod Sockets, compensated for manufacturing tolerances when assembling the device (DT-OS 19 27 753). With this storage, however, deflections occur during operation of the piston rod to edge pressures on the bearings and / or to the piston resting against the Cylinder wall.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Ausschaltung oder Verminderung der Reibungskräfte zwischen Kolben lind Zylinder einer hydraulischen Prüfmaschine unter Belastung bekannt (US-PS 30 15 315). Bei dieser Vorrichtung wird zur Vermeidung von Reibung in den Spalträumen zwischen Kolben und Zylinder bzw. zwisehen Kolbenstange und Lagern ein statischer Druck aufgebaut. Bei Durchbiegung der Kolbenslange werden jedoch auch bei dieser Vorrichtung Kantenpressungen an den Lagern und/oder das Anliegen des Kolbens an den Zylinderwänden nicht vermiedeaFurthermore, there is a device for eliminating or reducing the frictional forces between pistons Lind cylinder of a hydraulic testing machine under load known (US-PS 30 15 315). With this device is used to avoid friction in the gaps between piston and cylinder or between Static pressure built up on the piston rod and bearings. If the piston is bent, length however, even with this device, edge pressures on the bearings and / or the contact of the piston Do not avoid the cylinder walls a

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerung, insbesondere eine reibungsarme hydrostatische Lagerung für die Kolbenstange in einem hydraulischen Belastungszylinder zu schaffen, die die Aufnahme hoher Querkräfte, die beispielsw eise durch Werkstoffpro ben in die Kolbenstange eingeleitet werden, ermöglicht Kantenpressungen an der Lagerung durch Anpassung an die Durchbiegung der Kolbenstange vermeidet und die Durchbiegung der Kolbenstange in der Weise beeinflußt, daß der Kolben nicht an der Wand des Belastungszylinders zum Anliegen kommt.The object of the present invention is to provide a storage in particular a low-friction hydrostatic bearing for the piston rod in a hydraulic one To create load cylinders that absorb high transverse forces, for example through material pro ben introduced into the piston rod, allows Avoids edge pressure on the bearing by adapting to the deflection of the piston rod and affects the deflection of the piston rod such that the piston does not hit the wall of the loading cylinder comes to the point.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem dem Kraftangriffspunkt an der Kolbenstange zugewandten Lager ein elastisch nachgiebiges, zum Kraftangriffspunkt an der Kolbenstange hin axial versetztes Lager vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved in that, in addition to the force application point The bearing facing the piston rod is an elastically flexible bearing towards the point of application of force on the piston rod axially offset bearing is provided.

Eine Lagerung nach dem Grundgedanken der Erfindung paßt sich durch die Nachgiebigkeit des elastischen Lagers der Durchbiegung der Kolbenstange an. Dabei kann das elastische Lager unter der Wirkung von Querkräften sowohl seitlich ausweichen als auch einen Winkel zur ursprünglichen Einstellung im unbelasteten Zustand einnehmen. Auf diese Weise wird es möglich, wesentlich höhere Querkräfte aufzunehmen als be. einem einfachen Lager, wobei schädliche Kantenpressungen, die sich bei herkömmlichen Lagerungen ergeben können, vermieden werden. Die Elastiziät der Verbindung zwischen den beiden Lagern kann der Elastizität der kolbenstange angepaßt werden. Das elastische Verbindungsglied kann dabei in seiner Federkennung so ausgeführt werden, daß eine optimale Gestaltung der Lagerung (z. B. Lagerbelastung der beiden Lager, Auslenkung und Winkellage des elastischen Lagers, Durchbiegung der Kolbenstange) möglich ist.A storage according to the basic concept of the invention adapts to the deflection of the piston rod due to the resilience of the elastic bearing. Under the effect of transverse forces, the elastic bearing can both give way to the side and also assume an angle to the original setting in the unloaded state. In this way, it is possible to absorb significantly higher transverse forces than be. a simple bearing, whereby damaging edge pressures, which can result with conventional bearings, are avoided. The elasticity of the connection between the two bearings can be adapted to the elasticity of the piston rod. The elastic connection member can be designed in its spring characteristic so that an optimal design of the bearing (z. B. bearing load of the two bearings, deflection and angular position of the elastic bearing, deflection of the piston rod) is possible.

Durch die Lagerung nach der Erfindung ergibt sich weiterhin eine vorteilhafte Verringerung der Durchbiegung der Kolbenstange und damit eine kleinere Abweichung der Biegelinie von der Zylinderlängsachse sowohl innerhalb als auch außerhalb des Belastungszylinders. Die Biegelinie der Kolbenstange wird innerhalb des Belastungszylinders nahezu eine Gerade. Es besteht damit nicht die Gefahr, daß der auf der Kolben stange sitzende Kolben an der Wand des Belastungszylinders zum Anliegen kommt. Daher sind engere Spalte zwischen Kolben und Zylinderwand möglich oder es sind keine oder weniger nachgiebige Dichtungen notwendig. The storage according to the invention also results in an advantageous reduction in deflection the piston rod and thus a smaller deviation of the bending line from the longitudinal axis of the cylinder inside as well as outside the loading cylinder. The bending line of the piston rod is inside of the loading cylinder is almost a straight line. There is thus no risk of the on the piston rod seated piston comes to rest on the wall of the loading cylinder. Hence there are narrower gaps possible between piston and cylinder wall or no or less flexible seals are necessary.

Die Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand wird auf ein Minimum herabgesetzt (nur Flüssigkeitsreibung. Ausschaltung der Mischreibung und der trokkenen Reibung), was besonders vorteilhaft ist bei schnellaufenden, geregelten Belastungszylindern mit ständiger Umkehr der Bewegungsrichtung. Darüber hinaus tritt an Kolben. Zylindern und Lagern kein Ver schleiß auf, so daß die Lagerung nach der Erfindung auch für Daueruntersuchungen besonders geeignet ist.The friction between piston and cylinder wall is reduced to a minimum (only fluid friction. Elimination of mixed friction and dry friction Friction), which is particularly advantageous in the case of high-speed, regulated load cylinders with constant reversal of the direction of movement. It also occurs on pistons. Cylinders and bearings no ver wear on, so that the storage according to the invention is particularly suitable for long-term investigations.

Eine Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das zusätzliche Lager über eine Biegerohr feder elastisch mit dem Belastungszylinder verbunden ist. Eine solche Feder bietet sich im vorliegenden Anwendungsfall beispielsweise aus Gründen der einfachen Herstellung an.One embodiment of the invention results from that the additional bearing is elastically connected to the loading cylinder via a flexible tube is. Such a spring is available in the present application, for example, for reasons of simplicity Manufacture on.

Die Lagerung nach der Erfindung kann auch so ausgeführt werden, daß das zusätzliche Lager über eine Membran elastisch mit dem Belastungszylinder verbunden ist. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß dasThe storage according to the invention can also be carried out so that the additional camp has a The membrane is elastically connected to the loading cylinder. Furthermore, it can be useful that the

am Belastungszylinder angebaute Lager als starres Lager ausgeführt istThe bearing attached to the loading cylinder is designed as a rigid bearing

In den Zeichnungen sind schematisch Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt Es zeigt In the drawings, exemplary embodiments of the inventive concept are shown schematically

F i g. 1 einen Zylinder mit einem zusätzlichen, über eine Biegerohrfeder elastisch mit dem Zylinder verbundenen Lager,F i g. 1 a cylinder with an additional, over a flexible tube spring bearing elastically connected to the cylinder,

F i g. 2 einen Zylinder, bei dem das zusätzliche Lager über eine Membran elastisch mit dem Zylinder verbunden ist ίοF i g. 2 a cylinder in which the additional bearing is elastically connected to the cylinder via a membrane is ίο

In dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel wird ein Kolben I und eine Kolbenstange 2 in einem Zylinder 3 in hier nicht dargestellter Weise bewegt Die Kolbe istange 2 ist auf der einen Seite in einem hydrostatischen Lager 4 ge.'ägert Obwohl prinzipiell zur Lagerung der Kolbenstange jedes Lager, z. B. eine Gleitlagerung, verwendet werden kann, sind in den Ausführungsbeispielen nur hydrostatische Lager gezeigt, da diese zur Aufnahme hoher Querkräfte besonders geeignet sind. Eine weiterer Vorteil hydrostatischer Lager ist es, daß Kolben und Kolbenstange nur in Öl laufen und daher reine Viskositätsreibung auftritt, wodurch auch in den Umkehrpunkten ein Auftreten der erheblich höheren Haftreibung vermieden wird. Auf der anderen Seite des Kolbens t läuft die Kolbenstange 2 in einem hydrostatisehen Lager 5a und in einem zusätzlichen hydrostatischen Lager 5b, das über eine Biegerohrfeder 6 mit dem Zylinder 3 verbunden istIn the one shown in FIG. 1 shown example, a piston I and a piston rod 2 is moved in a cylinder 3 in a manner not shown here. The piston rod 2 is ge.'ägert on one side in a hydrostatic bearing 4. B. a plain bearing can be used, only hydrostatic bearings are shown in the exemplary embodiments, since these are particularly suitable for absorbing high transverse forces. Another advantage of hydrostatic bearings is that the piston and piston rod only run in oil and therefore pure viscosity friction occurs, which also prevents the considerably higher static friction from occurring at the reversal points. On the other side of the piston t, the piston rod 2 runs in a hydrostatic bearing 5a and in an additional hydrostatic bearing 5b, which is connected to the cylinder 3 via a flexible tube spring 6

Die Lagerung hat eine Doppel-Funktion. Wird die Kolbenstange 2 durch an der Werkstoffprobe auftretende Seitenkräfte durchgebogen, so kann sich das Lager 56 durch elastische Verformung der Biegerohrfeder 6 der Biegelinie der Kolbenstange anpassen. Auf diese Weise wird die Querkraft-Aufnahmefähigkeit der Lager 5a und 56 erheb'ich erhöbt. Darüber hinaus wird die Biegelinie der Kolbenstange so beeinflußt, daß sie innerhalb des Zylinders nahezu eine Gerade wird und dadurch den Kolben 1 nicht an der Wand des Zylinders 3 zum Anliegen kommt Die Elastizität des Biegerohrs und der Kolbenstange müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß bei Belastung der Kolbenstange 2 durch Querkräfte die Neigung und Durchbiegung beidtr übereinstimmen.Storage has a dual function. If the piston rod 2 occurs on the material sample If lateral forces are deflected, the bearing 56 can be resiliently deformed by elastic deformation of the flexible tube spring 6 adjust to the bending line of the piston rod. In this way, the lateral force absorption capacity of the bearing 5a and 56 increased considerably. In addition, the bending line of the piston rod is so influenced that they almost a straight line becomes within the cylinder and thus the piston 1 is not on the wall of the cylinder 3 comes into play The elasticity of the bending tube and the piston rod must be coordinated with one another be that when the piston rod 2 is loaded by transverse forces, the inclination and deflection both to match.

In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist der Kolben 1 mit hydrostatisch gelagerten Dichtringen 10 versehen und im Zylinder 3 geführt. Der Zylinder 3 ist mit einem Membranlager 51 ausgerüstet Das Lager besteht aus den hydrostatischen Lagern 56 und 5c. Das Membranlager 51 ist über eine elastische Membran 11 mit einem Teil 20 des Zylinders 3 verbunden. Damit •sich das Membranlager 51 der Kolbenstange 2 angleichen kann, muß die Membran 11 so ausgelegt sein, daß eine der Durchbiegung der Kolbenstange 2 proportionale Auslenkung des Membranlagers 51 erfolgt Die Drehbewegung dieses Membranlagers wird durch ein Kräftepaar, das in den beiden parallelen hydrostatischen Lagertaschen 13 bzw. 14 entsteht, eingeleitet. Die Abdichtung des Membranlagers 51 gegen den Innendruck des Zylinders 3 erfolgt durch einen hydrostatisch gelagerten Dichtring 12.In the embodiment of FIG. 2 is the piston 1 provided with hydrostatically mounted sealing rings 10 and guided in the cylinder 3. The cylinder 3 is with equipped with a diaphragm bearing 51. The bearing consists of the hydrostatic bearings 56 and 5c. That Diaphragm bearing 51 is connected to part 20 of cylinder 3 via an elastic diaphragm 11. In order to • the diaphragm bearing 51 can match the piston rod 2, the diaphragm 11 must be designed so that a deflection of the diaphragm bearing 51 proportional to the deflection of the piston rod 2 takes place The rotary movement of this diaphragm bearing is caused by a couple of forces that act in the two parallel hydrostatic Storage pockets 13 or 14 is created, initiated. The sealing of the diaphragm bearing 51 against the internal pressure of the cylinder 3 takes place through a hydrostatically mounted sealing ring 12.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lagerung für eine hin- und herbewegbare Kolbenstange in einem hydraulischen Belastungszylin- S der für statische und dynamische Belastungen von Werkstoff proben oder Bauteiles, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem dem Kraftangriffspunkt an der Kolbenstange zugewandten Lager (5a) ein elastisch nachgiebiges, zum Kraftangriffspunkt an der Kolbenstange (2) hin axial versetztes Lager (5b) vorgesehen ist1. Storage for a reciprocating piston rod in a hydraulic loading cylinder S samples for static and dynamic loads of material or component, characterized in that in addition to the point of application of force on the piston rod facing bearing (5a) an elastically resilient, for Force application point on the piston rod (2) axially offset bearing (5b) is provided 2. Lagerung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (56) über eine Biegerohrfeder (6) elastisch mit dem Pelastungszylinder (3) verbunden ist2. Storage according to claim 1, characterized in that that the additional bearing (56) is elastic with the load cylinder via a flexible tube spring (6) (3) is connected 1 Lagerung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet daß das zusätzliche Lager (5b) über eine Membran (It) elastisch mit dem Belastungszylinder (3) verbunden ist1 bearing according to claim I. characterized in that the additional bearing (5b ) is elastically connected to the loading cylinder (3) via a membrane (It) 4. Lagerung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet daß das am Belastungszylinder (3) angebaute Lager (5a) als starres Lager ausgeführt ist.4. Storage according to claim J, characterized that the bearing (5a) attached to the loading cylinder (3) is designed as a rigid bearing.
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DE2725434A1 (en) * 1976-07-30 1978-02-02 Singer Co HYDRAULIC WORK CYLINDER

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