DE2361349A1

DE2361349A1 - Vorrichtung zur ermittlung der schwingfestigkeit harter prueflinge

Info

Publication number: DE2361349A1
Application number: DE2361349A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Ing Mueller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-12-08
Filing date: 1973-12-08
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2361349C3; DE2361349B2

Description

VOLK SWAGEJW ERK
Aktiengesellschaft
3180 Wölfsburg

"Unsere Zeichen: E 1599
1702-pt-hu-sa

Torrichtung zur Ermittlung der Sohwingfestiffkeit harter Prüflinge

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Schwingfestigkeit in Richtung einer Achse sehwingungsbeanspruchter harter Prüflinge rait Einspannung des jeweiligen Prüflings zwischen einer ersten und einer zweiten Masse, die Relativschwingungen zulassend gelagert sind, sowie mit zumindest einem eine Elektromagnetanordnung und einen Magnetanker enthaltenden Schwingungserzeuger.

Bei einer "bekannten Anordnung dieser Art ist die zweite Mas-se über Vorspannfedern an der ersten --Masse gehalten; die erste Masse trägt ferner die Elektromagnetanordnung, und der zugehörige Magnetanker befindet sich an der zweiten Masse., Bei einem derartigen Schnellpulsator ist also im Betrieb die jeweilige Größe des Spalts zwischen der Elektromagnetanordnung und dem Magnetanker gegeben durch die Steife des Prüflings, d.h. _: die von der Elektromagnetanordnung aufzubringende Erregerkraft ist bei harten Prüflingen groß, während die Wegamplitude des Magnetankers klein ist. Demgemäß braucht man starke Schwingungs-

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erzeuger, deren Schwingwege aber nicht ausgenutzt werden. Die umgekehrten Anforderungen liegen "bei weichen Prüflingen vor, so daß diese in der Regel mit der Anordnung nicht geprüft werden können, weil sie zu große Schwingungswege des Magnetankers "bedingen.

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Torrichtung der eingangs genannten Art zur Ermittlung der Schwingfestigkeit speziell harter Prüflinge, worunter Prüflinge mit maximalen Dehnungswerten in der Größenordnung von 10 mm verstanden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Yorrichtung dieser Art zu schaffen, in der die Eigenschaften des Schwingungserzeugers, also die Erregungskraft und die Wegamplitude des Magnetankers, optimal ausgenutzt werden. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroniagnetanordnung starr an einer der beiden Massen gehalten ist und der Magnetanker als dritte Masse über eine Federanordnung an der einen Masse gehalten ist und daß der Schwingungserzeuger im Hinblick auf die Erzeugung der notwendigen Erregungskraft ausgelegt ist.

Bei der Erfindung erfolgt also durch Vermeidung einer direkten starren Kopplung des Prüflings sowohl mit der Elektromagnetanordnung als auch mit dem Magnetanker eine Art Transformation der jeweiligen Last- und Verformungsamplitude des Prüflings auf die entsprechenden Verhältnisse des Schwingungserzeugers, nämlich seine jeweilige Erregungskraft und die jeweilige Wegamplitude seines Magnetankers. Da der Schwingungserzeuger nur im Hinblick auf die Nachlieferung der zum Einleiten und Unterhalten der Schwingung am Prüfling erforderlichen Energie, nicht aber nach einem bestimmten Schwingungsweg bemessen ist, kann man schwächere Elektromagnetanordnungen ver-

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wenden und wesentlich höhere Prüffrequenzen und damit kürzere Prüfzeiten erreichen.

Besonders zweckmäßig für diöse Transformationswirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber die Einhaltung der Bedingung, daß die Eigenfrequenzen der verschiedenen schwingungsfähigen Anordnungen zumindest ungefähr gleich groß gewählt sind. .

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von insgesamt drei Massen "beschränkt; vielmehr kann beispielsweise eine vierte Masse dadurch gewonnen werden, daß an .der anderen der beiden Massen eine weitere Elektromagnetanordnung eines weiteren Schwingungserzeugers starr gehalten ist und der zugehörige weitere Magnetanker als vierte Masse über eine weitere Federanordnung an der anderen Masse gehalten ist, daß ferner bei der bevorzugten Auslegung die Eigenfrequenzen der durch die Massen, den Prüfling und die Federanordnungen gebildeten schwingungsfähigen Systeme zumindest ungefähr gleich groß gewählt sind, und daß auch der weitere Schwingungserzeuger im Hinblick auf die Erzeugung der notwendigen Erregungskraft ausgelegt ist. Bei dieser beidseitigen Schwingungserzeugung des Prüflings hat man zu beiden Seiten desselben also praktisch gleich aufgebaute Massensysteme.

Zur Erzielung hoher Prüffrequenzen und damit kurzer Prüfzeiten empfiehlt es sich, die Federanordnung und/oder die weitere Federanordnung durch eine Membranfeder zu bilden, die zentral den Magnetanker hält. Dieses Bauelement besitzt eine für

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hohe Frequenzen besonders günstige Verteilung der Masse und der Elastizität in radialer Sichtung.

Besonders kompakt im Aufbau ist eine sich dadurch auszeichnende Ausführungsform der Erfindung, daß die eine und/oder die andere Masse eine die dritte "bzw. vierte Masse nebst Federanordnung bzw. weiterer Federanordnung einschließende Form besitzt mit die dritte bzw. vierte Masse mit Abstand zwischen sich einschließenden Partien, die die Elektromagnetanordnung bzw. die weitere Elektromagnetanordnung halten.

Figur 1 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, eine Ausführungsform der Erfindung als Dreimassen-Schwinger, während Figur 2 das Ersatzschaltbild dieser Anordnung wiedergibt. Es handelt sich um eine Torrichtung,, mit der Prüffrequenzen von etwa 1000 Hz erreichbar sind.

Auf dem Fundament 1 sind über die Gummilager 2 und 3 unmittelbar die eine Masse 4 und die zweite Masse 5 gelagert, die mittels an sich bekannter Einspannungen den Prüfling 6 zwischen sich halten. Die erste Masse 4 ist, wie aus Figur 1 unmittelbar ersichtlich, durch Verschrauben aus den beiden Teilmassen 4' und 4" zusammengesetzt, die so geformt sind, daß sie dann den Hohlraum 7 zwischen sich einschließen. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Masse 4 rotationssymmetrisch bezüglich der Achse 8 aufgebaut, so daß es sich bei dem Baum 7 um einen echten Hohlraum handelt. Zwischen den beiden Teilmassen 4' und 4" ist mit ihrem äußeren Rand die Tellerfeder 9 eingespannt, die in ihrem zentralen Bereich den Magnetanker 10 eines Schwingungserzeugers trägt, der ferner die Elektromagnetanordnung 11·, 11" besitzt. Während also die Elektromagnetanordnung 11', 11" starr mit den Teil-

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massen 4¹ "bzw, 4" der einen Masse 4 gehalten ist, erfolgt die Verbindung zwischen dem die dritte Masse bildenden Magnetanker 10 und der Masse 4 über die Tellerfeder 9. DemgemäB besteht keine starre Kopplung zwischen den drei Massen 4» 5 ¹U-Hd 10, sondern nur über Federn, und es erfolgt eine Transformation der Last- und Verformungsamplitude des in Richtung der Achse schwingungsbeanspruehten Prüflings 6 auf die entsprechenden Eigenschaften des Schwingungserzeugers 10, 11', 11",

Figur 2 zeigt die in diesem Ausführungsbeispiel vorhandenen beiden Schwingungssysteme S1 und S2, wobei M1 die Masse der durch das Teil 5 in Figur 1 zusammen mit einem Anteil des Prüflings 6 gebildeten Konfiguration, C12 die Steife des Prüflings 6, M2 die Masse des Körpers 4 einschließlich eines Teils des Prüflings 6, M3 die - kleine - Masse des Magnetankers 10 und C23 die Federsteife der Tellerfeder 9 bedeuten. Die optimale zweckmäßige Abstimmungsbedingung für dieses System lauteti

Cig C12

M1 ⁺ M2 " " M2 ⁺ M5

Während also die Masse 4 in Figur 1 gleichsam als Schwingkopf ausgebildet ist, dient die Masse 5-gleichsam als Meßkopf, indem sie den Beschleunigungsfühler 12 aufnimmt.

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Claims

ANSPRÜCHE

'S.) Vorrichtung zur Ermittlung der Schwingfestigkeit in Richtung einer Achse schwingungsbeanspruchter harter Prüflinge mit Einspannung des jeweiligen Prüflings zwischen einer ersten und einer zweiten Masse, die Relativschwingungen zulassend gelagert sind, sowie mit zumindest einem eine Elektromagnetanordnung und einen Magnetanker enthaltenden Schwingungserzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnung (11', 11") starr an einer der beiden Massen (4» 5) gehalten ist und der Magnetanker (1O) als dritte Masse über eine Federanordnung (9) a-n der einen Masse (4) gehalten ist, und daß der Schwingungserzeuger (10, 11*, 11") im Hinblick auf die Erzeugung der notwendigen Erregungskraft ausgelegt ist..
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der anderen der beiden Massen (4» 5) eine weitere Elektromagnetanordnung eines weiteren Schwingungserzeugers starr gehalten ist und der zugehörige weitere Magnetanker als vierte Masse über eine weitere Federanordnung an der anderen Masse (5) gehalten ist und daß auch der weitere Schwingungserzeuger im Einblick auf die Erzeugung der notwendigen Erregungskraft ausgelegt ist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung und/oder die weitere Federanordnung eine Membranfeder (9) enthält, die zentral den Magnetanker (1O) bzw. den weiteren Magnetanker hält.

4· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (4) und/oder die andere (5) Masse eine die dritte (1O) bzw. die vierte Masse nebst

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Federanordnung (9) "bzw. weiterer Federanordnung einschließende Form "besitzt mit die dritte (1O) "bzw. vierte Masse mit Abstand zwischen sich einschließenden Partien, die die Elektromagnetanordnung (11 ', 11") "bzw. die weitere Elektromagnetanordnung halten.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzen der durch die Massen (4j 5» 1O),den Prüfling (6) und die Federanordnung (9) gebildeten schwingungsfähigen Systeme (SI, S2) zumindest ungefähr gleich groß gewählt sind.

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