DE2361349B2 - Vorrichtung zur Ermittlung der Schwingfestigkeit harter Prüflinge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 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, dessen Elektromagnetanordnung starr an einer der beiden Massen gehalten ist.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist die zweite Masse 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 Schwingungserzeuger, 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 Vorrichtung 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 Vorrichtung 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 der Magnetanker als dritte Masse über eine Federanordnung an der einen Masse gehallen ist.

25

30

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 verwenden und wesentlich höhere Prüffrequenzen und damit kürzere Prüfzeiten erreichen.

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

Die DE-PS 9 67 039 beschreibt eine Schwingungsanordnung ganz anderer Gattung als die Erfindung, nämlich ein Rüttel- oder Klopfgerät, beispielsweise für Förderrohre. Dort befindet sich in einem topfförmigen Gehäuse umd am Boden desselben starr befestigt ein Elektromagnet, dem ein zusammen mit einer Zusatzmasse über Blattfedern am Gehäuserand eingespannter Anker gegenübersteht; die Zusatzmasse dient zur Einleitung der Schwingungen in eine mit diesen zu beaufschlagende Wand oder dergleichen. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Rüttel- oder Klopfgeräts ist der Anker über eine Blattfeder, d. h. federnd, an der Zusatzmasse gehalten. Infolge der grundsätzlich anderen Gattung des Gegenstandes dieser Patentschrift sagt diese verständlicherweise nichts aus die relativen Lagen von Massen und Prüfling in einer Vorrichtung zur Ermittlung der Schwingfestigkeit harter Prüflinge.

Entsprechendes gilt für die DE-AS 12 03510, die einen elektromagnetischen Schwingungserreger mit zwei unter Verwendung von Schraubfedern als Energiespeicher und von Blattfedern als Schwingungsführungen gegeneinander schwingende Massen enthält.

Bei der aus »Schweizer Archiv«, Juli 1971, Seite 230 ff., bekannten Ermüdungsprüfmaschinen nach dem Vollresonanzprinzip ist der Anker mit der Hauptmasse fest verbunden. Zur Übertragung einer statischen Komponente zusätzlich zur Wechsellast liegt gleichsam parallel zu den Anker mit der Hauptmasse verbindenden Säulen eine Feder, auf die sich zur Erzeugung der statischen Komponente die Stirnseite einer Kugelspindel legt, die dann eine Ausnehmung in dem Anker durchsetzt. Ein wesentlicher Unterschied der Erfindung gegenüber dieser bekannten Konstruktion ist die dort vorhandene starre Verbindung zwischen Anker und Masse.

Die Verwendung von Tellerfedern im Rahmen schwingungsfähiger Gebilde, nämlich bei einem elektromagnetischen Vibrator, ist aus der DE-PS 11 11 863 für sich bekannt. Diese bekannte Konstruktion enthält nur zwei gegeneinander schwingende Massen.

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

Auf dem Fundament 1 sind über die Gummilager 2 und 1 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 F i g. 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 Raum 7 um einen echten Hohlraum handelt Zwischen den beiden ι ο 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 Elektromagnetahordnung 1Γ, 11" besitzt. Während also die Elektromagnetanordnung 11', 11" starr mit den Teilmassen 4' 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. Demgemäß besteht keine starre Kopplung zwischen den drei Massen 4, 5 und 10, sondern nur über Federn, und es erfolgt eine Transformation der Last- und Verformungsampliuide des in Richtung der Achse 8 schwingungsbeanspruchten Prüflings 6 auf die entsprechenden Eigenschaften des Schwingungserzeugers 10,11', 11".

Fig.2 zeigt die in diesem Ausführungsbeispie! vorhandenen beiden Schwingungssysteme 51 und 52, wobei Mi die Masse der durch das Teil 5 in Fig. 1 zusammen mit einem Anteil des Prüflings 6 gebildeten Konfiguration, C12 die Steife des Prüflings 6, M 2 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 lautet:

C12

Ml

cn

~ Ml

C 23

Ml

C 23

M3

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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, dessen Elektromagnetanordnung starr an einer der beiden Massen gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (10) als dritte Masse über eine Federanordnung (9) an der einen Masse (4) gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzen der durch die Massen (4, 5, JO) den Prüfling (6) und die Federanordnung (9) gebildeten schwingungsfähigen Systeme (Si, 52) zumindest ungefähr gleich groß gewählt sind.