DE2428104C3

DE2428104C3 - Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine

Info

Publication number: DE2428104C3
Application number: DE19742428104
Authority: DE
Inventors: Jan 6100 Darmstadt Brezina
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1981-03-12
Also published as: JPS50160091A; DE2428104B2; DE2428104A1; JPS533273B2; GB1504153A

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine, insbesondere einer Resonanzprüfmaschine, mit Belastungseinrichtung und Ein spannvorrichtung für den Prüfling sowie Maschinenrahmen oder Maschinenbett.

Bei horizontal arbeitenden Prüfmaschinen entstehen im Betrieb oft erhebliche Reaktionskräfte oder Schwingungen am Maschinenrahmen oder Maschinenbett. Dies trifft insbesondere für die sogenannten Resonanzprüfmaschinen oder Schwingprüfmaschinen zu, bei denen die Prüfkräfte dadurch er/eugt werden, daß ein Feder-Masse-System im Resonan/bereich /u Schwingungen angeregt wird. Eine .Schwingprüfmaschine kann als Zweimassenschwinger aufgefaßt werden. Die Massen der Antriebsteile wie /. B. Kolben des Belastungszylinders. Kolbenstange und Spannkopf am Kolben bilden die schwingende Masse und der gesamte Maschinenrahmen die Gegenmasse.

Wenn freie Massenkräfte oder Schwingungen von der Prüfmaschine auf das Fundament übertragen werden, können sich durch Fundamenterschütterungen Belästigungen und Störungen ergeben, zum Beispiel in benachbarten Arbeitsräumen. Darüber hinaus können Schäden an Gebäuden und Einrichtungen verursacht werden. Die Prüfmaschine muß daher so aufgestellt werden, daß die Schwingungsöbertragung auf das Fundament soweit wie möglich verhindert wird und damit Erschütterungen von Fundament und Umgebung ferngehalten werden.

Dazu wird die Prüfmaschine üblicherweise mit elastischen Zwischengliedern oder Schwingungsdämpfern auf dem Fundament befestigt oder es werden besondere schwingungsisolierte Fundamente vo-gesehen, auf denen die Maschine aufgestellt wird. Die ίο Isolierwirkung von elastischen Zwischenelementen ist jedoch oft nicht ausreichend. Daher ist meist ein zusätzliches, von den übrigen Gebäudefundamenten isoliertes und sehr schweres Maschinenfundament erforderlich. Solche schwingungsisolierten Maschinenftindamente erfordern einen erheblichen Bauaufwand und sind daher recht teuer. Bei großen Prüfmaschinen können sich durch die Schwingungsisolierung hohe zusätzliche Kosten ergeben. Trotzdem ist die Isoherwirkung nicht immer zufriedenstellend, da die für die Isolierung benutzten Federelemente nur begrenzte

Federwege in horizontaler Richtung haben und damit nicht die gewünschten niedrigen Eigenfrequenzen

ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die angege-

benen Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung für die Aufstellung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine zu schaffen, die Massenkräfte und Maschinenschwingungen vom Fundament feinhält und eine optimale Schwingungsisolierung ohne aufwendiges

Maschinenfundament ermöglicht, die einen geringen Bauaufwand erfordert und einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prüfmaschine in Pendelschwingen horizontal beweglich aufgehängt ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine bewirkt, daß die von der Maschine herrührenden Massenkräfte oder Schwingungen nicht direkt auf das Fundamen; übertragen werden können, da die Anordnung den horizon.!ten Schwingbewegungen des Maschinenrahmens praktisch keinen Widerstand entgegensetzt. Massenkräfte oder Schwingungen bewirken lediglich eine geringfügige Auslenkung der Prüfmaschine aus ihrer Mittellage. Die vom Fundament aufzunehmenden horizontalen Reaktions

4ϊ kräfte sind nahezu -iull. Eine besondere Schwingungs isolierung zwischen Maschine und Fundament oder ein schwingungsisoliertes Fundament ist daher nicht erforderlich.

Eine in Pendelschwingen horizontal beweglich

aufgehängte Prüfmaschine hat in Richtung der Prüfach se eine sehr niedrige Eigenfrequenz. Durch /weckmäßige Wahl der Pendellänge kann diese auf weniger als 0.¹) Hz herabgesetzt werden. Diese niedrige Eigenfrequenz ergibt eine optimale Schwingungsisolierung. die

sich mit den bisher bekannten Anordnungen nicht erreichen ließ.

Durch die Aufhängung in Pendelschwingen wird die Prüfmaschine nach Auslenk'-ng aus der Mittellage selbsttätig immer in die Mittelstellung zurückgeführt, ohne daß hierzu besondere Einrichtungen erforderlich sind. Die Aufhängung ergibt eine stabile Gleichgewichtslage. Die erfindungsgemäße Aufhängung läßt weiterhin eine Verformung des Maschinenrahmens bei Belastung durch Prüfkräfte zu und gleicht Wärmedehnungen des Maschinenrahmens aus.

Die Isolierwirkung der erfindungsgemäßen Anordnung kommt sowohl bei Schwingungsversuchen als auch bei Zerreißversuchen voll zur Geltung. Eine

besondere Schwingungsdämpfung des Meschinenrahmens ist nicht notwendig.

Die Pendelschwingen sind einfach und kompakt im Aufbau und damit billig in der Herstellung und erfordern keine aufwendigen Fundamentarbeiten. Das Maschinenfundcment braucht lediglich die statische Last der Prüfmaschine zu tragen. Bei großen Prüfmaschinen sind Pendelschwingen wesentlich preisgünstiger als ein schwinguugsisoliertes Maschinenfundament.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Pendelschwingen als Blattfedern oder als Längslenker mit Federgelenken ausgebildet sind. Diese Ausführung der Pendelschwingen ist reibungs,- verschleiß- und dämpfungsfrei und einfach herzustellen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu H sehen, daß der Energiebedarf für die Schwingungserregung durch die reibungs- und dämpfungsfreie Aufhängung gering bleibt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Pendelschwingen am Maschinenrahmen oder Maschinenbett und an den Fundamentabstutzungen drehbir gelagert. Durch die drehbare Lagerung wird erreicht, daß größere Auslenkungen des Maschinenrahmen möglich sind, ohne daß die Pendelschwingen oder die Federgelenke an den Schwingen verkrümmt werden. Außerdem wird durch die Lagerreibung die Pendelbewegung des Maschinenrahmens gedampft und rasch zum Abklingen gebracht, wenn beispielsweise bei Probenbruch große Pendelausschläge auftreten.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die drehbare Lagerung schwenkbare Lager (Pendellager, sphärische Lager) aufweist. Durch solche Lager werden J-'luch;~- tungsfehler der Drehachsen ausgeglichen. Darüber hinaus lassen diese Lager auch kleine Querbewegungen des Maschinenrahmens zu.

Wenn wenigstens eine drehbare Lagerung eine Vorrichtung zur Höheneinstellung besitzt, können auf einfache Weise Längenfehler der Pendelschwingen ausgeglichen werden.

F.ine Möglichkeit zur Dämpfung großer, nur selten beim Probenbruch auftretender Schwingungsausschläge des Maschinenrahmens oder Maschinei.betts ist dadurch gegeben, daß zwischen Maschinenrahmen oder Maschinenbett und den Fundamentabstüt/ungen in horizontaler Richtung beaufschlagbare Dämpfungsglied der angeordnet sind. Wenn diese Dämpfungsglieder feststellbar sind, können sie gleichzeitig als Verriegelungsglieder zwischen dem Maschinenrahmen und den Fundamentabstutzungen verwendet werden. Eine Verriegelung zwischen Rahmen und Abstützungen wird notwendig, wenn der Maschinenrahmen /ur Veränderung der Einspannlänge für unterschiedlich lange Proben verschoben wird. Die Dampfungsglieder werden vorzugsweise in .Schwingungsrichtung angeordnet. Eine Verriegelung kann auch quer zur Schwingungsrich- « lung vorgesehen werden.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen dargestellt und naher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. I Seitenriß einer horizontal arbeitenden Prüf- ω maschine mit Aufhängung in Pendelschwingen,

Fig. 2 Aufriß einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine mil Aufhängung in Pcndelschwingen,

F i g. 3 eine drehbar gelagerte Pendelschwinge.

In Fig. 1 und 2 sind die für die Erfindung wesentlichen Teile einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine schemalisch dargestellt. Ein 4-Säulenrahmen 1 verbindet eine Gegenmasse 2 mit einem auf dem Säulenrahmen verschiebbaren Querhaupt .1. Die Gegenmasse 2 und das Querhaupt 3 bilden zusammen mit dem 4-Säulenrahmen den Maschinenrahmen. Dieser Maschinenrahmen ist an der Gegenmasse 2 und am Querhaupt 3 in Pendelschwingen 4 horizontal beweglich aufgehängt. Die Pendelschwingen sind hierzu an ihrem unteren Ende in Halterungen 10 mit der Gegenmasse 2 und dem Querhaupt 3 verbunden. Das obere Ende der Pendelschwingen 4 ist in Halterungen 11 an Fundamentabstutzungen 5 befestigt. Diese sind über Führungsplatten 12, die im Fundament ]|3 eingelassen sind, mit dem Fundament verbunden. Die am Querhaupt befindlichen Fundamentabstutzungen 5 werden bei Verstellung des Querhauptes auf den Führungsplatten 12 verschoben.

Die Pendelschwingen können anstatt an Fundamentabstutzungen beispielsweise auch an einer Decke befestigt sein. Die Halterungen am Maschinenrahmen können in diesem Fall auch an der Oberseite des Rahmens angeordnet sein. Die Fundamentabstutzungen können auch fest mit dem Fundame·;, verbunden sein und verschiebbare Halterungen für die P.-ndelschwingen aufweisen.

Am Querhaupt 3 ist die Belastungseinrichtung mit einem Vorlastzylinder 6 und einem Wechse.'lastzylinder 7 angeorJnet. An den Zylindern sind weitere für den Betrieb der Maschine erforderliche Einrichtungen wie Steuerventile. Druckspeicher usw. angeordnet, die jedoch nicht dargestellt sind. Zwischen Querhaupt und Gegenmasse befindet sich der Einbauraum für Proben 8. Durch Verschieben des Querhauptes 3 kann dieser Raum unterschiedlichen Probenlängen angepaßt werden. Die Proben 8 werden in zwei Spannköpfen 9 gehalten. Ein Spannkopf ist mit der Kolbenstange des Vorlastzylinders 6 ur.ü der zweite mit dem Maschinenrahmen bzw. der Gi'genmasse verbunden. Die beiden Spannköpfe bilden zusammen die Einspannvorrichtung für die Proben. An den Spannköpfen können Kraftmeßeinrichtungen angeordnet sein, die nicht dargestellt »ind.

Die Pendelschwingen 4 können beispielsweise aus Blattfedern bestehen, die in den Halterungen 10 mit dem Mastninenrahmen (Gegenmasse 2 und Querhaupt 3) und in den Halterungen 11 mit den Fundamentabstutzungen 5 verschraubt sind. Es können jedoch au^h starre Lenker vorgesehen werden, die in den Halterungen 10 und 11 (Anlenkpunkten) elastisch, insbesondere auch drehelastisch gelagert sind, zum Beispiel durch drehelastische Lager, Federgelenke oder Kreuzfedergelenke. Ebenso können die Pendelschwingen aus beweglichen L enkern bestehen. Bei der Anordnung in Pendelschwingen wird im wesentl'chen das Prinzip einer bifilaren Aufhängung angewendet. Die Anzahl der Aufhängepunkte kann jedoch beliebig sein.

Fine Jer Aufhängung ähnliche horizontale Beweglichkeit einer Prüfmaschine läßt sich auch durch Lagerung auf Rollt 1 oder auf horizontal veichen Lufifedern oder durch schwimmende Bettung erreichen. Hierbei sind jedoch keine Rückstellkräfte vorhanden, die für eine horizcntale Fixierung des Maschinenrahmens sorgen, wenn nicht zusätzliche Rückstellelemente vorgesehen werden,

An den Fundamentabstutzungen 5 sind hydraulische Dämpfer 14 oder andere geeignete Dämpfer angeordnet, die große und nur selten auftretende Schwingungsausschläge des Maschinenrahmens z. B. bei Probenbruch dämpfen. Die Dämpfer 14 können auch als Verriegelungszylinder zwischen Maschinenrahmen und Fundamentabstutzungen verwendet werden. Die Verriegelung zwischen dem Querhaupt 3 bzw. der

Gegenmasse 2 und den Fundamentabstülzungen 5 ist notwendig, wenn das Querhaupt auf dem 4-Säulenrahmen verschoben werden soll. Hierzu werden die Dämpfer über Steuerventile 15 in geeigneter Weise mit Druckmittel beaufschlagt und damit festgestellt oder sie werden gegen vorher einzustellende Anschläge gefahren. Damit werden die Anlenkpunkte an Querhaupt und Gegenmasse mit den Fundamentabstlitzungen fest verbunden und das Querhaupt kann zusammen mit den Fundamenlabstützungen verfahren werden. Die Verriegelung kann auch quer zur Schwingungsrichtung erfolgen. Ebenso ist es möglich, an Stelle der hydraulischen Verriegelung mechanische Verriegelungsglieder vorzusehen. Die Steuerventile 15 können außer zur Steuerung der Verriegelung auch dazu verwendet werden, die Wirkung der Dämpfer 14 zu verändern.

In F i g. 3 ist die Ausführung einer drehbar gelagerten Pcridclschwipigc dargcsicüi. DiC- Anlenkpünkie für die Pendelschwinge am Querhaupt 3 und an der Fundamentabstiitzung 5 sind als Achsstummel 20 und 21 ausgebildet. An den Achsstummeln sind Traversen 22 und 23 drehbar gelagert. Die Traversen können auch eine andere als die dargestellte Form aufweisen. Mit den Traversen sind Blattfedern 24 und 25 verschraubi. An Stelle der Blattfedern können auch Blattfederpakete verwendet werden. Die Traversen und Blattfedern bilden zusammen die Pendelschwinge.

Die beiden Traversen 22 und 23 sind in selbsteinstellenden sphärischen Lagern auf den Achsstummeln 20 und 21 gelagert. Die selbsteinstellenden Lager können Wälzlager oder Gleitlager sein. Die Pendelschwingen lassen daher außer Längsbewegungen auch kleine Querbewegungen des Maschinenrahmens zu. Die Querbewegungen können durch Anschläge oder Dämpfer begrenzt werden.

Kleine Schwingungsausschläge des Maschinenrahmens bei hohen Schwingfrequenzen werden von den Federelementen aufgenommen, während die Lager in den Traversen in Ruhe bleiben. Bei großen Auslenkungen drehen sich die Traversen mit den Blattfedern wie starre Lenker in den Lagern am Maschinenrahmen und an den Fundamentabstützungen.

Der Ächsstummei i\ an der Hindamentabstützung 5 ist mit einem Exzenter versehen (nicht besonders dargestellt). Damit ist es möglich, an der Fundamentabstützung eine Höheneinstellung vorzunehmen, die zweckmäßig ist. um Fertigungsfehler auszugleichen und eine gleichmäßige Belastung der einzelnen Aufhängepunkic zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine, insbesondere einer Resonanzprüfmaschine, mit Belastungseinrichtung und Einspannvorrichtung für den Prüfling sowie Maschinenrahmen oder Maschinenbett, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfmaschine in Pendelschwingen (4) horizontal beweglich aufgehängt ist

2. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelschwingen (4, 24/25) als Blattfedern ausgebildet sind.

3. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Pendelschwingen (4) als Längslenker mit Federgelenken ausgebildet sind.

4. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendtlschwingen (4, 24/25) am Maschinenrahmen (2, 3) oder Maschinenbett und an Fundamentabstützungen (5) drehbar gelagert sind.

5. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lagerung schwenkbare Lager (Pendellager, sphärische Lager) -ufweist.

6. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine drehbare Lagerung eine Vorrichtung zur Höheneinstellung besitzt.

7. Anordnu j einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Maschinenrahmen (2, 3) oder Maschinenbett und Fundainentabsi'.-izuncen (5) in horizontaler Richtung beaufschlagbare Jämpfungsglieder (14) angeordnet sind.

8. Anordnung einer horizontal arbeitenden Prüfmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsglieder (14) feststellbar sind.