DE3102778A1 - Vorrichtung fuer die schwingfestigkeitspruefung - Google Patents

Vorrichtung fuer die schwingfestigkeitspruefung

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DE3102778A1
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Max E. Dipl.-Ing. 7762 Bodman-Ludwigshafen Russenberger
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Description

Vorrichtung für die Schwingfestigkeitsprüfung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte Vorrichtung für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung von 'Prüfkörpern weist ein mit federnden Püssen versehenes Gestell auf. Das letztere weist einen von den federnden Püssen getragenen Sockel auf, der auf seiner oberen Seite mit einem Halteelement zum Halten des unteren Endes eines beispielsweise stabförmigen, vertikal angeordneten Prüfkörpers versehen ist.
w Beim oberen Ende des Gestells ist eine Gewindespindel vertikal verstellbar gehalten. Das untere Ende der Gewindespindel ist über eine Entkopplungs-Vorspann-Feder mit einem Sehwingkörper verbunden, der mit einem Halteelement zum Halten des oberen Endes des Prüfkörpers versehen ist. Ein elektromagnetischer Schwingungserreger weist einen ebenfalls mit dem unteren Ende der Gewindespindel verbundenen, ersten, festen Teil mit einem Magnetjoch, einem Magnetkern und einer Spule und einen bezüglich dem ersten Teil bewegbaren, zweiten Teil, d.h. einen Anker auf. Der Anker ist durch manuell verstellbare Verbindungsmittel vertikal verstellbar mit dem Sehwingkörper verbunden. Ferner ist noch ein Messwandler zum Erfassen der auf den Prüfkörper ausgeübten Kräfte vorhanden. Der Messwandler und die Spule des
N""' Schwingungs err eger s sind mit einem Elektronikteil verbunden.
Bei der Prüfung des Prüfkörpers wird dieser in Schwingung versetzt, wobei auch der mit dem oberen Ende des Prüfkörpers verbundene Sehwingkörper relativ stark mitschwingt. Ferner schwingen auch der mit dem unteren Ende des Prüfkörpers verbundene Sockel und die starr mit diesem verbundenen Gestellteile noch ein wenig mit. Die Entkopplungs-Vorspann-Feder überträgt nur einen kleinen Teil der Schwingkraft vom Sehwingkörper auf die Gewindespindel und entkoppelt also den Sehwingkörper schwingungsmässig von der Gewindespindel. Im folgenden wird die Gesamtheit der mechanisch schwingenden Teile als Schwinger bezeichnet. Die Schwingungserregung wird durch den Elektronikteil derart gesteuert, dass der
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Schwinger mit seiner Eigenresonanz schwingt und dass im Prüfkörper beim Schwingen am Elektronikteil einstellbare Schwingoder Wechselkräfte auftreten. Ferner kann den Wechselkräften durch Verstellen der Gewindespindel über die Entkopplungs-Vorspann-Feder noch eine statische Druck- oder Zugkraft überlagert werden.
Damit der Schwingungserreger arbeiten kann, muss natürlich der Luftspalt zwischen dem Anker und dem festen Teil einerseits so gross sein, dass der Anker beim Schwingen nicht am festen Teil des Schwingungserregers anstösst. Andererseits soll der Luftspalt auch nicht übermässig gross sein, weil sonst der Wirkungsgrad des Schwingungserregers schlecht wird. Nun hängt der Schwingungshub des Ankers von der gewünschten Schwingungskraft und der Steifigkeit des Prüfkörpers ab. Damit der Anker schwingen kann, ohne anzustossen, ist man daher bei gewissen Prüfkörpern gezwungen, den Luftspalt so gross festzulegen, dass der Wirkungsgrad relativ klein wird. Dies stellt natürlich einen beträchtlichen Nachteil dar. Wenn man versuchen will, für die verschiedenen Prüfkörper jeweils einen möglichst grossen Wirkungsgrad zu erzielen, muss zudem häufig der Abstand des Ankers vom Schwingkörper durch manuelles Verstellen der weiter vorn erwähnten Verbindungsmittel verändert werden, was zusätzliche Arbeit verursacht.
Wenn man bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung durch Verstellen der Gewindespindel eine bestimmte statische Druck- oder Zugkraft einstellt, ändert dabei auch der Abstand des Ankers vom festen Teil des Schwingungserregers. Man ist daher auch beim Ändern der statischen Kraft häufig gezwungen, den Abstand des Ankers vom Schwingkörper zu verändern.
Bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung wird die Resonanzfrequenz des Schwingers durch die Massen und ela-
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stischen Eigenschaften der verschiedenen, den Schwinger bildenden Teile bestimmt. Dabei ist es üblicherweise so, dass die Masse des Prüfkörpers im Vergleich zur Gesamtmasse des Schwingers klein ist und dass der Prüfkörper auch den am leichtesten deformierbaren Teil des Schwingers bildet. Wenn man sich den Schwinger zur Vereinfachung aus einer Feder unter einer schwingenden Masse zusammengesetzt denkt, wird die Funktion der Feder hauptsächlich vom Prüfkörper ausgeübt, während die Masse angenähert gleich der Masse des Schwingkörpers ist. Dementsprechend wird auch die Resonanzfrequenz in hohem Mass durch die Federkonstante oder -steifigkeit des Prüfkörpers bestimmt. Für einen aus einer Feder und einer entlang einer Geraden schwins*"' genden Masse gebildeten Schwinger ist die Resonanzfrequenz proportional zur Wurzel aus der Federsteifigkeit. Die Frequenz steigt also mit wachsender Federsteifigkeit des Prüfkörpers an.
Nun können aber auch noch Resonanzschwingungen mit andern Schwingungsmodi auftreten. Insbesondere weisen das Gestell und andere Teile der Vorrichtung Eigenresonanzen bei Resonanzfrequenzen auf, die mindestens zum grössten Teil oberhalb einer gewissen Grenzfrequenz liegen, die von der Ausbildung der Vorrichtung abhängig ist und typischerweise in der Grosse von 300 Hz liegt. Man ist daher bestrebt, die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfungen möglichst mit einer Frequenz durchzuführen, die unterhalb ^ der erwähnten Grenzfrequenz liegt. Wenn die Prüfung mit hohen Frequenzen erfolgt, kann dies wegen der im Prüfkörper freigesetzten Verlustwärme zudem eine starke Erwärmung des Prüfkörpers bewirken, was im allgemeinen auch unerwünscht ist. Man ist daher auch aus diesem Grund bestrebt, die Schwingungsfrequenz relativ niedrig zu halten. Bei der vorbekannten Vorrichtung ist nun aber die Resonanzfrequenz des Schwingers, wie erwähnt, weitgehend von der Federsteifigkeit des Prüfkörpers abhängig. Daher muss die Prüfung bei der vorbekannten Vorrichtung häufig zwangsläufig mit Frequenzen erfolgen, die oberhalb der erwähnten Grenzfrequenz liegen, was ebenfalls einen beträchtlichen Nachteil darstellt.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung für die Schwingfestigkeitsprüfung zu schaffen, die ermöglicht, die Nachteile der vorbekannten Vorrichtung zu vermeiden. Dabei soll insbesondere die Abhängigkeit der Grosse des Schwingungshubes der bezüglich einander bewegbaren Teile des Schwingungserregers von den Eigenschaften des Prüfkörpers verkleinert werden, so dass für Prüfkörper, deren Steifigkeiten innerhalb eines relativ grossen Bereiches liegen, bei der Schwingungserregung ein günstiger Wirkungsgrad erzielt werden kann. Des weitern soll erreicht werden, dass es beim Wechsel von Prüfkörpern oder beim Verändern einer überlagerten, statischen Druck- oder Zugkraft nicht mehr notwendig ist, separate Verstelloperationen zum Einstellen eines günstigen Luftspaltes vorzunehmen. Ferner soll die Erfindung auch noch ermöglichen, die Resonanzfrequenz des Schwingers auch für Prüfkörper mit grossen Federsteifigkeiten auf verhältnismässig kleine Werte zu begrenzen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der einleitend genannten Art gelöst, wobei die Vorrichtung gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden. In der Zeichnung zeigen
die Figur 1 eine schematisierte Ansicht einer Vorrichtung für
die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung mit einem Blockschaltbild des Elektronikteils,
die Figur 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II-II der Figur 1,
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die Figur 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Federsteifigkeit des Prüfkörpers,
die Figur 4 eine schematisierte Ansicht einer Variante einer
Vorrichtung für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung und
die Figur 5 eine schematisierte Ansicht einer andern Variante der Vorrichtung.
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung weist ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Gestell auf. Dieses ist mit elastisch federnden Füssen 3 versehen, die einen Sockel 5 tragen. Auf dem Sockel 5 ist ein aus zwei vertikalen Säulen 7 und einer Traverse 9 bestehendes Joch starr befestigt. Zwischen dem Sockel 5 und der Traverse 9 ist ein durch eine Traverse gebildeter Schieber 11 vertikal verschiebbar auf den Säulen 7 geführt. Der Schieber 11 kann mittels einer Verstellvorrichtung 13, die eine in der Traverse 9 gehaltene Gewindespindel 15 und einen Elektromotor 17 aufweist, vertikal verstellt werden. An der unteren Seite des Schiebers 11 ist der obere Schenkel einer die Form einer liegenden Null aufweisenden, zur Verbesserung der Klarheit um 90° verdreht gezeichneten Entkopplungs-Vorspann-Feder 19 starr befestigt. Der untere Schenkel der Entkopplungs-Vorspann-Feder 19 ist starr mit einem Schwingkörper 21 verbunden.
Ein elektromagnetischer Schwingungserreger 23 weist einen ersten, starr an der unteren Seite des Schwingkörpers 21 befestigten, aus ferromagnetischem Material bestehenden Teil 25 auf, der mit einem Magnetkern und einem Joch mit zwei Schenkeln versehen ist und auf dessen Kern eine Spule 27 aufgebracht ist. Der Schwingungserreger 23 weist ferner einen bezüglich des ersten Teils 25 vertikal bewegbaren, durch einen plattenförmigen, ferromagne-.-·
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tischen Anker gebildeten, zweiten Teil 29 auf. Der zweite Schwingungserreger-Teil 29 ist starr mit einer beispielsweise kreisförmigen Platte 31 verbunden. Dem Schwingungserreger 23 sind vier einstüekige, elastische Glieder 33 parallel geschaltet, die also die beiden Schwingungserreger-Teile 25, 29 überbrücken und miteinander verbinden. Jedes der vier elastischen Glieder 33 ist durch einen beispielsweise kreiszylindrischen Profilstab gebildet, dessen unteres Ende starr an der Platte und dessen oberes Ende starr am Schwingkörper befestigt ist. Wie es aus der Figur 2 ersichtlich ist, sind die vier elastischen Glieder 33 auf einem Kreis gleichmässig um den Schwingungserreger herum verteilt. Die vier elastischen Glieder 33 bestehen aus nicht-ferromagnetisehem Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Der Sockel 5 und die Platte 31 sind je mit einem Halteelement 35 bzw. 37 versehen. Mit diesen Halteelementen 35» 37 wird ein Prüfkörper 39 lösbar gehalten, der durch einen vertikal angeordneten Stab gebildet ist. Der Sockel 5, die Gewindespindel 15, die Feder 19, der Schwingkörper 21, der Schwingungserreger 23 und weitere Teile sind mindestens im wesentlichen symmetrisch zu einer vertikalen Achse 41 angeordnet. Die Vorrichtung weist ferner mindestens einen zur Erfassung der auf den Prüfkörper 39 ausgeübten Kräfte dienenden Kraft-Messwandler 43 auf, der beispielsweise durch mindestens einen an einem der elastischen Glieder 33 angeordneten Dehnungsmessstreifen gebildet sein kann.
Die Vorrichtung weist ferner einen Elektronikteil 51 auf. Dieser ist mit einem Messverstärker 53 versehen, dessen Eingang an den Kraft-Messwandler 43 angeschlossen und dessen Ausgang mit einem Regelteil 55 verbunden ist. Der Regelteil 55 ist mit dem Eingang eines Leistungsverstärkers 57 verbunden, dessen Ausgang mit der Spule 27 des Schwingungserregers 23 verbunden ist. Der Regelteil 55 ist ferner mit einer Motorsteuereinheit 59 verbunden, die ihrerseits mit dem Motor 17 verbunden ist. Der Regelteil weist manuell einstellbare Einstellmittel auf, um gewisse Grossen und Parameter, wie die Amplitude der Schwingungskraft
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und die statische Druck- oder Zugkraft einzustellen. Der Regelteil 55 weist ferner Mittel auf, um bei der Durchführung einer Prüfung gewisse Grossen geraäss einem wählbaren Programm zu verändern.
Wenn der Prüfkörper 39 einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung unterzogen werden soll, werden mittels des Schwingungserregers 23 entlang der Achse 4l verlaufende Schwingungsbewegungen erzeugt. Dabei werden ausser dem Prüfkörper 39 noch weitere Teile, insbesondere der Schwingkörper 21 und die elastischen Glieder 33, zum Schwingen gebracht. Der Schwingkörper 21 wird dabei durch die Feder 19 vom restlichen Gestell entkoppelt. Ferner schwingen auch der Sockel 5 und das mit diesem verbundene Joch noch ein wenig mit, wobei jedoch die Schwingungsamplitude des Sockels und des Jochs relativ klein ist, weil diese Teile eine im Vergleich zum Schwingkörper 21 grosse Masse aufweisen, die in der Fachsprache als Gegenmasse bezeichnet wird. Die mechanisch schwingenden- Elemente der Vorrichtung bilden in ihrer Gesamtheit einen Schwinger. Der Elektronikteil 51 bildet einen Rückkopplungskreis und ist derart ausgebildet, dass der Schwinger mit seiner Resonanzfrequenz erregt wird.
Die durch Stäbe gebildeten elastischen Glieder 33 wirken bei der Schwingungserregung gewissermassen als Federn und werden in ihrer Längsrichtung, d.h. in vertikaler Richtung elastisch deformiert. Die Federkonstante oder Federsteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist dabei von deren Querschnittsfläche und dem Elastizitätsmodul des Materials abhängig, aus dem die elastischen Glieder 33 bestehen.
Die elastischen Glieder 33 sind derart ausgebildet, dass in jedem bei den vorgesehenen Betriebsbedingungen auftretenden Zustand zwischen dem beweglichen Teil 29 und dem festen Teil 25 des Schwingungserregers 23 ein freier Zwischenraum, d.h.
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ein Luftspalt vorhanden ist, dessen momentane, entlang der Achse 41 gemessene Abmessung die Grosse L habe. Die elastischen Glieder 33 sind ferner derart ausgebildet, dass die Schwingungserregung im ganzen vorgesehenen Arbeitsbereich der Vorrichtung mit einem guten Wirkungsgrad erfolgt. Die Ausbildung der elastischen Glieder 33 soll nun noch etwas näher erörtert werden.
Zunächst einmal ist die Länge der elastischen Glieder 33 natürlich derart festgelegt, dass bei unbelastetem Prüfkörper oder wenn gar kein Prüfkörper eingespannt ist, zwischen den Schwingungserreger-Teilen 25, 29 ein Luftspalt vorhanden ist.
Die Vorrichtung kann beispielsweise für eine maximale, auf den Prüfkörper ausübbare, in einem Datenblatt spezifizierte Schwinglast von + 125 kN und für einen maximalen Hub des Schwingkörpers 21 relativ zum Sockel 5 von ± 1,5 mm ausgelegt sein. Durch Verstellen des Schiebers 11 entlang der Achse 41 kann der beim Schwingen am Prüfkörper 39 angreifenden Schwingkraft über die Entkopplungs-Vorspann-Feder noch eine statische, d.h. zeitlich konstante Druck- oder Zugkraft überlagert werden. Für jede bestimmte Vorrichtung ist üblicherweise ein Maximalwert der auf den Prüfkörper ausübbaren, statischen Kraft bzw. Last fest vorgegeben und im Datenblatt spezifiziert. Die Vorrichtung kann beispielsweise für eine statische Maximallast von ± 12 5 kN konzipiert sein. Bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung werden die elastischen Glieder 33 also einer Wechselbelastung und eventuell zusätzlich noch einer überlagerten, statischen Belastung unterworfen. Die Federsteifigkeit der elastischen Glieder ^ ist nun dera·"*· auf derer. L-äry?e abgestimmt, dass die elastischen Glieder 33 auch beim Auftreten der maximalen statischen Druck- oder Zugbelastung und beim gleichzeitigen Auftreten der maximal vorgesehenen Schwingungslast praktisch nur elastisch deformiert werden. Ferner ist die Federsteifigkeit der elastischen Glieder 33 derart festgelegt, dass bei der maximalen statischen Druckbelastung auch bei demjenigen Schwingungszustand, bei dem sie maximal zusammengedrückt sind, noch ein Luftspalt zwischen den beiden Schwingungserreger-Teilen 25 und
29 frei bleibt. Die Federsteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist beispielsweise derart festgelegt, dass die Länge der elastischen Glieder 33 und damit auch die Abmessung L des Luftspaltes ausgehend vom unbelasteten Zustand bei Beaufschlagung eines Prüfkörpers mit der vorgesehenen, statischen Maximallast um höchstens + 1 mm, vorzugsweise um höchstens + 0,5 mm und beispielsweise um höchstens * 0,3 mm ändert. Die Federsteifigkeit ist ferner derart festgelegt, dass die Luftspalt-Abmessung L infoige der maximalen Schwinglast ebenfalls höchstens um + 1 mm, vorzugsweise höchstens um * 0,5 mm und beispielsweise höchstens um * 0,3 nim ändert. Die Luftspalt-Abmessung L kann dann bei ruhenden, unbelasteten elastischen Gliedern 33 beispielsweise 0,6 bis 1 mm betragen.
Im übrigen ist die Gesamt-Federsteifigkeit der einander parallel geschalteten, elastischen Glieder 33 mindestens fünf Mal und vorzugsweise mindestens zehn Mal, beispielsweise zehn bis zwanzig Mal grosser als die Federsteifigkeit der Entkopplungs-Vorspann-Feder 19.
Die den Schwingungs-Erreger 23 überbrückenden, einander parallelgeschalteten, elastischen Glieder 33 übertragen zusammen mindestens 90$ und vorzugsweise mindestens oder ungefähr 99$ der auf den Prüfkörper 39 ausgeübten Schwinglast. Die Entkopplungs-Vorspann-Feder überträgt demgegenüber höchstens 20$ und vorzugsweise höchstens 10$ der auf den Prüfkörper ausgeübten Schwinglast vom Schwingkörper 21 auf die Gewindespindel 15.
Die Kraftübertragung zwischen dem Schwingkörper 21 und dem Prüfkörper 39 erfolgt also zum grössten Teil über die elastischen Glieder 33, während der Schwingungserreger 23 nur einen vergleichsweise kleinen Kraftanteil überträgt. Dem entspricht, dass die auf den Prüfkörper 39 ausgeübte Schwingungskraft wegen der Resonanzüberhöhung mindestens hundert Mal und beispielsweise hundert bis tausend Mal grosser ist als die vom Schwingungserreger erzeugte Kraft.
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Damit die elastischen Glieder 33 durch die statische Belastung und durch die beim Schwingen auftretenden Wechselkräfte nicht übermässig deformiert werden, muss die Pedersteifigkeit der elastischen Glieder 33 also einen gewissen Mindestwert haben. Die Pedersteifigkeit der elastischen Glieder 33 soll jedoch auch nicht übermässig gross sein. Im Hinblick auf die Konstruktion des Schwingungserregers 23 ist es nämlich zweckmässig, wenn der Hub des Schwingungserreger-Teils 29 bezüglich des Schwingungserreger-Teils 25 nicht allzu klein wird. Der Schwingungserreger muss ja bei einem Dauer-Schwingfestigkeitsversuch die Energie nachliefern, die von den schwingenden Elementen durch Dämpfung verbraucht wird. Bei einer für eine maximale Schwinglast von 125 kN ausgelegten Vorrichtung kann die für die Kompensation der Dämpfungsverluste im Maximum erforderliche Maximal-Leistung beispielsweise in der Grosse von 500 W liegen. Die Pedersteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist nun vorzusweise derart bemessen, dass der Hub des Teils 29 bezüglich des Teils 25 ausgehend von der Ruhelage, wenn dem Schwingungserreger 23 die elek-
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trische Maximal-Leistung zugeführt wird, mindestens t 0,1 mm und beispielsweise mindestens oder ungefähr t 0,3 mm beträgt.
Wie bereits erwähnt wurde, schwingt der durch die Gesamtheit der mechanisch schwingenden Elemente der Vorrichtung gebildete Schwinger mit seiner Resonanzfrequenz, oder genauer gesagt, mit seiner Grund-Resonanzfrequenz für Auf- und Ab-Schwingungen. Die Resonanzfrequenz des Schwingers wird durch die Massen der verschiedenen Schwinger-Teile und deren Elastizität bestimmt. Der Schwinger verhält sich jedoch ähnlich wie eine Feder und eine von dieser gehaltene, entlang der Achse 41 auf- und abschwingende Schwingmasse, wobei die Feder näherungsweise durch den Prüfkörper 39 und die Schwingmasse näherungsweise durch die Massen des Schwingkörpers 21 und des Schwingungserregers gebildet wird.
Die sich für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen, für eine maximale Schwinglast von ± 125 kN vorgesehenen Vorrichtung bei der Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung ergebende Abhängigkeit der Resonanzfrequenz f der Grundschwingung von der Federkonstante oder Federsteifigkeit k des Prüfkörpers wird in der doppellogarithmischen Darstellung der Figur 3 durch die Kurve 71 wiedergegeben. In dem sich etwa von 0,1 bis 1 MN/cm erstreckenden Bereich der Federsteifigkeit k steigt die Resonanzfrequenz mit wachsender Federsteifigkeit relativ steil von etwa 65 auf 150 Hz an. Danach wird die Steigung mit zunehmender Federsteifigkeit k kleiner, so dass die Resonanzfrequenz bei I1OOO MN/cm ungefähr die Grosse von 260 Hz erreicht.
In der Figur 3 ist zum Vergleich auch noch eine Kurve 73 eingetragen, die den Zusammenhang zwischen der Federsteifigkeit und der Resonanzfrequenz für eine nicht-erfindungsgemässe Vorrichtung ohne elastische Glieder 33 wiedergibt. Die Kurve 73 steigt im erfassten, sich ungefähr von 1 bis 100 MN/cm erstreckenden Federsteifigkeits-Bereich relativ steil von etwa 75 auf ungefähr 700 Hz an und bildet in der doppellogarithmischen Darstellung
annähernd eine Gerade, die die Kurve 71 bei einer Federsteifigkeit von ungefähr 10 MN/cm schneidet.
Bei der erfindungsgemässen, mit elastischen Gliedern 33 ausgerüsteten Vorrichtung steigt also die Resonanzfrequenz in einem sich über vier Dekaden erstreckenden Federsteifigkeits-Bereich mit wachsender Federsteifigkeit nur auf ungefähr das Vierfache ihres Anfangswertes an, wogegen die Resonanzfrequenz bei der keine elastischen Glieder 33 aufweisenden Vorrichtung in einem sich über nur zwei Dekaden erstreckenden Federsteifigkeits-Bereich auf mehr als den neunfachen Anfangswert ansteigt. Die elastischen Glieder 33 gewährleisten daher, dass die Resonanzfrequenz im ganzen Federsteifigkeits-Bereich, für den die Vorrichtung vorgesehen ist, unter einer in der Grosse von 300 Hz liegenden Grenzfrequenz bleibt. Die Vorrichtung ist nun derart konzipiert, dass die wichtigsten Eigenresonanzen des Gestells der Vorrichtung mindestens zum grössten Teil alle oberhalb der erwähnten Grenzfrequenz liegen.
Die stark schematisiert in der Figur 4 dargestellte Vorrichtungs-Variante weist ein Gestell 101 mit einem als Gegenmasse dienenden Block 105 auf. Ein einstückiges, jochförmiges, aus nichtferromagnetischem Metall bestehendes, elastisches Glied 133 ist mit zwei massiven und im wesentlichen starren Schenkeln 133a versehen, die bei ihrem unteren Ende auf dem Sockel 105 befestigt sind. Die oberen Enden der Schenkel 133a sind durch einen ebenen, horizontal verlaufenden Steg miteinander verbunden, der eine Biegefeder 133b bildet. Auf den Schenkeln 133a sind Säulen 107 befestigt, die bei ihren oberen Enden durch eine Traverse 109 miteinander verbunden sind. Eine verstellbar in der Traverse 109 gehaltene Gewindespindel 115 ist an ihrem unteren, freien Ende über eine Feder 119 mit einem Schwingkörper 121 verbunden. Zwischen dem Sockel 105 und der Biegefeder 133b ist ein Schwingungserreger 123 angeordnet, der einen mit einem Joch und einem Kern versehenen, eine Spule 127 tragenden, starr mit dem Mittelabschnitt des elastischen Gliedes 133b verbundenen Teil 125 und
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einen plattenförmigen, am Sockel 105 befestigten Teil 129 aufweist. Die Biegefeder 133b ist auf der oberen Seite ihres Mittelabschnittes mit einem Halteelement 135 versehen. Ein anderes Halteelement 137 ist an der unteren Seite des Schwingkörpers 121 angeordnet.
Des weitern ist noch mindestens ein nicht dargestellter Kraft-Messwandler vorhanden, der beispielsweise zwischen dem elastischen Glied 133b und dem Halteelement 135 angeordnet sein kann. Ferner sind noch eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Gewindespindel 115 und ein Elektronikteil vorhanden.
Bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung halten die Halteelemente 135, 137 einen Prüfkörper 139 und führen bezüglich einander Schwingungen entlang der vertikalen Achse 141 aus. Die beiden sich bei der Schwingungserregung bezüglich einander auf- und abbewegenden Schwingungserreger-Teile 125, 129 sind also bei der in der Figur 4 dargestellten Vorrichtung über das eine Biegefeder 133b aufweisende, elastische Glied 133 miteinander verbunden. Die Biegefeder 133b bildet im Ruhezustand mit der Achse l4l einen rechten Winkel und ihr Mittelabschnitt wird bei der Schwingungserregung entlang der Achse 141 auf- und abbewegt. Im übrigen ist das elastische Glied 133 nach analogen Kriterien ausgelegt, wie sie für die elastischen Glieder 33 erörtert wurden.
Die stark schematisiert in der Figur 5 dargestellte Variante der Vorrichtung weist ein Gestell 201 auf, das anstelle der als Gegenmasse dienenden Blöcke 5, 105 nur einen vergleichsweise leichten, von federnden Füssen getragenen Unterteil 205 aufweist, auf dem ein Joch mit zwei Säulen 207 und eine Traverse 209 aufgebaut ist. In der letzteren ist eine Gewindespindel 215 vertikal verstellbar gehalten, deren unteres Ende über eine Feder 219 mit einem Schwingkörper 221 verbunden ist. Eine Platte 231 ist durch stabförmige, elastische Glieder 233 mit dem Schwing-
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körper 221 verbunden. Zwischen dem letzteren und der Platte ist ein elektromagnetischer Schwingungserreger 223 mit einem am Schwingkörper 221 befestigten, eine Spule 227 tragenden Teil 225 und einem an der Platte 231 befestigten Teil 229 angeordnet. Der Unterteil 205 ist über eine Feder 2β1 mit einem Schwingkörper 263 verbunden. An diesem ist ein ferromagnetischer, eine Spule 277 tragender Teil 275 eines elektromagnetischen Schwingungserregers 273 befestigt, dessen anderer, ferromagnetischer Teil 279 an einer Platte 281 befestigt ist. Diese ist durch stabförmige, elastische Glieder 283 mit dem Schwingkörper 263 verbunden. An den Platten 28l und 231 ist je ein Halteelement 235 bzw. 237 angeordnet. Die Halteelemente 235, 237 halten einen Prüfkörper 239, der bei einer Schwingfestigkeitsprüfung entlang der Achse 241 gedehnt und zusammengedrückt wird.
Die beiden Schwingkörper 221 und 263 haben gleiche Massen und die Schwingungserreger 223 und 273 sind identisch ausgebildet und symmetrisch zueinander angeordnet. Ferner sind auch die den beiden Schwingungserregern parallelgeschalteten elastischen Glieder 233 und 283 gleich ausgebildet. Im übrigen sind die elastischen Glieder 233» 283 nach analogen Kriterien bemessen wie die elastischen Glieder 33.
Es sei noch vermerkt, dass das in der Figur 4 dargestellte, elastische Glied 133 statt jochförmig auch rotationssymmetrisch zur Achse 141 ausgebildet werden könnte. Das elastische Glied hätte dann die Form einer nach unten offenen Kappe und die Biegefeder würde durch eine runde, über ihren ganzen Umfang gehaltene Membran gebildet.
Ferner könnte man bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung die stabförmigen elastischen Glieder durch elastische Glieder mit Biegefedern ersetzen.
Des weitern können die Prüfkörper natürlich nicht nur auf ihre Dehnungs- und Kompressions-Schwingfestigkeit, sondern bei entsprechender Ausbildung der Halteelemente auch auf ihre Biegungsoder Torsions-Schwingfestigkeit geprüft werden.
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Claims (10)

  1. - Russenb erger PrQfmasclainen AG·,
    PATENTANSPRÜCHE
    IJ Vorrichtung für die Schwingfestigkeitsprüfung eines Prüf-
    örpers, mit einem Gestell, Halteelementen zum Halten des Prüfkörpers, wobei mindestens eines der Halteelemente sehwingfähig gehalten ist, Und mindestens einem elektromagnetischen Schwingungserreger mit zwei für die Schwingungserregung bezüglich einander bewegbaren Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden bezüglich einander bewegbaren Schwinguftgserreger-Tei-Ie (25,29, 125,129,225,229,275,279) durch mindestens ein elastisch deformierbares Glied (33,133j233,283) überbrückt sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um den Schwingungserreger (23) herum angeordnete, länglich ausgebildete, elastische Glieder (33) vorhanden sind, deren Enden mit je einem der genannten Schwingungserreger-Teile (25, 29) verbunden sind und deren Längsachsen parallel zur Achse (4l) verlaufen, entlang der sich die Schwingungserreger-Teile bei der Schwingungserregung bezüglich einander bewegen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der mittlere Abschnitt der länglichen, elastischen Glieder (33) einen Profilstab bildet.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied (133) eine Biegefeder (133b) aufweist, die mit der Achse (141), entlang der sich die Schwingungserreger-Teile (125, 129) bei der Schwingungserregung bezüglich ein-.ander bewegen, einen Winkel bildet.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (133b) in ihrer Mitte mit dem einen Teil (125) des Schwingungserregers (123) und auf einander abgewandten Seiten mit dem andern Teil (129) des Schwingungserregers (123) verbunden ist.
    15g84
    Zb/ro/Pall 2
    130051/0496.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei elektromagnetische, mit verschiedenen Halteelementen (237, 235) verbundene Schwingungserreger (223, 273) mit je zwei für die Schwingungserregung bezüglich einander bewegbaren Teilen (225,229,275,279) vorhanden sind und dass jedem dieser Schwingungserreger (223, 273) mindestens ein elastisches Glied (233* 283) parallel geschaltet ist, das die bezüglich einander bewegbaren Teile (225,229,275,279) des betreffenden Schwingungserregers (223, 273) miteinander verbindet.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine (25,225,275) der beiden bezüglich einander bewegbaren Schwingungserreger-Teile (25,29,225,229j 275,279) und ein Abschnitt des elastischen Gliedes (33,233,283)
    mit einem schwingfähig vom Gestell (1,201) gehaltenen Schwingkörper (21,221,263) und der andere Schwingungserreger-Teil (29, 229,279) und ein anderer Abschnitt des elastischen Gliedes (33, 233,283) mit einem Halteelement (37,237,235) verbunden sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied (33,133,233,283) derart ausgebildet ist, dass die bezüglich einander bewegbaren Schwingungserreger-Teile (25,29,125,129,225,229,275,279) bei der Schwingungserregung höchstens um ί 1 mm aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden.
  9. 9. Vorrichtung mit verstellbaren Mitteln zur Beaufschlagung des Prüfkörpers mit einer der Schwinglast überlagerten, statischen Last nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass.das elastische Glied (33,133,233,283) derart ausgebildet ist, dass die bezüglich einander bewegbaren Schwingungserreger-Teile (25,29,125,129,225,229,275,279) durch die statische Last höchstens um ί 1 mm aus ihrer im unbelasteten Zustand eingenommenen Lage ausgelenkt werden.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied (133) derart ausgebildet ist
    130051/0496
    bzw. die elastischen Glieder (33»233) derart ausgebildet sind, dass das elastische Glied (133) bzw. die einander parallel geschalteten, elastischen Glieder (33,233»283) beim Durchführen einer Schwingfestigkeitsprüfung mindestens 90% der auf den Prüfkörper (39,139,239) ausgeübten Kraft übertragen.
    130Ö51/049B
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