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Vorrichtung für die Schwingungsprüfung von
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Maschinenbauteilen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die
Schwingungsprüfung von Maschinenbauteilen, mit einem Schwingungsaufnehmer und einem
Schwingungsgeber, die jeweils ein Gehäuse, in welchem eine mit Flüssigkeit gefüllte
Flüssigkeitskammer ausgebildet ist, und einen in dem Gehäuse schwingend hin- und
herbewegbaren Kolben aufweisen, der mit seiner Arbeitsfläche die Flüssigkeitskammer
begrenzt, und die mit ihren Flüssigkeitskammern über eine druckfeste Leitung hydromechanisch
druckübertragend verbunden sind, so daß durch eine schwingende Hin- und Herbewegung
des Kolbens des Schwingungsaufnehmers gegenüber seinem Gehäuse in der Flüssigkeit
erzeugte Druckschwingungen auf den Schwingungsgeber übertragbar und in eine schwingende
Hin- und Herbewegung des Kolbens des Schwingungsgebers gegenüber seinem Gehäuse
umsetzbar sind.
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Bei bekannten derartigen Vorrichtungen handelt es sich um hydraulisch
betriebene Dauerschwingprüfmaschinen zur Durchführung von Dauerschwingversuchen
an Werkstoffproben. Hierbei wird der Kolben des Schwingungsaufnehmers mittels eines
Kurbelantriebes schwingend hin- und herbewegt, wohingegen der Kolben des Schwingungsgebers
mit dew zu prüfenden, in der Maschine eingespannten Werkstoffprobe gekuppelt ist.
Der Schwingungsaufnehmer und der Schwingungsgeber sind daher als Bestandteil der
Schwingprüfmaschine in diese eingebaut, wobei die Schwingungsrichtung der zu untersuchenden
Werkstoffprobe von der Einbaulage des Schwingungsgebers vorgegeben ist.
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Die Erfindung hingegen ist gerichtet auf die Schwingungsprüfung von
Bauteilen, insbesondere von Fahrzeugbauteilen. Zur periodischen oder stochastischen
Schwingungsan-
regung bei Fahrzeug- und Bauteileuntersuchungen werden
bislang sehr aufwendige Hydropuls- oder Shakeranlagen eingesetzt, die einen komplizierten
Versuchsaufbau bedingen. Insbesondere hat der Schwingungsyeber derartiger Vorrichtungen
einen großen Platzbedarf, wodurch die möglichen Orte der Schwingungseinleitung in
das zu untersuchende Bauteil und die möglichen Erregerschwingungsrichtungen begrenzt
sind. Oberdies sind aufwendige Steuereinrichtungen für eine nach Betrag und Phase
der eingeleiteten Schwingungen zuverlässige Steuerung erforderlich.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, zur Schwingungsprüfung
von Maschinenbauteilen eine die eingangs erwähnten Merkmale aufweisende Vorrichtung
zu schaffen, die umfassend und vielseitig zur praxisnahen Anregung von perio-dischen
und/oder stochastischen Schwingungen der zu untersuchenden Bauteile anwendbar ist
und die Einleitung der Schwingungen in das zu untersuchende Bauteil auch an bisher
hierzu unzugänglichen Einleitungsstellen erlaubt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schwingungsaufnehmer
und der Schwingungsgeber jeweils als in sich geschlossene, lösbar befestigbare Baueinheit
ausgebildet sind und die sie verbindende druckfeste Leitung flexibel ausgebildet
ist.
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Werden daher der Schwingungsaufnehmer mit einer Schwingungserregervorrichtung,
z.B. mit einem Schwingungstisch, undx der Schwingungsgeber mit dem zu untersuchenden
Bauteil mechanisch gekoppelt, so wird mittels des Schwingungsaufnehmers diejenige
Schwingungskomponente der Erregerschwingung, deren Wirkungslinie mit der Bewegungsrichtung
des Kolbens des Schwingungsaufnehmers übereinstimmt, in Druckschwingungen der von
dem Kolben beaufschlagten Flüssigkeit umgesetzt, die hydromechanisch auf
den
Schwingungsgeber übertragen werden, wo sie in gerichtete Schwingungen in der Bewegungsrichtung
des Kolbens des Schwingungsgebers zurückgewandelt werden. Da hierbei die Stärke
und Frequenz der von dem Schwingungsgeber in das Maschinenbauteil eingeleiteten
Schwingungen unmittelbar abhängig sind von denen der Erregerschwingungen der Erregervorrichtung,
ist eine breitbandige Schwingungserregung in dem Maschinenbauteil auch für Schwingungsstöße
und nichtperiodische Erregerschwingungen erzielbar.
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Die lösbare Befestigung jeder der beiden von dem Schwingungsaufnehmer
und dem Schwingungsgeber gebildeten gesonderten Baueinheiten kann mittels Schraub-
oder Klemmverbindungen oder Magnethalterungen oder dergleichen erfolgen, wobei der
Schwingungsaufnehmer je nach seiner Ausbildung mit seinem Kolben oder seinem Gehäuse
an der Schwingungserregervorrichtung, und der Schwingungsgeber je nach seiner Ausbildung
mit seinem Kolben oder seinem Gehäuse an dem zu untersuchenden Maschinenbauteil
befestigt werden. Da die den Schwingungsaufnehmer mit dem Schwingungsgeber verbindende
Druckübertragungsl eitung flexibel, d.i. biegsam ist, können der Schwingungsaufnehmer
und der Schwingungsgeber in weitgehend beliebiger gegenseitiger Relativausrichtung
angeordnet werden, so daß dadurch weitgehend beliebige Schwingungsrichtungen für
das Maschinenbauteil unabhängig von der Schwingungsrichtung des Schwingungsaufnehmers
erreicht werden können und der Schwingungsgeber baulich weitgehend unabhängig von
dem Schwingungsaufnehmer an dem für die Schwingungseinleitung günstigsten Ort an
dem Maschinenbauteil angeordnet und ausgerichtet werden kann. Da die aus dem Schwingungsaufnehmer
und dem Schwingungsgeber gebildeten Baueinheiten sehr kompakt und in kleiner Baugröße
ausgeführt sein können, ist es für den Schwingungsgeber insbesondere auch möglich,
ihn an sonst nicht zugänglicher Stelle an dem zu untersuchenden Bauteil anzubringen.
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Durch die flexible Ausführung der den Schwingungsaufnehmer und den
Schwingungsgeber miteinander verbindenden Druckübertragungsleitung ist außerdem
eine entsprechende Relativbewegung des Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers
während der Schwingungsuntersuchung möglich. Hierdurch kann beispielsweise eine
reproduzierbare Impulsanregung dadurch erreicht werden, daß der Schwingungsaufnehmer
aus einer definierten Bewegung heraus stark abgebremst bzw. angehalten wird, indem
er beispielsweise aus einer vorbestimmten Höhe fallengelassen wird und auf einer
harten Unterlage aufschlägt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die gegenseitige Abstimmung
des Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers und deren Abstimmung auf ihr
jeweils beabsichtigten Schwingungsverhalten durch zahlreiche Maßnahmen erreichen,
von denen im folgenden ein Teil angegeben ist.
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Zur Abstimmung des Schwingungsverhaltens des Kolbens des Schwingungsaufnehmers
und/oder des Schwingungsgebers kann der Kolben an seinem Gehäuse federnd abgestützt
sein. Dies kann beispielsweise mittels einer Gummifeder oder flexiblen Membran geschehen,
die an dem Kolben und dem Gehäuse dicht befestigt ist und den Kolbenspalt abdichtet.
Es können jedoch auch andere Federn verwendet werden, wie Schraubenfedern oder Tellerfedern.
Vorzugsweise ist auch hierbei der Kolben in beiden seiner Bewegungsrichtungen federnd
abgestützt. Zur Feinabstimmung oder Veränderung des Schwingungsverhaltens kann die
Fedterkraft einstellbar sein.
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Ferner kann die Abstimmung in an sich bekannter Weise durch die Auswahl
der Größe der schwingenden Masse erzielt werden. Der Kolben oder das Gehäuse des
Schwingungsaufnehmers und/oder Schwingungsgebers kann daher
mit
einer entsprechenden Zusatzmasse ausgestattet sein, die auswechselbar sein kann.
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Weitere Möglichkeiten liegen in der Beeinflussung der hydromechanischen
Druckübertragung von dem Kolben des Schwingungsaufnehmers bis zu dem Kolben des
Schwingungsgebers. Insbesondere kann deren gegenseitige Abstimmung durch unterschiedliche
Größen der Arbeitsflächen der Kolben erreicht werden, oder es kann in der druckübertragenden
Verbindung der Flüssigkeitskammern des Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers
eine ggf. einstellbare Drossel eingeschaltet sein.
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Die vorstehenden und andere aus der Schwingungstechnik und der Hydromechanik
an sich bekannte Maßnahmen können auch untereinander kombiniert sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Kolben des Schwingungsaufnehmers
und des Schwingers jeweils als doppeltwirkende Kolben ausgebildet, die eine ihrer
Arbeitsfläche abgewendete zweite Arbeitsfläche aufweisen, mit welcher sie eine in
ihrem Gehäuse ausgebildete zweite Flüssigkammer begrenzen, wobei die zweite Flüssigkeitskammer
ebenfalls über eine den Schwingungsaufnehmer und den Schwingungsgeber verbindende
zweite flexible Leitung hydromechanisch druckübertragend miteinander verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch derart ausgestaltet sein,
daß die Flüssigkeitskammer bzw. wenigstens eine der Flüssigkeitskammern des Schwingungsaufnehmers
undloder des Schwingungsgebers über eine bewegbare Trennwand an einen Druckgasraum
angrenzt. Unter dem Druck in dem Druckgasraum steht daher die Flüssigkeit in der
Vorrichtung unter einem Vordruck, was zur Vermeidung der Kavitation yorteilhaft
sein kann. Außerdem kann der Druckgasraum als Ausgleichsraum dienen oder ggf. als
Dämpfungsfeder wirken.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es insbesondere auch möglich,
an der Schwingungserregervorrichtung mehrere unterschiedlich ausgerichtete Schwingungsaufnehmer
anzuordnen, die jeweils mit einem von mehreren am Maschinenbauteil angeordneten,
ggf. ebenfalls in unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten Schwingungsgebern
hydromechanisch druckübertragend verbunden sind, so daß aus mehreren Komponenten
unterschiedlicher Richtung zusammengesetzte Schwingungen an der Erregervorrichtung
aufgenommen und als Erregerschwingungen auf das Maschinenbauteil übertragen werden
können. Hierzu kann auch eine Ausführungsform verwendet werden, bei welcher der
Schwingungsaufnehmer und/oder der Schwingungsgeber wenigstens einen quer zur Bewegungsrichtung
ihres Kolbens hin- und herbewegbaren zweiten Kolben aufweist, der mit seiner Arbeitsfläche
die Flüssigkeitskammer bzw. eine der Flüssigkeitskammern begrenzt. Wenn dabei wenigstens
einer der Kolben des Schwingungsaufnehmers bzw. des Schwinqungsgebers an dessen
Gehause lösbar festlegbar ist, kann nach Bedarf durch seine Festlegung die zugeordnete
Schwingungskomponente unterdrückt werden.
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Ferner besteht durch die Erfindung die in der Anwendungspraxis bedeutsame
Möglichkeit, mit einem Schwingungsaufnehmer mehrere Schwingungsgeber, die an dem
Maschinenbauteil verteilt angeordnet sind oder an unterschiedlichen zu prüfenden
Maschinenbauteilen angeordnet sind, oder umgekehrt mit einem Schwingungsgeber mehrere
an derselben Schwingungserregervorrichtung, z.B. einem Schwingtisch, oder an gesonderten
Erregervorrichtungen angeordnete Schwingungsaufnehmer hydromechanisch zu koppeln.
Je nach Ausrichtung und Auslegung dieser Schwingungsaufnehmer und/oder Schwingungsgeber
lassen sich daher z.B. mehrere Erregerschwingungen in dem zu prüfenden Maschinenbauteil
überlagern oder nach Betrag und Phase beliebige Schwingungskomponenten zur Schwingungsanregung
erzeugen.
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Ferner ist es zur Aufnahme bzw. Anregung mehrdimensionaler ebener
oder räumlicher Schwingungen oder deren Zerlegung in ihre Schwingungskomponenten
bzw. deren Oberlagerung auch möglich, daß der Kolben des Schwingungsaufnehmers und/oder
des Schwingungsgebers in dessen Gehäuse in zwei oder drei senkrecht zueinander verlaufenden
Richtungen hin- und herbewegbar ist und mit seinen in diesen einander paarweise
gegenüberliegenden Flächen jeweils eine von den anderen getrennte Flüssigkeitskammer
begrenzt.
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Diese Flüssigkeitskammern können über daran angeschlossene Druckübertragungsleitungen
bei Anwendung dieser Ausführungsform nur auf den Schwingungsaufnehmer an gesonderte
Schwingungsgeber, und umgekehrt bei Anwendung dieser Ausführungsform nur auf den
Schwingungsgeber an gesonderte Schwingungsaufnehmer angeschlossen sein. Sind sowohl
der Schwingungsaufnehmer als auch der Schwingungsgeber entsprechend dieser Ausführungsform
ausgebildet, so können jeweils einander zugeordnete Kammern des Schwingungsaufnehmers
und des Schwingungsgebers paarweise miteinander verbunden sein.
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Für die überwiegenden praktischen Anwendungsfälle der Vorrichtung
gemäß der Erfindung führt der Kolben gegenüber seinen Gehäuse eine geradlinige Hin-
und Herbewegung durch.
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Für gewisse Anwendungsfälle, z.B. als Drehschwingungserreger, ist
es jedoch auch möglich, den Kolben des Schwingungsaufnehmers und/oder insbesondere
des Schwingungsgebers auf einer Kreisbahn zu führen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen die Druckübertragungsleitungen
zu ihrer Verlegung mit ggf. ungradlinigem Verlauf ausreichend flexibel sein, andererseits
aber soll ihre Leitungswandung so wenig elastisch sein, daß eine einwandfreie Druckfortpflanzung
gewährleistet ist. Hierzu können insbesondere biegsame Metallschläuche verwendet
werden. Als Druckübertragungsflüssigkeit kann z.B ein Hydrauliköl oder eine sonstige
geeignete Flüs-
sigkeit verwendet werden. Ferner können aus dem
Gebiet der Hydrauliksteuerungen an sich bekannte Maßnahmen einbezogen werden. Insbesondere
kann es zweckmäßig sein, z.B.
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durch Oberdruckventile, Ausgleichsbehälter und dergleichen dafür zu
sorgen, daß unzulässige Oberdrücke vermieden werden.
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Außerdem ist es auch möglich, zur Ermittlung und ggf.
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Regelung der in das zu prüfende Bauteil eingeleiteten Kräfte zwischengeschaltete
Kraftmeßaufnehmer einzusetzen.
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Ferner können Schaltventile in den Druckübertragungslei -tungen vorhanden
sein. Insbesondere bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der zu beiden
Seiten des Kolbens des Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers eine Flüssigkeitskammer
ausgebildet ist und die Flüssigkeitskammern des Schwingungsaufnehmers mit denen
des Schwingungsgebers über je eine flexible Leitung paarweise verbunden sind, kann
in diese ein Schaltventil eingeschaltet sein, durch welches die beiden Leitungsanschlüsse
des Schwingungsaufnehmers bzw. des Schwingungsgebers wirkungsmäßig gegeneinander
vertauschbar sind. Dadurch kann die Schwingung des Schwingungsgebers in ihrer jeweiligen
Richtung, die dadurch bestimmt ist, welche Flüssigkeitskammer des Schwingungsaufnehmers
über das Schaltventil mit welcher des Schwingungsgebers verbunden ist, bei gleichbleibender
Schwingung des Schwingungsaufnehmers bedarfsweise umgekehrt werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen erläutert, Qie schematisch
aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 und 2 eine prinzipielle
Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und Fig. 3 bis 13 prinzipielle
Ausführungsbeispiele für die mögliche Gestaltung des Schwingungsaufnehmers und des
Schwingungsgebers der Vorrichtung.
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Das Grundprinzip der Vorrichtung wird anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.
Die daraus ersichtliche Vorrichtung enthält einen Schwingungsaufnehmer 3 und einen
Schwingungsgeber 4, die jeweils aus einem hohlzylindrischen, an beiden Stirnenden
geschlossenen Gehäuse 5 und einem in diesem in der Mitte zwischen den Stirnenden
des Gehäuses 5 angeordneten Kolben 9 bestehen, der in dem Gehäuse 5 hin-und herbewegbar
geführt ist und mit jeder seiner stirnseitigen Arbeits-flächen 11, 12 eine in den
Stirnenden des Gehäuses 5 ausgebildete, mit Flüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer
7, 8 begrenzt. Die Flüssigkeitskammern 7 des Schwingungsaufnehmers 3 und des Schwingungsgebers
4 sind über eine flexible, jedoch druckfeste Leitung 13 hydromechanisch druckübertragend
miteinander verbunden und die Flüssigkeitskammern 8 des Schwingungsaufnehmers 3
und des Schwingungsgebers 4 sind über eine zweite flexible, druckfeste Leitung 14
ebenfalls hydromechanisch druckübertragend miteinander verbunden.
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Wenn daher entsprechend Fig. 1 auf das Gehäuse 5 des Schwingungsaufnehmers
3 eine dynamische Kraft 20 ausgeübt wird, die in der Bewegungsrichtung des Kolbens
9 verläuft, so wird in der Flüssigkeit in den Flüssigkeitskammern 7, 8 aufgrund
der Massenträgheit des Kolbens 9 eine Druckänderung erzeugt, die sich durch die
flexiblen Leitungen 13, 14 hindurch in die Flüssigkeit in den Flüssigkeitskammern
7, 8 des Schwingungsgebers 4 hinein fortpflanzt und hier aufgrund der Trägheitsmasse
des Kolbens 9 des Schwingungsgebers auf dessen Gehäuse 5 eine dynamische Reaktionskraft
21 ausübt, die in der Bewegungsrichtung des Kolbens 9 des Schwingungsgebers verläuft.
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Die Größe der dynamischen Reaktionskraft 21 ist entsprechend der Massen-
und Querschnittsverhältnisse der Kolben 9 und des Wirkungsgrades des Systems direkt
abhängig von der Größe der dynamischen Erregerkraft 20. Daher sind Schwingungsimpulse
sowie sinusförmige oder regellose
Schwingungen von dem Schwingungsaufnehmer
3 auf den Schwingungsgeber 4 in definierter Zuordnung übertragbar. Die Wirkungsrichtung
der dynamischen Reaktionskraft 21 in Abhängigkeit von derjenigen der dynamischen
Erregerkraft 20 ist durch die Ausrichtung des Schwingungsgebers 4 relativ zum Schwingungsaufnehmer
3 bestimmt. In der aus Fig. 1 ersichtlichen Rel ativanordnung des Schwingungsgebers
zum Schwingungsaufnehmer resultiert aus einer auf das Gehäuse 5 des Schwingungsaufnehmers
3 wirkenden, nach oben gerichteten dynamischen Erregerkraft 20 eine entgegengesetzt
zu dieser nach unten gerichtete dynamische Reaktionskraft 21 am Schwingungsgeber
4. Wenn dieser entsprechend Fig. 2 um 1800 verdreht wird, so daß nun die mit der
unten liegenden Flüssigkeitskammer 7 des Schwingungsaufnehmers 3 verbundene Flüssigkeitskammer
7 des Schwingungsgebers 4 oben liegt, folgt am Schwingungsgeber 4 eine dynamische
Reaktionskraft 21, die in der gleichen Richtung wie die dynamische Erregerkraft
20 am Schwingungsaufnehmer 3 wirkt.
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Da durch die Biegsamkeit der Leitungen 13, 14 beliebige Relativausrichtungen
des Schwingungsgebers zum Schwingungsaufnehmer ermöglicht sind, kann die am Schwingungsaufnehmer
aufgenommene Erregerschwingung in eine Reaktionsschwingung beliebiger Richtung am
Schwingungsgeber umgesetzt werden.
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Werden daher der Schwingungsaufnehmer 3 mit seinem Gehäuse 5 an einer
Schwingungserregervorrichtung, z.B. einem Schwingtisch, und der Schwingungsgeber
4 mit seinem Gehause 5 an einem zu prüfenden Maschinenbauteil befestigt, so werden
von dem Schwingungsgeber 4 in das zu prüfende Maschinenbauteil von den mit dem Schwingungsaufnehmer
3 aufgenommenen Erregerschwingungen direkt abhängige Reaktionsschwingungen eingeleitet.
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Ersichtlich können das Gehäuse 5 und der Kolben 9 des Schwingungsaufnehmers
3 und des Schwingungsgebers 4 wirkungsmäßig miteinander vertauscht werden, indem
beispiels-
weise aus dem Gehäuse 5 eine mit dem Kolben 9 verbundene
Kolbenstange herausgeführt wird, über die die Erregerschwingung direkt in den Kolben
9 des Schwingungsaufnehmers 3 eingeleitet bzw. die Reaktionsschwingung direkt von
dem Kolben 9 des Schwingungsgeber 4 abgegeben wird und das Gehäuse 5 mit einer Trägheitsmasse
ausgestattet wird.
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Der Proportionalitätsfaktor zwischen der Erregerschwingung und der
Reaktionsschwingung ist abhängig von den schwingungsmechanischen Auslegungen des
Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers selbst und ihrer Abstützung an der
Erregervorrichtung und am zu prüfenden Maschinenbauteil, den Querschnittsverhältnissen
der Arbeitsflächen 11, 12 der Kolben 9 des Schwingungsaufnehmers und des Schwingungsgebers
und dem Verhältnis der Drücke in den Flüssigkeitskammern 7, 8 des Schwingungsaufnehmers
und des Schwingungsgebers aufgrund der hydromechanischen Druckübertragung. Durch
Veränderung aller dieser Einflußgrößen und durch die jeweilige Ausrichtung und den
Anbringungsort des Schwingungsgebers am zu prüfenden Maschinenbauteil kann daher
einzeln oder in Kombination Einfluß genommen werden auf die Schwingungsform der
in das Maschinenbauteil eingeleiteten Schwingungen.
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Einige repräsentative derartige Abstimmungsmaßnahmen werden im folgenden
im Zusammenhang mit den übrigen Fig. der Zeichnung erläutert. Dabei wird auch die
Bezeichnung "Schwingungselement" verwendet, die sich sowohl auf den Schwingungsaufnehmer
als auch auf den Schwingungsgeber bezieht, da ersichtlich solche Abstimmungsmaßnahmen
sowohl für den Schwingungsaufnehmer als auch den Schwingungsgeber oder an einem
der beiden getroffen sein können.
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Gemäß Fig. 3 ist der Kolben 9 des Schwingungselementes an seinem Gehäuse
5 über beidseitig des Kolbens 9 in den FfLssigkeitskammern 7, 8 angeordnete, einander
entgegen-
wirkende Federn, beispielsweise Schraubenfedern 19, abgestützt.
Solche Federn können in Anpassung an die Masse des Kolbens 9 zur über- oder unterkritischen
Einstellung des Kolben-Schwingverhaltens und zur Abstimmung von Resonanzeffekten
und dergleichen sowie zur Sicherstellung der Mittellage des Kolbens 9 verwendet
werden. Ferner kann bei einer derartigen Ausführungsform des Schwingungselementes,
bei welcher der Kolben 9 in dem Gehäuse 5 gleitend geführt ist, auf sein Schwingungsverhalten
zusätzlich durch die Größe des Ringspaltes zwischen Kolben 9 und Gehäuse 5 oder
durch im Kolben 9 zusätzlich ausgebildete Drosselverbindungen der Flüssigkeitskammern
7 und 8 Einfluß genommen werden.
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Bei der Ausführungsform aus Fig. 4 ist an das Schwingungselement nur
eine flexible Druckübertragungsleitung 13 angeschlossen, die in die Flüssigkeitskammer
7 mündet. Die auf der anderen Seite des Kolbens 9 ausgebildete Flüssigkeitskammer
10 grenzt über eine im Gehäuse 5 abgedichtet verschiebbare Trennwand 17 an einen
Druckgasraum 18 an, der als Ausgleichsraum für die inkompressible Flüssigkeit in
der Flüssigkeitskammer 10 bei der Schwingungsbewegung des Kolbens 9 dient. Der Kolben
9 ist wie bei der Ausführungsform aus Fig. 3 beidseitig über die Federn 19 am Gehäuse
5 bzw. dem Trennkolben 17 federnd abgestützt, wobei das Druckgasvolumen in dem Druckgasraum
18 ebenfalls als Feder wirkt. Außerdem wird die Flüssigkeit des Schwingungselementes
mit dem Druck in dem Druckgasraum zur Vermeidung von Kavitation oder dergleichen
aufgrund der auftretenden Druckschwingungen vorgespannt.
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Auch bei der Ausführungsform aus den Fig. 5 und 6 ist an das Schwingungselement
nur eine flexible Druckübertragungsleitung 13 angeschlossen, die in die hier einzige
Flüssigkeitskammer 7 mündet. Der Kolben 9 weist bei diesen Ausführungsformen einen
kleineren Querschnitt als das Gehäuse 5 auf und ist mit diesem über an seinem Um-
fang
und dem des Gehäuses festgelegte Axialfedern 22 federnd verbunden, durch die die
Flüssigkeitskammer 7 nach außen abgedichtet wird. Der Kolben 9 ist aus dem Gehäuse
5 herausgeführt und mit einer Zusatzmasse 15 verbunden, die wie bei der Ausführungsform
aus Fig. 5 besonders geformt sein kann, um die Lage des Gesamtschwerpunktes des
Kolbens 9 mit der Zusatzmasse 15 zu beeinflussen und eine Schwingungsstabilisierung
herbeizuführen. Die Axialfedern 22 dienen hier auch der Erzeugung gewisser Rückstellkräfte
und zur Erzielung entsprechender Resonanzeffekte.
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Bei den Ausführungsformen aus den Fig. 7 und 8 ist das Schwingungselement
mit zwei Flüssigkeitskammern 7 und 8 ausgestattet, an die jeweils eine flexible
Druckübertragungsleitung 13, 14 angeschlossen ist und zwischen denen der Kolben
9 angeordnet ist, der einen kleineren Querschnitt als der Innenraum des Gehäuses
5 aufweist und mit diesem gemäß Fig. 7 über Gummiaxialfedern 22, und gemäß Fig.
8 über Membranen 23 federnd verbunden ist, von denen die Flüssigkeitskammern 7 und
8 qegeneinander abgedichtet werden. Bei der Ausführungsform aus Fig. 9 ist der zwischen
den beiden Flüssigkeitskammern 7 und 8 eingeschlossene Kolben an dem Gehäuse 5 verschiebbar
geführt und mit einer Kolbenstange versehen, die zur zwangsläufigen Schwingungsübertragung
zwischen dem Kolben 9 und der Schwingungserregervorrichtung bzw.
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dem Maschinenbauteil aus dem fest abgestützten Gehäuse 5 herausgeführt
ist.
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Fig. 10 zeigt eine repräsentative Ausführungsform für ein Schwingungselement,
bei dem die Flüssigkeitskammer 7 von der Arbeitsfläche eines zweiten Kolbens 6 begrenzt
ist, der in dem Gehäuse 5 senkrecht zu der Bewegungsrichtung des ersten Kolbens
9 hin- und herbewegbar geführt ist.
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Beide Kolben 6 und 9 sind mit dem Gehäuse 5 über die Flüssigkeitskammer
7 abdichtende Gummiaxialfedern 22 ver-
bunden und mit einer Zusatzmasse
ausgestattet. Bei Verwendung eines solchen Schwingungselementes als Schwingungsaufnehmer,
der mit seinem Gehäuse 5 an der Erregervorrichtung fest abgestützt ist, werden in
der Flüssigkeitskammer 7 Druckschwingungen angeregt, die aus der Oberlagerung zweier
senkrecht zueinander in den Bewegungsrichtungen der Kolben 6 und 9 verlaufenden
Schwingungskomponenten abgeleitet sind. Umgekehrt lassen sich bei Anwendung dieses
Schwingungselementes als Schwingungsgeber aus einer durch die Leitung 13 in die
Flüssigkeitskammer 7 übertragenen Druckschwingung Schwingungen aus zwei senkrecht
zueinander verlaufenden Schwingungskomponenten erzeugen und in das zu prüfende Maschinenbauteil
einleiten. Durch unterschiedliche Kolbenquerschnitte und/oder Zusatzmassen 15 kann
die erzeugte Druckschwingung bzw. in das Maschinenbauteil eingeleitete Schwingung
in breitem Maße beeinflußt werden.
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Die Ausführungsform aus Fig. 11 entspricht vom Grundaufbau her der
aus Fig. 7, wobei jedoch der Kolben 9 zwischen den beiden die Flüssigkeitskammern
7 bzw. 8 abdichtenden Axialfedern 22 mit einer Kupplungsstange 26 fest verbunden
ist, die seitlich aus dem Gehäuse 5 herausgeführt und gegenüber diesem mit dem Kolben
9 hin- und herbewegbar ist.
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Die Kupplungsstange kann der zwangsläufigen Schwingungsübertragung
auf den Kolben 9 bzw. von diesem bei fest abgestütztem Gehäuse 5 oder der Anbringung
einer Zusatzmasse und dergleichen dienen.
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Aus Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel ersichtlich, bei welchem wie
gemäß Fig. 10 zwei in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen schwingende Kolben
6, 9 vorgesehen sind, die jeweils eine Zusatzmasse 15 aufweisen.
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Um eine zusätzliche Einflußmöglichkeit auf das Schwingverhalten des
Schwingungselementes zu haben, ist gemäß Fig 12 ein dritter, auf den Kolben 9 ausgerichteter
Kolben 6 vorhanden, der wahlweise mittels eines Flansch-
deckels
27, der an das Gehäuse 5 lösbar angeflanscht werden kann, festgestellt werden kann.
Ersichtlich ist es auch möglich, eine derartige Feststellvorrichtung auch für die
anderen Kolben, 6, 9 vorzusehen, so daß z.B. bedarfsweise eine Schwingungsrichtung
ausgeschaltet werden kann.
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Bei der Ausführungsform aus Fig. 12 ist der Kolben 9 in seinem Gehäuse
5 allseits beweglich aufgehängt und begrenzt mit seinen jeweils paarweise einander
gegenüberliegenden Außenflächen jeweils eine Flüssigkeitskammer 7, 8. Die Flüssigkeitskammern
7 und 8 sind mittels der den Kolben 9 haltenden Membranen 23 gegeneinander abgedichtet
und jeweils mit einem Anschluß einer flexiblen Druckübertragungsleitung 13, 14 versehen.
Mit diesem Schwingungselement können daher räumliche Schwingungen in aus deren Komponenten
abgeleitete Druckschwingungen in den jeweiligen Flüssigkeitskammern 7, 8 umgesetzt
bzw. durch Oberlagerung der Druckschwingungen in den Flüssigkeitskammern 7, 8 räumliche
Schwingungen des Kolbens 9 angeregt werden.
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Der Schwingungsaufnehmer und der Schwingungsgeber sind jeweils mittels
nicht gezeigter Befestigungsvorrichtungen vorzugsweise mit ihrem Gehäuse 5 an der
Schwingungserregervorrichtung bzw. dem zu untersuchenden Maschinenbestandteil lösbar
befestigbar. In vielen praktischen Anwendungsfällen kann eine Schwenkbefestigung
vorteilhaft sein, um die Schwingungsrichtung verstellen zu können.