DE3710552C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1. Eine solche Prüfmaschine ist aus der DD 2 16 317 bekannt.

Untersuchungen an Schraubenfedern werden normalerweise an der gesamten Fe­ der durchgeführt. Für bestimmte Fragestellungen ist jedoch die Untersuchung einzelner Schraubenfederwindungen günstiger, da sich die einzelnen Einfluß­ größen getrennt untersuchen und bewerten lassen. Beispiele solcher Einfluß­ größen sind:

• - Werkstoffeinflüsse
• - Art des Kugelstrahlens
• - Oberflächenschutz
• - Korrosionsverhalten im dynamischen Einsatz
• - Mittelspannungseinflüsse
• - Statistische Parameter der Dauer-, Zeit- und Betriebsfestigkeit.

Bisher bekannte Prüfstände verwenden auch Exzenterantriebe zur Erzeugung konstanter Amplituden oder servohydraulische Antriebe für variable Am­ plituden. Eine exzentergetriebene Prüfmaschine wird in DD 99 656 beschrie­ ben. Der Nachteil exzenterbetriebener Prüfstände besteht u.a. in den lan­ gen Versuchslaufzeiten infolge der niedrigen Versuchsfrequenzen, servohy­ draulische Prüfanlagen sind wegen des hohen Energieaufwandes meist nicht vertretbar.

Die Ausnutzung des Resonanzeffektes, z.B. für Zwecke der Materialprü­ fung, ist bekannt, eine Prüfmaschine dieser Art beschreibt z.B. die DE-OS 25 22 890.

Eine Prüfmaschine für Schraubenfedern bei hohen Prüffrequenzen unter Ausnutzung des Resonanzeffektes ist aus DD 2 16 317 bekannt. Dort wird eine veränderliche Masse, die zugleich als Anker für den elektromagne­ tischen Antrieb ausgebildet ist, oszillierend zwischen zwei zu prüfenden Federn angeordnet.

Für die Untersuchung einzelner Schraubenfederwindungen ist diese Prüf­ maschine weniger geeignet, weil eine momentenfreie Einspannung der Fe­ derenden mit den dort erwähnten Lagerböcken nicht realisierbar ist. Das Anbringen von Meßsensoren an einem bei laufendem Betrieb ruhenden Prüf-Querschnitt der Federwindung bzw. eine Beobachtung desselben sind nicht möglich. Nachteilig ist ferner, daß die Prüfmaschine nach DD 2 16 317 bei jedem Lastspiel unausgeglichene Massenkräfte an das Fun­ dament abgibt.

Ausgehend von einer Prüfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ist es Aufgabe der Erfindung, diese Prüfmaschine so weiterzubilden, daß einzelne Federwindungen mit hoher Lastwechselfrequenz geprüft werden können, wobei während der dynamischen Prüfung Messungen und Beobachtun­ gen an der Federwindung möglich sein sollen. Die notwendige Antriebslei­ stung soll gering und die Anforderung an das Prüfstandsfundament soll niedrig sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Prüfmaschine gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale nach dem Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1.

In der Figur werden zwei einzelne Federwindungen 1 (je 360°) mittels eines verstellbaren Querhauptes 2 in einer Wippe gegeneinander verspannt, um die statische Einfederung zu ermöglichen. Einer der beiden Schwingarme 3 wird an seiner Lagerstelle 4 elektrodynamisch (z.B. mit einem Scheibenläu­ fermotor 5) so zu Schwingungen erregt, daß das Schwingungssystem, bestehend aus den beiden Schwingarmen 3 und den beiden einzelnen Federwindungen 1 in seiner ersten Eigenform im Resonanzmaximum schwingt. Dabei bewegen sich die beiden Schwingarme automatisch gegenphasig zueinander, d.h. die Massenkräfte heben sich nach außen auf. Daher läuft der Prüfstand ruhig und stellt nur geringe Anforderungen an das Fundament.

Der Prüfquerschnitt der Feder (Stelle A) befindet sich diagonal gegenüber der Einspannstelle und steht auch bei laufender Prüfmaschine still. Dies ist vorteilhaft für Beobachtungen der Entstehung und Fortpflanzung von Rissen und für die Applikation von Meßgebern. Durch die zwei an den beiden Drehpunkten angebrachten Winkelgeber 6 kann der Verformungsweg (Prüfgröße) indirekt ermittelt und der Regelelektronik zugeführt werden. Die Regelelektronik sorgt dafür, daß die Prüfmaschine im Resonanzmaxi­ mum betrieben und daß die gewünschte Prüfgröße eingehalten wird. Gibt man (z.B. durch einen Steuerrechner) anstelle einer konstanten Prüfgröße einen auf die Dynamik des Schwingungssystems abgestimmten veränderlichen Sollwert als Prüfgröße vor, so lassen sich in der Art einer Amplituden­ modulation beliebige, jedoch definierte Häufigkeitsverteilungen für die Prüfgröße auf einfache Weise experimentell nachbilden. Die Prüffrequenz kann in weiten Bereichen durch die an den Schwingarmen befestigten Abstimm- Massen 7 beeinflußt werden. Die Masse des elektrodynamischen Antriebs (in der Figur: des Scheibenläufermotors) wird am gegenüberliegenden Schwingarm durch die Masse 8 ausgeglichen, so daß die Bewegungen der bei­ den Schwingarme genau gleich groß sind.

Durch die Anordnung der Federwindung in Richtung auf die Drehpunkte der Schwingarme wird die Reibung in der Einspannlagerung 9 minimiert, da die Klappbewegung von Schwingarmen und Federschenkeln konform verläuft.

Zum Betrieb des Schwingungssystems muß lediglich die Verlustenergie aus Materialdämpfung, Reibung, Luftdämpfung und elektrischen Verlusten auf­ gebracht werden. Daher ist die notwendige Antriebsleistung gering. Durch die Ausnutzung der Resonanzüberhöhung sind auch die Antriebskräfte klein.

Claims (2)

1. Auf Resonanzbasis arbeitende Prüfmaschine mit elektrodynamischem An­ trieb für die gleichzeitige Untersuchung der Schwingfestigkeit zweier in Aufnahmen eingespannter Schraubenfedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern einzelne Schraubenfederwindungen (1) sind, die in einer Wippe, die aus zwei Schwingarmen (3) besteht, aufgenommen wer­ den und daß einer der beiden Schwingarme (3) an seiner Lagerstelle (4) angetrieben wird, wobei der andere Schwingarm automatisch gegenphasig schwingt.

2. Auf Resonanzbasis arbeitende Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Sollwertvorgaben für den Drehwinkel des angetriebenen Schwingarmes (3) konstante oder variable Verformungswege der Schraubenfederwindungen (1) gefahren werden können.