DE3712180A1 - Pruefmaschine zur untersuchung der schwingfestigkeit von blattfedern auf resonanzbasis - Google Patents

Description

Die Schwingfestigkeit von Blattfedern wird derzeit entweder mit Exzen­ terprüfständen oder auf geregelten servohydraulischen Prüfanlagen ex­ perimentell untersucht. Üblicherweise wird die Last in der Federmitte eingeleitet und an den Federenden unter möglichst wirklichkeitsnahen Einspannbedingungen abgenommen.

Blattfedern müssen während der Betriebsbeanspruchung eine große Anzahl von Lastspielen ertragen. Um die Schwingfestigkeit von Blattfedern auf experimenteller Basis beurteilen zu können, müssen deshalb im Versuch viele Lastspiele aufgebracht werden. Exzenterprüfstände benötigen dazu wegen der durch die nichtausgleichbaren Massenkräfte begrenzten Prüf­ frequenz häufig unvertretbar lange Versuchslaufzeiten. Außerdem muß der Antrieb für die Überwindung des Totpunktes beim Anfahren erheblich stär­ ker ausgelegt werden, als das für den stationären Versuchsbetrieb not­ wendig ist. Reale Betriebsbelastungen bestehen darüber hinaus nicht aus konstanten, sondern aus variablen Lastamplituden, die von Exzenterprüf­ ständen ebenfalls nicht simuliert werden können.

Mit servohydraulischen Prüfständen lassen sich zwar die im Betrieb an Blattfedern auftretenden variablen Belastungen simulieren, diese Anlagen sind jedoch wegen ihres hohen Energiebedarfs sehr kostspielig im Betrieb.

Aus diesen Gründen besteht Bedarf nach einem Prüfstand zur Prüfung von Blattfedern mit konstanten und variablen Schwingungsamplituden bei mög­ lichst hoher (durch die Federerwärmung begrenzter) Versuchsfrequenz. Erwünscht sind zusätzlich geringer Energiebedarf und große Laufruhe.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Vier Blattfedern 1 werden entsprechend Fig. 1 paarweise zwischen zwei Schwingarmen 2 an­ geordnet und mit einem Querhaupt 3 vorgespannt, wodurch die statische, durch das Fahrzeuggewicht verursachte Einfederung simuliert wird. Die beiden Schwingarme mit den dazwischen gespannten vier Blattfedern bilden ein Schwingungssystem. Die Schwinglasten werden dadurch erzeugt, daß dieses Schwingungssystem durch einen Torsionsschwingungserreger 5 (z.B. Hydromotor) so in Resonanz erregt wird, daß beide Arme gegenphasig schwin­ gen. Bei schwach gedämpften Blattfedern (z.B. Einblattfedern) genügt der Antrieb eines der beiden Schwingarme an seiner Lagerstelle 4, der andere Schwingarm schwingt dann automatisch in der Gegenphase. Bei stark gedämpf­ ten Blattfedern entsteht bei einseitiger Torsionserregung zwischen beiden Schwingarmen eine von der Größe der Dämpfung abhängige Phasenverschiebung. Um auch in diesem Fall die Gegenphase zu erzwingen, muß am zweiten Schwing­ arm ebenfalls ein Antrieb (wie in Fig. 1 dargestellt) vorgesehen werden.

Um die Wippbewegung zu ermöglichen und den Einspannpunkt der Blattfedern momentenfrei mit dem Schwingarm zu verbinden, werden die Blattfedern an den Einspannstellen 6 gelagert.

Durch die an den Enden der Schwingarme befestigten Zusatzmassen 7 kann die Resonanzfrequenz und damit die Prüffrequenz in weiten Bereichen be­ einflußt werden. Der Drehwinkel der Schwingarme wird über Winkelgeber 8 meßtechnisch ermittelt und ist ein Maß für den Ist-Wert der Wegamplitude der Blattfedern. Der Ist-Wert wird in einem geschlossenen Regelkreis auf den gewünschten Soll-Wert der Wegamplitude unter Berücksichtigung der Resonanzbedingung geregelt. Gibt man dem Amplitudenregler keinen kon­ stanten, sondern einen auf die Dynamik des Schwingungssystems abgestimm­ ten veränderlichen Soll-Wert (z.B. durch einen Rechner) vor, so lassen sich in der Art einer zufallsartig modulierten Amplitude beliebige, je­ doch definierte Häufigkeitsverteilungen versuchstechnisch nachbilden.

Durch das gegenphasige Schwingen der beiden Schwingarme und der zwischen­ gespannten Blattfedern heben sich die Massenkräfte nach außen auf, der Prüfstand läuft ruhig und stellt nur geringe Anforderungen an das Funda­ ment. Die erforderliche Antriebsleistung und die Antriebskraft sind ge­ ring, da die Resonanzüberhöhung ausgenutzt wird.

Mit der beschriebenen Prüfmaschine können auch statische und dynamische Federkennlinien (Kraft über Weg) aufgenommen werden. Dazu muß am Befesti­ gungspunkt der beiden gegeneinander verspannten Blattfedern ein Kraftmeß­ geber 9 angebracht werden. Bei der Aufnahme dynamischer Kennlinien wird der Weg über die Winkelgeber ermittelt, bei statischer Kennlinie wird das Querhaupt verstellt und der Verstellweg meßtechnisch ermittelt.

Fig. 1 erläutert schematisch die Prüfmaschine, es bedeuten:

• 1 die Blattfedern
  2 die Schwingarme
  3 das verstellbare Querhaupt
  4 Lagerung der Schwingarme mit Einleitung der
  Torsionskräfte
  5 ist der Antrieb
  6 ist die Blattfedereinspannung
  7 sind Zusatzmassen zur Abstimmung
  8 sind Winkelgeber
  9 sind Kraftmeßgeber

Claims (3)

1. Prüfmaschine zur Untersuchung der Schwingfestigkeit von Blattfedern auf Resonanzbasis, dadurch gekennzeichnet, daß vier Blattfedern (1) jeweils paarweise zwischen einer Wippe, bestehend aus zwei Schwing­ armen (2), verspannt werden. Bei schwach gedämpften Blattfedern wird einer der beiden Schwingarme über einen geeigneten Antrieb so in Schwingungen versetzt, daß der andere Schwingarm in Resonanz gegen­ phasig schwingt.

2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stark gedämpften Blattfedern beide Schwingarme angetrieben werden, um die Gegenphasigkeit der Schwingbewegung der beiden Schwingarme aufrecht zu erhalten.

3. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ent­ sprechende Sollwertvorgabe am Antrieb konstante und variable Verfor­ mungswege gefahren werden können.