DE3741992A1

DE3741992A1 - Pruefeinrichtung zur ermittlung des widerstandes gegen schneidende verschleissbeanspruchung

Info

Publication number: DE3741992A1
Application number: DE19873741992
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Schnell; Hasso Dipl Ing Tonn
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix Conveyor Belt Systems GmbH
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1989-06-22
Anticipated expiration: 2007-12-12
Also published as: DE3741992C2

Description

Es sind Prüfeinrichtungen bekannt, mit deren Hilfe man eine Vielzahl von Verschleißprüfungen durchführen kann. Meistens basieren sie darauf, einen mehr oder weniger komplexen Verschleißvorgang mit Hilfe einer geeigneten Labor- Prüfeinrichtung in seiner Gesamtheit zu simulieren, ohne dabei die einzelnen Elemente des tribologischen Beanspruchungskollektives voneinander getrennt zu analysieren. Zu erwähnen sind in diesem Zusammenhang beispielsweise die DIN-Normen 52 108, 51 963, 53 516 oder 53 528. Kennzeichen dieser Prüfmethoden ist, daß die Verschleißpartner unter definierten Bedingungen sich relativ zueinander bewegen, wobei die Anpreßkräfte, Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und die Dauer der Prüfung bzw. Länge des Verschleißweges die das Ergebnis bestimmenden Parameter darstellen. Dabei werden bestimmte, z. B. dynamische Beanspruchungsparameter, wie sie beispielsweise beim Prallverschleiß abrasiver Materialien auftreten können, im allgemeinen nicht berücksichtigt.

Das Ergebnis dieser Prüfungen, der Verschleißbetrag, wird allgemein als linearer Verschleißbetrag (z. B. Schichtdickenänderung), volumetrischer Verschleißbetrag (z. B. Volumensabtrag) oder als gewichtsmäßiger Verschleißbetrag (z. B. Gewichtsänderung der Probe) ausgedrückt. Besondere, den Verschleiß bestimmende Materialeigenschaften werden bei diesen Prüfmethoden nicht gemessen.

Solche Materialeigenschaften können z. B. der Eindringwiderstand eines Werkstoffs gegenüber Fremdkörpern und der Schnittwiderstand eines Materials sein, wobei es erforderlich sein kann, die besonderen dynamischen Bedingungen eines tribologischen Systems in das Prüfverfahren zu implementieren, um zu praxisrelevanten Prüfergebnissen zu kommen.

Verschleißvorgänge entstehen durch das Einwirken von Beanspruchungskollektiven auf die Elemente eines tribologischen Systems und äußern sich in energetischen und stofflichen Wechselwirkungen zwischen diesen. Diese Elemente werden ganz allgemein als Grundkörper, Gegenkörper, eventuell Zwischenstoff und Umgebungsmedium bezeichnet. Je nach Art der tribologischen Beanspruchung werden die verschiedenen Verschleißarten klassifiziert. Mit der hier beschriebenen Erfindung ist es möglich, einen der Verschleißmechanismen bei sog. Prallverschleiß bzw. Stoßverschleiß zwischen Festkörpern, nämlich den der Oberflächenzerrüttung durch eindringende bzw. einschneidende Körper, unabhängig von den Wechselwirkungen der tribologischen Beanspruchungskollektives, zu untersuchen. Grundüberlegung des Prüfprinzips ist, daß, um diesen Verschleißmechanismus zu ermöglichen, ein Körper - der Gegenkörper - in die Oberfläche des Grundkörpers eindringen muß. Ist der Widerstand des Grundkörpers gegenüber dem Eindringen des Gegenkörpers hoch, wird der zu erwartende Verschleiß geringer sein als bei einem Grundkörper, dessen Widerstand gegen Eindringen des Gegenkörpers niedrig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Eindringwiderstand unter den Prallverschleiß bzw. Stoßverschleiß geltenden dynamischen Randbedingungen meßtechnisch zu erfassen und zu registrieren. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Da es sich beim Prallverschleiß - z. B. bei der Aufgabe von abrasivem Fördergut auf einem Fördergurt - um einen dynamischen Vorgang handelt, muß wegen des visko-elastischen Eigenschaftsbildes des Gummimaterials der Fördergurtdeckplatten der Stoßvorgang mit der entsprechenden Geschwindigkeit durchgeführt werden. Die hier vorkommenden Geschwindigkeiten liegen im Bereich von einigen m/sec. Die beim Stoß wirksam werdende kinetische Energie des Gegenkörpers sollte den Bedingungen der Praxis anpaßbar sein. Grundelement der Erfindung ist ein normales Pendelschlagwerk, wie es beispielsweise in DIN 51222 beschrieben ist.

Die Hammerfinne wird ersetzt durch die Oberflächenkontur des Gegenkörpers. Als Oberflächenkonturen können Nadelspitzen, Messerschneiden, Rasierklingen definierte Körperkanten oder Ecken, Glassplitter und Kugelkalotten eingesetzt werden.

Die den Grundkörper repräsentierende Materialprobe wird am Pendelamboß gehalten, wobei der Pendelamboß eine Vorrichtung besitzt, die es gestattet, den Kraft-Zeit-Verlauf während des Stoßvorganges beim Aufprall des Gegenkörpers zu messen und zu registrieren. Des weiteren besitzt das Gerät eine Vorrichtung, mit der es möglich ist, den Weg-Zeit-Verlauf während des Stoßvorganges meßtechnisch zu erfassen.

Um Reibung zwischen dem eindringenden Gegenkörper und dem Grundkörper zu reduzieren oder auszuschließen, kann die Oberfläche der Grundkörperprobe unter Spannung in Normalrichtung zur längsten Ausdehnung des Gegenkörpers gesetzt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Grundkörperprobe in eine Vorrichtung eingespannt und gedehnt wird. Eine andere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Grundkörperprobe um eine definierte Oberflächenkontur des Pendelambosses zu biegen und so zu fixieren.

Die vorstehend beschriebene Anordnung der Grundkörperprobe und des Gegenkörpers gestatten es, den Eindringwiderstand des Gegenkörpers zu erfassen. Eine andere Anordnung von Grundkörperprobe und Gegenkörper ermöglicht die Erfassung einer anderen verschleißbestimmenden Eigenschaft, nämlich die Messung des Schnittwiderstandes. Zu diesem Zweck wird die Grundkörperprobe horizontal unter dem Pendel angeordnet und stützt sich nicht auf dem Pendelamboß ab. Der Gegenkörper, z. B. eine Messerklinge, hat seine längste Ausdehnung in Richtung der Pendelachse. Im Pendelkopf befindet sich eine elektrische Kraftmeßeinrichtung, über die sich der Gegenkörper abstützt.

Die Haltevorrichtung für die Grundkörperprobe ist in vertikaler Richtung beweglich, so daß die Einschnittiefe exakt vorherbestimmt werden kann. Außerdem kann die Grundkörperprobe unter Spannung in Normalrichtung zum Einschnitt gesetzt werden. Diese Spannung kann auch dadurch erzeugt werden, daß die Grundkörperprobe über einen definierten Radius gebogen wird. Mit Hilfe der im Pendelkopf befindlichen Kraftmeßeinrichtung kann der zeitliche Verlauf der Schnittkraft gemessen und mit einem geeigneten Registriergerät aufgezeichnet werden. Eine weitere Meßeinrichtung gestattet die Messung und Registrierung der Schnittlänge. Schnittkraft und Schnittlänge gestatten eine einwandfreie quantitative Bewertung des Schnittwiderstandes bei vorgegebener Schnittenergie, repräsentiert durch die Fallhöhe und Masse des Pendels.

Die Abbildungen 1 bis 4 zeigen verschiedene Varianten der Prüfeinrichtung zur Ermittlung des Widerstandes gegen schneidende Verschleißbeanspruchung.

Die Abbildungen 5 und 6 zeigen bezüglich des Eindringwiderstandes bzw. Schnittwiderstandes jeweils den Reaktionskraft-Zeit- Verlauf sowie den Eindringtiefe (bzw. Schnittlänge)-Zeit-Verlauf.

Claims

1. Prüfeinrichtung mit Pendelschlagwerk als Grundelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung zur Ermittlung des Widerstandes gegen schneidende Verschleißbeanspruchung folgende Teile aufweist:

a) Grundkörperprobe (1),
b) Gegenkörper (2), dessen Oberflächenkontur die Hammerfinne ersetzt,
c) Kraftmeßeinrichtung (3),
d) Spannvorrichtung (4) und
e) Wegmeßeinrichtung (5).

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Grundkörperprobe (1) unter Spannung in Normalrichtung zur längsten Ausdehnung des Gegenkörpers (2) gesetzt werden kann.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörperprobe (1) in eine entsprechende Vorrichtung eingespannt und eventuell gedehnt wird.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörperprobe (1) um eine definierte Oberflächenkontur des Pendelambosses gebogen und somit fixiert werden kann.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörperprobe (1) horizontal unter dem Pendel angeordnet ist und sich nicht direkt auf dem Pendelamboß abstützt.

6. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung für die Grundkörperprobe (1) in vertikaler Richtung beweglich ist.

7. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörperprobe (1) zur Vermeidung von Reibung zwischen Gegenkörper (2) und Grundkörperprobe (1) unter Spannung in Normalrichtung zum Einschnitt gesetzt wird.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung dadurch erzeugt wird, daß die Grundkörperprobe (1) unter einem definierten Radius gebogen wird.

9. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenkonturen des Gegenkörpers (2) Nadelspitzen, Messerschneiden, Rasierklingen, definierte Körperkanten oder Ecken, Glassplitter oder Kugelkalotten eingesetzt werden.

10. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kraftmeßeinrichtung (3) im Pendelkopf bzw. im Pendelamboß befindet.