DE3840261C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Belastungsvorrichtung der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Derartige Belastungsvorrichtungen werden benutzt, um
eine Probe einer Zug- oder Druckbelastung auszusetzen,
damit das Verhalten der Probe unter Last gemessen und
erforscht werden kann. Da sich eine Probe unter Last
verformen kann, ist eine wegunabhängige Lastaufbringung
erforderlich. Für die Lastaufbringung werden bei den
bekannten Belastungsvorrichtungen hydraulische oder
gewichtsbelastete Einrichtungen benutzt. Solche Be
lastungsvorrichtung, die imstande sind eine weg
unabhängige Belastung zu erzeugen, sind sehr aufwendig,
voluminös und teuer, sowie vielfach störanfällig.
Eine Belastungsvorrichtung, von der der Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ausgeht, ist bekannt aus
US 40 44 595. Diese Belastungsvorrichtung enthält zwei
Paare von Klemmbacken zur Einspannung eines Papierstreifens,
der auf Zug beansprucht wird. Die untere
Klemmbacke eines jeden Paares ist an einer elastischn
Aufhängevorrichtung befestigt, die aus einer zu einem
Ring gebogenen Blattfeder besteht, welche an einem
Stützrahmen aufgehängt ist. Die die Zugkraft aufbringende
Belastungseinrichtung besteht aus einem keilförmigen
Schieber, der die beiden Stützteile, von denen
jeder eines der Klemmbackenpaare trägt, auseinanderdrückt.
Diese Belastungsvorrichtung hat einen sehr
aufwendigen Aufbau und sie ist wegabhängig, d. h. es
erfolgt eine Zwangssteuerung des Abstandes der beiden
Klemmbackenpaare, die durch die Schrägfläche auseinandergetrieben
werden. Die dafür erforderliche Kraft
wird von einem Kraftaufnehmer gemessen. Eine konstante
Lastaufbringung über einen großen Weg ist hierbei nicht
möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be
lastungsprüfvorrichtung der im Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die mit
geringem Aufwand herzustellen ist, wenig Platz be
ansprucht und dennoch über einen relativ großen Weg
eine konstante Lastaufbringung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an
gegebenen Merkmalen.
Bei der erfindungsgemäßen Belastungsvorrichtung wird
die Kraft von mehreren Blattfedern erzeugt, die auf
Knickung in Längsrichtung gespannt sind. Dabei wird der
Umstand ausgenutzt, daß Blattfedern über einen größeren
Bereich eine wegunabhängige lastkonstante Knicklast
haben. Gegenüber den üblichen Belastungsvorrichtungen
bestehen die Vorteile der Erfindung in einer hohen Zu
verlässigkeit und Langzeitkonstanz, geringen Herstel
lungskosten, niedrigem Gewicht im Verhältnis zur Prüf
belastung, kleinem Volumen usw. Die Belastungsvorrich
tung, die sich generell für die Prüfung von Werkstoffen
und Werkstücken eignet, ist leicht transportabel, raum
sparend aufstellbar und sie kann in einer Vielproben-
Prüfeinrichtung verwendet werden. Die Vorrichtung ist
auch weitgehend unabhängig von Änderungen der Um
gebungsbedingungen, wie Temperatur, Strahlung und
aggressiven Medien. Es können beliebige räumliche
Kraftrichtungen realisiert werden. Ferner läßt sich die
Belastungsvorrichtung in ein System integrieren, das
komplexe Belastungszustände an einem Prüfkörper er
zeugt, wobei die Belastungsvorrichtung einen der kombi
nierten Belastungszustände hervorruft. Auch ein er
gänzender Einbau in bestehende andere Belastungssysteme
ist möglich, z.B. zur Untersuchung von Ermüdungs
erscheinungen.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausbildungen
und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung an
gegeben.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Belastungsvorrichtung für die Zugbelastung
einer Probe,
Fig. 2 eine Belastungsvorrichtung für die Druck
belastung einer Probe,
Fig. 3 eine andere Belastungsvorrichtung für die
Druckbelastung einer Probe und
Fig. 4 eine Belastungsvorrichtung für die Biege
belastung einer Probe.
Die Belastungsvorrichtung nach Fig. 1 weist ein recht
eckiges unteres Joch 10 und ein rechteckiges oberes
Joch 11 auf. An jedem der Joche 10, 11 ist ein Über
tragungselement 12, 13 in Form einer Spannbacke mit
einem Bolzen 14 derart befestigt, daß die Spannbacken
einander zugewandt sind. An den Übertragungselementen
12, 13 sind die Enden einer Probe 15 bzw. eines Prüf
körpers befestigt. Von dem unteren Joch 10 erstrecken
sich Führungsstangen 16 nach oben. Diese Führungs
stangen sind durch Bohrungen des oberen Joches 11 hin
durchgeführt und dienen dazu, das obere Joch 11
parallel zum unteren Joch 10 in vertikaler Richtung zu
führen.
Die Belastungskraft der auf Zug zu belastenden Probe 15
wird durch Blattfedern 18, 19 aufgebracht, die mit ihren
stirnseitigen Enden in Kerben 20 an der Oberseite des
unteren Jochs 10 und an der Unterseite des oberen Jochs
11 zentriert sind. Die Blattfedern 18, 19 bestehen aus
elastischem Material, vorzugsweise aus Federstahl, und
sie sind im entspannten Zustand ebene Blechstreifen.
Diese Blattfedern 18, 19 sind zwischen die Joche 10, 11
eingesetzt, während das obere Übertragungselement 13
die Probe 15 festhält und mit seinem Bolzen 14 an dem
Joch 11 befestigt ist. In diesem Zustand ist das untere
Übertragungselement 12 an der Probe 15 befestigt, je
doch noch nicht am unteren Joch 10. In diesem Zustand
wird das obere Joch 11 mit einer Kraft herunter
gedrückt, die die Summe der Grenzlasten sämtlicher
Blattfedern 18 und 19 übersteigt, so daß diese Blatt
federn 18 und 19 nach außen ausknicken. Im aus
geknickten Zustand der Blattfedern 18, 19 taucht das
untere Übertragungselement 12 in einen Schlitz 21 des
unteren Jochs 10 ein. Durch Einstecken des Bolzens 14
in ein quer zu dem Schlitz 21 verlaufendes Loch und
durch ein Loch in dem Übertragungselement 12 wird das
untere Übertragungselement 12 an dem Joch 10 ver
riegelt. Dann wird die auf das obere Joch 11 extern
ausgeübte Niederhaltekraft aufgehoben, so daß die Joche
10, 11 ausschließlich durch die kombinierten Kräfte der
auf Knickung belasteten Blattfedern 18 und 19 aus
einandergedrückt werden. Da die Knicklast weitgehend
wegunabhängig ist, bleibt sie auch bei Längenänderungen
der Probe 15 konstant.
Eine Variation der auf die Probe 15 einwirkenden Be
lastung ist möglich, indem Blattfedern mit anderer
Federbreite bzw. Federstärke eingesetzt werden oder
indem die Anzahl der Blattfedern verändert wird. Die
Zahl der Blattfedern 18 auf der einen Seite der Probe
15 ist gleich der Zahl der Blattfedern 19 auf der
anderen Seite der Probe, so daß auf das obere Joch 11
keine Kippmomente einwirken. Außerdem liegen die Kerben
20 im oberen Joch lotrecht über den Kerben 20 im
unteren Joch, so daß die Einspannpunkte einer jeden
Blattfeder exakt vertikal übereinanderliegen.
Die in Fig. 2 dargestellte Belastungsvorrichtung dient
dazu, die Probe 15 einer Druckbeanspruchung aus
zusetzen. Hierbei befindet sich die Probe 15 nicht
zwischen den Jochen 10, 11, zwischen die die Blattfedern
18, 19 eingespannt sind, sondern zwischen dem oberen
Joch 11 und einem oberen Querhaupt 21, das die Enden
der nach oben hin verlängerten Führungsstäbe 16 mit
einander verbindet. Das untere Übertragungselement 12
ist in diesem Fall an der Oberseite des oberen Jochs 11
befestigt und das obere Übertragungselement an der
Unterseite des Querhauptes 21. Die Blattfedern 18, 19
sind zwischen den beiden Jochen 10, 11 in gleicher Weise
parallel zu ihrer Längsrichtung zusammengedrückt und
auf Knickung beansprucht, wie dies bei dem ersten Aus
führungsbeispiel der Fall ist. Die Blattfedern drücken
das untere Joch, das an den Führungsstangen 16 vertikal
geführt ist, nach oben und üben damit einen Druck gegen
die an dem Querhaupt 21 abgestützte Probe aus.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3, das im wesent
lichen demjenigen von Fig. 2 entspricht, sind die Über
tragungselemente 22, 23 Druckbacken, zwischen denen die
Probe 15 zusammengedrückt ist, ohne daß eine Ein
spannung der Probenenden erfolgt. Das Querhaupt 21, an
dem das obere Übertragungselement 23 befestigt ist,
wird an seiner Oberseite durch Muttern 24 abgestützt,
welche auf Gewindeabschnitten 16a der stabförmigen Zug
elemente 16 sitzen und verstellt werden können, um
Proben mit unterschiedlichen Abmessungen einspannen zu
können.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 entspricht prinzi
piell demjenigen von Fig. 3 und dient zur Biege
beanspruchung einer Probe 15. Hierbei sind auf dem
unteren Übertragungselement 22 zwei Druckstücke 25, 26
mit gegenseitigem Abstand angeordnet, während an der
Unterseite des plattenförmigen Übertragungselements 23
ein weiteres Druckstück 27 angeordnet ist. Während die
Druckstücke 25 und 26 die Endbereiche der Probe 15 ab
stützen, drückt das Druckstück 27 von der entgegen
gesetzten Seite (von oben her) gegen den Mittelbereich
der Probe 15. Durch Verstellen der Muttern 24 kann
auch hier eine Anpassung an unterschiedliche Abmes
sungen der Probe erfolgen.
Claims (7)
1. Belastungsvorrichtung mit Belastungseinrichtung
zum Ausüben einer Prüfkraft auf eine Probe
(15), mit an der Belastungseinrichtung verbundenen
Übertragungselementen (12, 13; 22, 23) zum Einspannen
der Probe (15) und zum Übertragen der Prüfkraft
auf diese, und mit mehreren Blattfedern (18, 19),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Blattfedern (18, 19) in der Belastungseinrichtung
zur Erzeugung der Prüfkraft vorgesehen
und dazu in Längsrichtung mit Knickung gespannt
sind.
2. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blattfedern (18, 19)
symmetrisch zu beiden Seiten der Belastungsachse
der Probe (15) angeordnet und mit den Enden an der
Belastungseinrichtung zugehörigen Jochen (10, 11)
abgestützt sind.
3. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Enden der Blattfedern
(18, 19) in Kerben (20) der Joche zentriert sind.
4. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente
(12, 13) an den Jochen (10, 11) befestigt sind,
gegen die die Blattfedern (18, 19) drücken.
5. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungselement
(12, 22) an einem Joch (11) abgestützt ist, gegen
das die Blattfedern (18, 19) drücken, und daß das
andere Übertragungselement
(13, 23) an einem Querhaupt (21) abgestützt ist,
das mit dem anderen Joch (10) über Zugelemente
(16) verbunden ist.
6. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente
(22, 23) aus flachen Druckstücken bestehen,
zwischen denen die Probe (15) einklemmbar ist.
7. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen der Probe (15)
und jedem Übertragungselement (22, 23) mindestens
ein Druckstück (25, 26, 27) angeordnet ist und daß
die Druckstücke derart angeordnet sind, daß die
Probe (15) auf Biegung beansprucht wird.
Priority Applications (1)
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DE3840261A1 DE3840261A1 (de) | 1990-05-31 |
DE3840261C2 true DE3840261C2 (de) | 1993-05-13 |
Family
ID=6368114
Family Applications (1)
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DE (1) | DE3840261A1 (de) |
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