DE4412704A1

DE4412704A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung periodischer Lasten

Info

Publication number: DE4412704A1
Application number: DE19944412704
Authority: DE
Inventors: Erich Gerards; Harald Neumann; Robert Spahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einleitung von Vibrationen oder periodischen Lasten unter Ausnutzung der Kraftverstärkung durch die Eigenschwingfähigkeit des Systems Schwingungserreger-Bauteil bei dem an einem Drehschwinger die Massen, Steifigkeiten und insbesondere Hebelarme so eingestellt werden können, daß die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems an die Wünsche des Benutzers angepaßt werden kann.

Schwingungserreger, die mit der Resonanz des Gesamtsystems Schwingungserreger-Bauteil arbeiten, sind hauptsächlich aus der Prüftechnik bekannt. Unter anderem sind sie zur Durchführung von Untersuchungen an Werkstoffen und Bauteilen auf Festigkeit und Lebensdauer entwickelt worden.

Der Großteil dieser Systeme arbeitet mit linerarschwingungsfähigen Systemen. Dabei wird, wie zum Beispiel in DE-25 22 890 eine Anpassung der Resonanzfrequenz des Systems nach der Formel

w² = c/m

durch die Veränderung der Steifigkeiten c oder der Massen m erreicht.

Diese Anordnung wirft viele Probleme auf.

In Bezug auf die Änderung der Steifigkeiten sind dies zum Beispiel:

a) Die Änderung der Steifigkeiten durch Anbringen und Entfernen von normalen Federn verursacht einen hohen Umrüstungsaufwand.
b) Gegeneinander verspannte Federn erhöhen unnötigerweise die aufzubringenden Kräfte und damit die nötigen Leistungen.
c) Steifigkeitsänderungen durch Öl- oder Gasfedern sind nur in relativ geringem Maße möglich und decken damit nur ein schmales Frequenzband ab. Für größere Änderungen sind aufwendige Aufbauten nötig.

In Bezug auf die Änderung der Massen sind dies zum Beispiel:

d) Größere Massen erfordern größere Leistungen
e) Umrüsten wird langwierig und muß eventuell von mehreren Arbeitskräften durchgeführt werden.
f) Eventuell wird eine Hubvorrichtung für das Anbringen der Zusatzmassen nötig.

Bei beiden Problemstellungen ergibt sich, daß

g) Umrüsten meistens manuelle Arbeit erfordert und damit
h) automatisches, programmiertes Einstellen der Resonanzfrequenz nur schwer möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und die Einstellbarkeit des Resonanzfrequenzbereiches über ein weites Frequenzband zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Drehschwingsystem verwendet wird. Die Resonanzfrequenz dieses Drehschwingsystem gehorcht der Gleichung

w² = cj/J

mit der Drehsteifigkeit c und dem Massenträgheitsmoment J. Das Massenträgheitsmoment J ist vereinfacht nach der Formel

J = r² m

nicht nur von der Masse m, sondern auch vom wirksamen Hebelarm r abhängig.

Auch die Drehsteifigkeit c ist mit der linearen Federsteifigkeit c für kleine Winkel nach der Formel

cj = c I²

über den Hebelarm I verknüpft.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schwingsystem, bei dem durch die Verstellung des Angriffspunktes des zu prüfenden Bauteiles die Resonanzfrequenz verstellt werden kann.

Fig. 2 zeigt ein Schwingsystem, bei dem durch die Verstellung des Massen schwerpunktes die Resonanzfrequenz verstellt werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Schwingsystem, bei dem viele Variationsmöglichkeiten existieren

Fig. 4 zeigt ein Schwingsystem, bei dem eine Linearführung eine lineare Belastung des Bauteils sicherstellt.

Fig. 5 zeigt eine mögliche konstruktive Ausführung.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehschwinger besteht aus einem Drehpunkt 1, einem Schwingarm 2, einer Masse 3 und einer im Abstand zum Drehpunkt verstellbaren Feder 4. Für eine Prüfmaschine würde das zu prüfende Bauteil die Feder 4 bilden. Durch eine Verstellung der Feder 4 kann der Hebelarm in Betrag und Richtung geändert werden. Dadurch ändert sich die Resonanzfrequenz des Systems. Nach dem festklemmen der Verstellmöglichkeit wird das gesamte System durch einen Schwingungserre ger 5 (z. B. Unwucht, Elektromagnet, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder) in Schwingung versetzt.

In Fig. 2 ist ein System dargestellt, in dem, bei ansonsten gleichen Komponen ten wie in Fig. 1, der Hebelarm der Masse 4 geändert werden kann.

In Fig. 3 ist die Kombination der verschiedenen Verstellmöglichkeiten dargestellt. Mehrere Massen (4, 7), sowie mehrere Federn (3, 6) können bezüglich ihrer Größen und Hebelarme zum Drehpunkt verstellt werden.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit zur Verwendung eines Linearführungssystems 8 um eine lineare Krafteinleitung in die Feder 4 (in das Bauteil) zu gewährleisten.

Bei der Fig. 5 dargestellten konstruktiven Ausführung wird als Schwingungser reger eine durch einen Motor 9 angetriebene Unwucht 10 verwendet. Ein Pneumatikzylinder 11 wird zur Aufbringung einer Vorlast verwendet. Durch die Verstellung des Prüflings 3 und des Schlittens 12 auf dem Träger 2 wird die Resonanzlagenverstellung bewirkt.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von periodischen Lasten unter Ausnutzung der Kraftverstärkung durch die Eigenschwingfähigkeit des Sy stems Schwingungserreger-Bauteil dadurch gekennzeichnet, daß das System einen Drehschwinger enthält, so daß die Resonanz des Gesamtsystems durch die Veränderung der im System vorhandenen Massen, Steifigkeiten und insbesondere der Hebelarme des Drehschwingers an die Bedürfnisse des Benutzers angepaßt werden kann.

2. Verfahren und Vorrichtung nach dem Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Linearführung die Drehbewegung des Dreh schwingers in eine lineare Bewegung umgewandelt wird.
Hauptklasse: G 01 N 3/32
Unterklassen: G 01 M 7/4, B 06 B 1/16