-
Federprüfmaschine Die Prüfung von Federn, welche nicht nur unter ruhender
Last stehen, sondern auch Schwingungen und Stößen ausgesetzt sind, wie dies beispielsweise
bei Fahrzeugfedern der Fall ist, erfolgt zweckmäßig in möglichst genauer Anpassung
an die tatsächlichen Betriebsbedingungen. Dies erfordert, daß die Prüfmaschine die
Federn nicht nur statisch zu belasten gestattet, sondern daß zusätzlich zur statischen
Belastung periodisch wechselnde Kräfte auf die Feder wirken können, die, um die
Betriebsbedingungen möglichst genau nachzuahmen, am besten in gedämpften Schwingungen
abklingen.
-
Die neue Federprüfmaschine, bei welcher ein Gewicht zur Erzeugung
der Vorspannung und zugleich als Masse für das Schwingungsgebilde dient, und welche
Versuchsergebnisse während der Prüfung der Federn zu beobachten bzw. als Diagramm
aufzunehmen gestattet, kennzeichnet sich in der Hauptsache durch ein gegenüber dem
belasteten System schwingungsfähiges Pendelgewicht mit gegenüber der Schwingungsachse
verstellbarer, z. B. verschiebbarer Masse, welches zugleich zur Vorspannungsbelastung
und zur Erzeugung eines seiner Höhe nach veränderlichen Massenträgheitsmomentes
für die durch mechanische Erregerkräfte hervorgerufenen Schwingungen dient. Durch
die verstellbare Anordnung der pendelnden Masse kann-- das Trägheitsmoment des Pendels
und damit die Eigenschwingungszahl des dieses Pendel und die Prüffeder enthaltenden
Schwingungsgebildes in weiten Grenzen verändert werden, während die Vorspannung
der Prüffeder ihre Größe beibehält. Das Trägheitsmoinent des Pendelgewichtes kann
durch dieses Verstellen der Pendelmasse hinsichtlich ihres Aufhängepunktes auch
annähernd -so gewählt werden, wie das ,Moment desjenigen Wagenteiles, durch welchen
die Feder belastet wird.
-
Zur dynamischen Prüfung der Feder wird das aus der Prüffeder und dem
Pendel bestehende Gebilde zweckmäßig in erzwungene Schwingungen versetzt, und zwar
vorzugsweise in solche, deren Schwingungszahl mit der Eigenschwingungszahl des die
Pendelmasse und die Prüffeder enthaltenden Gebildes übereinstimmt. DieRrzeugung
derartiger Schwingungen ist leicht möglich, weil das den Federrückdruck aufnehmende
Pendelgewicht mit einem großen Ausschlag bequem undohnegroßenKraftaufwand zu periodischen
Schwingungen um seine Gleichgewichtslage gebracht werden kann. Solche erzwungenen
Schwingungen können in beliebiger Weise, etwa durch ein motorisch bewegtes Getriebe,
erfolgen. Sehr einfach können diese erzwungenen Schwingungen auch mittels eines
Motors erzeugt werden, der .in der Pendelmasse gelagert ist und dessen umlaufender
Teil eine außerhalb seiner Drehachse befindliche, also eine Wuchtmasse trägt. Beim
Betrieb des Motors erzeugt diese in der schwingungsfähigen Pendelmasse gelagerte
Wuchtmasse
Impulskräfte, die, wenn sie in Resonanz mit dem aus der
Prüffeder und der Pendelmasse bestehenden Schwingungsgebilde erfolgen, dieses Gebilde
auf bequeme Weise in Schwingungen versetzen. Auch andere Resonanzimpulsantriebe
können zur Erzeugung solcher Schwingungen dienen.
-
Außer durch diese erzwungenen Schwingungen kann die statisch belastete
Prüffeder, wie erwähnt, auch noch durch freie, gedämpfte Schwingungen belastet werden,
wie sie etwa auftreten, wenn die Impulskraft, welche die eben geschilderten erzwungenen
Schwingungen erzeugt, aufhört, d. h. also beispielsweise, wenn der mit Wuchtinasse
versehene Motor stillgesetzt ist, wodurch dann die Schwingungen des Gebildes kleiner
und kleiner werden, bis das Schwingungsgebilde zur Ruhe kommt. Dauert dieses Abklingen
der Schwingungen zu lange, so kann die Zeit durch Einschalten beliebiger D,ämpfungsmittel
verkürzt werden. Die Erzeugung der freien, gedämpften Schwingung kann z. B. auch
dadurch erfolgen, daß nach Vorspannen der Feder mit Hilfe eines Spannwerks das Pendelgewicht
aus der Gleichgewichtslage entfernt und dann freigegeben wird. Um in seine Gleichgewichtslage
zurückzukehren, führt das aus der Feder und dem Pendel bestehende Schwingungsgebilde
freie, gedämpfte Schwingungen aus, die in der Maschine mittels eines Registrierwerks
aufgezeichnet .werden können.
-
Eine der zahlreichen möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens
ist auf der Zeichnung als Beispiel schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen
die Abb. z und 2 eine neue Maschine von vorn und von der Seite gesehen zum Teil
im Schnitt, die beispielsweise zum Prüfen von Kraftwagenfedern dienen kann.
-
Die zu prüfende Feder d wird zweckmäßig in der gleichen Weise auf
einen Tisch b gespannt oder abgestützt, wie dies später bei einer betriebsmäßigen
Verwendung der Fall ist. Sie kann beispielsweise mittels ihres Gehänges in zwei
Böcken c gelagert sein, die mittels Rollen auf dem Tisch ruhen, so daß sie in der
Längsrichtung des Tisches leicht beweglich sind. Der Tisch b wird von zwei Schraubenspindeln
d getragen, die gemeinsam mittels Schneckengetriebee o. dgl. heb- und senkbar sind,
welche, wie der gesamte übrige Antrieb, zweckmäßig unterhalb des Fußbodens angeordnet
sind. Zwischen dem zum Antrieb dienenden Motor f und den Getrieben c können Übersetzungsgetriebe
und Kupplungen, zweckmäßig Elektromagnetkupplungen, angeordnet sein, die am besten,
ohne Umkehr der Motordrehrichtung, das Heben und Senken der Spindeln d, und zwar
zweckmäßig mit verschieden großer Geschwindigkeit, ermöglichen. An dem Tisch b können
einstellbare Anschläge angebracht sein, welche in der gewünschten höchsten und tiefsten
Lage den Antrieb selbsttätig abschalten.
-
Die Blattfeder a wird in ihrer Mitte durch einen Druckstempel h gefaßt,
der, zweckmäßig in Schneiden, an einem großen zweiarmigen Hebel i angreift, welcher
seinerseits gleichfalls in Schneiden im Gestell k der Maschine gelagert ist. Das
Gewicht des Hebels i. des Druckstempels h und gegebenenfalls sonstiger Teile wird
durch ein am freien Arm des Hebels i angebrachtes Gegengewicht i, ausgeglichen.
-
In Böcken k, des Maschinengestells ist ein vergleichsweise schweres
Pendelgewicht L aufgehängt. Dieses Gewicht greift mittels Bolzen oder Bügel m bei
in, an dem Hebel i derart an, daß eine Aufwärtsbewegung des den Druckstempel
h tragenden Hebelarmes ein entsprechendes Aufwärtsschwingen des Pendelgewichts
l um seine Aufhängeachse 1, verursacht. Das Gewicht 12 selbst ist
am Hebel 1 zweckmäßig beispielsweise mittels eines Motors verschiebbar, damit die
Prüfung der Federn jeweils unter der günstigsten Winkelstellung des Pendelhebels
1, 12 erfolgen kann.
-
Zweckmäßig werden sämtliche Meßergebnisse von Instrumenten angezeigt,
die gemeinsam auf einer an der Vorderseite der Maschine angebrachten Tafel n vereinigt
sind. Hier befindet sich z. B. ein Zeiger n zur Anzeige der Kraft, welche jeweils
auf der Feder ruht, ein Zeiger n2, welcher die Dehnung bzw. Durchbiegung der Feder
angibt, ein Zeiger n;, an welchem die Stellung des Gewichts 12 auf dem Pendelhebel
1 abgelesen werden kann, und dessen Skala zweckmäßig unmittelbar die Zahl angibt,
mit der die Anzeigen des Kraftmessers n, zu multiplizieren sind, um die wirkliche
Kraft zu erhalten. - Außer Schaltern, Kupplungsgriffen usw. n4 zur Bedienung der
Maschine ist zweckmäßig an der Tafeln ein Indikator angebracht, auf dessen Trommel
o, ein Diagramm aufgezeichnet wird, welches das Verhältnis der Kraftänderung zur
Dehnungsänderung bei statischer Belastung anzeigt. Über eine zweite Trommel o2 der
Indiziervorrichtung wird mittels eines Uhrwerks ein Papierstreifen o3 gezogen, auf
dem der von der Prüfkraft beeinflußte Stift o4 schreibt. Diese Indiziervorrichtung
dient für die dynamische Federprüfung.
-
Zweckmäßig nach Beendigung der statischen Belastung der Feder a und
Ablesung der Prüfungsergebnisse erfolgt die dynamische Untersuchung der Feder. Zu
diesem Zweck wird vorteilhaft die statische Spannung der Feder auf die halbe Höchstlast
vermindert. - Es kann nun das aus der Feder a
und dem Pendelgewicht
1, 1, bestehende Schwingungsgebilde in erzwungene Schwingungen versetzt werden,
die vorzugsweise in der Eigenschwingungszahl dieses Gebildes erfolgen. Solche Schwingungen
können z. B. mittels eines Motors hervorgerufen werden, der im Gewicht l., gelagert
ist, und dessen drehender Teil eine ihrer Wirkung nach zweckmäßig regelbare Wuchtmasse
trägt. Die Fliehkräfte dieser Wuchtmasse dienen dann als Antriebsimpulse für das
Schwingungsgebilde a, 1, l2, das sich besonders bei Resonanz zwischen dem Antriebsimpuls
und der Schwingungszahl des Gebildes in schaukelnde Bewegungen von regelbarer Größe
versetzt.
-
Wichtiger für die dynamische Untersuchung der Feder ist es oft, die
Feder aus ihrer Spannungslage zu bringen und sie dann freizugeben, so daß das aus
Feder und Pendel bestehende Gebilde freie, gedämpfte-Schwingungen um ihre Gleichgewichtslage
ausführt, die sie schließlich wieder erreicht. Insbesondere zur Aufzeichnung solcher
gedämpfter Schwingungen dient die Indiziervorrichtung 02, 03, 04. Das Dämpfungsgesetz,
welches hierbei auftritt, bildet ein Maß für die Arbeitsweise der Feder. Eine mangelhaft
hergestellte Feder wird sich bei dieser Untersuchung sofort durch eine übermäßig
große Dämpfung kennzeichnen.
-
Die Vorrichtung, welche es ermöglicht, die etwa mit der halben Höchstlast
beanspruchte Feder aus ihrer Gleichgewichtslage zu bringen, damit sie dann, sich
selbst überlassen, freie, gedämpfte Schwingungen ausführt, kann zweckmäßig in folgender
Weise ausgebildet sein: Der Pendelhebel l trägt einen Zahnbogen 1"
mit welchem
ein motorisch bewegtes Ritzel p dadurch in Eingriff gebracht werden kann, -daß der
um p, schwenkbare Hebel p2, auf welchem das Ritzel gelägert ist, entgegen der Wirkung
einer Feder p3 aufwärts bewegt wird. Diese Aufwärtsbewegung erfolgt mittels eines
Handhebels q, dessen bei q,
schwenkbar gelagerte Klinke q. unter den
Hebel p2 greift. Diese Klinke q2 sucht unter der Wirkung einer Feder q, diejenige
Lage beizubehalten, in welcher sie den Hebel aufwärts mitnehmen kann. Ein Winkelhebel
r drückt auf die Klinke q2 in der entgegengesetzten Richtung, sobald das Pendelgewicht
1, gegen einen als Doppelhebel ausgebildeten Anschlags stößt, der diese Stoßbewegung
mittels einer Stange s, auf den Winkelhebel r überträgt.
-
Die Wirkungsweise dieser Schaltvorrichtung ist die folgende: Soll
die Feder a zur Untersuchung ihrer Arbeitsleistung gedämpfte Schwingungen ausführen,
so wird mittels des Handhebels q der das Ritzel p tragende Hebelp2 aufwärts bewegt,
bis das Ritzelp in die Zahnstange h greift. Durch Drehen des Ritzels wird das Pendelgewicht
12 aus der geneigten Stellung, die es beim Vorspannen der Feder einnimmt,
bewegt, und zwar wird dieses Gewicht zweckmäßig in die Nullage zurückgeführt, die
also einer vollständigen Spannung der Feder entspricht. Dies hat gegenüber dem Ausschwingen
des Gewichtes 1,
nach der anderen Seite, also einer Entspannung der Feder,
den Vorteil, daß das Pendelgewicht 1 2 bei etwa eintretendem Bruch der Feder
nicht plötzlich herunterfällt.
-
In seinerNullage trifft dasGewichtl, gegen den Anschlag s, wodurch
mittels der Stange s, und des- Winkelhebels r die Klinke q2 seitlich zum Ausschwingen
gebracht wird. Hierdurch fällt das Ritzel p durch sein Eigengewicht, unterstützt
durch die Feder p3, abwärts und gibt beim Verlassen des Zahnbogens 1" plötzlich
das Pendelgewicht 1 2 frei. Das aus der Feder a und dem Pendel
1, l" bestehende Schwingungsgebilde sucht nun seine Gleichgewichtslage wieder-
zu erreichen, kann dies jedoch nur, nachdem es eine Reihe allmählich kleiner werdende
Schwingungen ausgeführt hat.