DE564117C - Dauerpruefmaschine fuer Torsions- und Biegebeanspruchung - Google Patents

Dauerpruefmaschine fuer Torsions- und Biegebeanspruchung

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DE564117C
DE564117C DESCH92535D DESC092535D DE564117C DE 564117 C DE564117 C DE 564117C DE SCH92535 D DESCH92535 D DE SCH92535D DE SC092535 D DESC092535 D DE SC092535D DE 564117 C DE564117 C DE 564117C
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dynamometer
bending
test
testing machine
rocker arm
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DESCH92535D
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DARMSTADT GmbH
Carl Schenck AG
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DARMSTADT GmbH
Carl Schenck Eisengiesserei und Maschinenfabrick Darmstadt GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows

Description

  • Dauerprüfmaschine für Torsions- und Biegebeanspruchung Es ist vorgeschlagen worden, für die dynamische Dauerprüfung in der gleichen Maschine Torsions- und Biegeversuche derart auszuführen, daß die Biegung des Prüfstabes nach einem Kreisbogen erfolgen soll. Daß es nicht gelungen ist, diese Maschine den praktischen Anforderungen entsprechend auszubilden, lag zum großen Teil daran, daß sich in dem Prüfstab Zusatzbeanspruchungen einstellten, deren Größe man nicht beherrschte. Außerdem fehlte es an geeigneten einfachen Mitteln zur unmittelbaren Messung insbesondere des Biegemomentes und damit der Beanspruchung bei der Biegeprobe.
  • Gemäß der Erfindung gelingt mit praktisch vollkommener Genauigkeit die Durchführung beider Prüfungsarten auf einer Maschine in der Hauptsache dadurch, daß der Probestab entweder (für die Torsionsprüfung in hierbei an sich bekannter Weise) in der Achsenrichtung eines Torsionsdynamometerstabes zwischen ihm und der in die gleiche Achse fallenden Drehachse eines Antriebsschwinghebels oder (für die Biegeprüfung) rechtwinklig zur Achse des Dynamometers an diesem und dem Schwinghebel derart eingespannt ist, daß der Schnittpunkt der in den Einspannstellen an die elastische Linie des Prüfstabes gelegten Tangenten in allen Prüfstablagen mit der Achsenrichtung des Dynamometers zusammenfällt.
  • Eine wesentliche, bisher nicht erreichbare Vereinfachung tritt erfindungsgemäß dadurch ein, daß derselbe Dynamometerstab sowohl zur Messung des Drehmomentes und damit der Beanspruchung bei der Torsionsprobe wie zur Messung des Biegemomentes und damit der Beanspruchung bei der Biegeprobe dient. Für die letztgenannte Untersuchung ergibt sich hieraus noch der große Vorteil, daß das Biegemoment, welches den Prüfstab beansprucht, in genauester Weise gemessen werden kann. Um während der Biegeprüfung von dem Dynamometerstab zusätzliche Biegebeanspruchun= gen fernzuhalten, empfiehlt es sich, diesen Stab an seinem Einspannkopf drehbar zu lagern, derart, daß diese Lager die durch die kurbelartige Einspannung des Prüfkörpers am Dynamometerkopf auftretenden Verbiegungsbeanspruchungen des Dynamometerstabes aufnehmen.
  • Um trotz Verwendung der gleichen Antriebs-und Messungsmittel - des für die Torsionsprüfung besonders geeigneten Antriebsschwinghebels und des Dynamometerstabes - für die Biegeprüfung zu ermöglichen, daß das Biegemoment über die ganze Länge der Meßstrecke gleichbleibt, ist der Biegeprüfstab an diesen beiden Teilen der Maschine zweckmäßig folgendermaßen eingespannt: Das eine Ende des Prüfstabes ist derart an einem mit dem Dynamometer fest verbundenen Hebel gespannt, daß die Achse der Einspannvorrichtung, d. h. die im Abstand der halben Probedicke zur Einspannfläche gezogene Parallele, durch die Dynamometerachse geht. Die gleiche Einspannart wird für die Befestigung des anderen Prüfstabendes auf dem Antriebsschwinghebel gewählt. Auch bei ihr verläuft die Einspannachse durch die Achse des Dynamometers. Durch diese Festlegung seiner Tangenten an die elastische Linie wird der Prüfstab gezwungen, sich nach einem Kreisbogen zu biegen. Bekanntlich wird diese Form der elastischen Linie durch ein über die Einspannlänge gleich großes Biegemoment erreicht.
  • Zwar suchte, wie erwähnt, die bekannte Vorrichtung ebenfalls eine kreisbogenförmige elastische Linie für den Probestab zu erzwingen, jedoch auf einem Wege, bei dem sich unerwünschte Längsspannungen im Prüfstab nicht ausschließen ließen. Um solche Zusatzbeanspruchungen bei der Biegung zu verhindern, ist der Angriff des Schwinghebels am Prüfstab in Richtung der Stabachse nachgiebig. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Antriebsschwinghebel in einem Rahmen gelagert ist, der sich in Richtung der Prüfstabachse um kleine Beträge bewegen kann. (Für die Durchführung der Torsionsversuche wird diese Nachgiebigkeit zweckmäßig durch Festspannen des Schwingrahmens ausgeschaltet.) Andererseits ist zweckmäßig die Möglichkeit vorgesehen, bei beiden Prüfungsarten der Schwingungsbeanspruchung eine statische Vorspannung zu überlagern. Dies erfolgt zweckmäßig durch Verlagerung der den Schwinghebel antreibenden Welle rechtwinklig zu der Ebene, in welcher die Prüfstabachsen bei der Torsions- und Biegeprüfung im unbelasteten Zustand liegen.
  • Eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist als Beispiel schematisch in den Fig. i bis 6 veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. i und 2 einen Längs- und Querschnitt durch die Maschine, während Fig. 3 bis 5 in größerem Maßstabe und teilweise im Schnitt die Einspann- und Antriebsvorrichtung für die Biegeprobe in den beiden Aufrißansichten und im Grundriß und Fig. 6 diesen Grundriß bei der Torsionsuntersuchung zeigen.
  • Die schwingende Bewegung wird auf die Biegeprobe io (Fig. 3 bis 5) bzw. den Torsionsprüfstab ii (Fig. 6) von einer Welle 12 - deren Einzelausbildung im folgenden beschrieben wird - mittels einer Pleuelstange 13 und eines Schwinghebels 14 übertragen. Um ein Ecken dieses einarmigen Schwinghebels 14 und einen guten Angriff der Pleuelstange 13 an ihm zu erreichen, ist der Hebel derart gabelförmig ausgebildet, daß er die Probe umgreift und an zwei Stellen, bei 15 und 16, in einem Rahmen 17 derart gelagert ist, daß im Ruhezustand die Drehachse dieses Schwinghebels 14 mit der Achse des zur Belastungsmessung dienenden, zweckmäßig stabförmigen Dynamometers 18 zusammenfällt. Bei der Biegeprüfung kommt die Beanspruchung der Probe io dadurch zustande, daß die elastische Linie des Prüfstabes beim Hinundherarbeiten des Schwinghebels 14 gezwungen wird, Kreisbogenform anzunehmen. Die Probe xo liegt hierbei rechtwinklig zur Achse des Dynamometers 18 (Fig. 4 und 5). Um sie einerseits vom Schwinghebel 14, andererseits vom Dynamometer 18 erfassen zu lassen, ist in den Dynamometerkopf 18' mittels des Spannkeiles ig eine kurbelförmige- Einspannklaue 2o eingesetzt, deren freier Kurbelarm 2o' zweckmäßig in einem für die Biegeprobe aufsetzbaren Bockei gelagert ist. Die Probe io ist, wie aus Fig. 4. und 5 hervorgeht, mit ihrem einen Ende io' in einer gegebenenfalls einstellbaren Spannklaue 14' des Schwinghebels 14 und mit ihrem anderen Ende entsprechend in der Dynamometerspannklaue 2o derart eingespannt, daß im Ruhezustand die im Abstand der halben Prüfstabdicke zur Einspannfläche gezogene Parallele genau durch -die Achse des Dynamometers geht (Fig. 3 und 4). Dadurch sind die Achsen der beiden Einspannungen 14' und 2o zugleich die Tangenten der elastischen Linie des Prüfstabes. Auch bei dem Hinundherschwingen des Antriebhebels 14 schneiden sich diese beiden tangentialen Einspannachsen stets an derselben Stelle in der Dynamometerachse. Der Prüfstab io wird damit gezwungen, sich stets nach einem Kreisbogen zu krümmen.
  • Um während der Biegeprüfung unerwünschte Zusatzbeanspruchungen des Probestabes io durch den Antrieb 13, 14 zu vermeiden, ist die als Rahmen 17 ausgebildete Lagerung des Schwinghebels 14 schwingbar angeordnet. Der Rahmen 14 wird- beispielsweise mittels Blattfedern z2 derart beweglich vom Maschinengestell getragen, daß er bei der Biegeprobe in Richtung der Stabachse leicht nachgiebig ist.
  • Zwecks Verwendung der Maschine für Daüertorsionsversuchewerden zunächst die Teile 2o und 2i entfernt. Hierzu genügen wenige Handgriffe; der Spannkeil i9 am Dynamometerkopf wird herausgezogen und der Lagerbock 21 abgeschraubt. Hierauf kann die Einspannklaue 2o des Dynamometers herausgeschoben werden. Nun wird (vgl. Fig. 6) der zum Antrieb dienende Einspannkopf 23 in die Schwinghebelachse 14" eingeschoben und mittels des Spannkeiles 24 befestigt, so daß der Torsionsprüfstab iz mit Hilfe der Spannkeile 1g und 25 eingesetzt werden kann. Der Schwingrahmen 17 wird, etwa mittels einer einfachen schraubstockartigen Sicherung, für die Torsionsprüfung festgestellt.
  • Die Antriebspleuelstange 13 wird über einen Doppelexzenter von der Welle 12 aus bewegt. Zu diesem Zweck ist eine gekröpfte Welle 26 mit fliegend angeordneter Kröpfung exzentrisch in der Hauptwelle 12 gelagert. Die Exzentrizität dieser Einlagerung, ist gleich derjenigen der Kröpfung. Die gekröpfte Welle kann bei Stillstand der Maschine mit Hilfe eines am Ende der Hauptwelle Z2 angeordneten Schneckentriebes 27 um beliebige Winkel verdreht werden, derart, daß jede beliebige Exzentrizität zwischen Null und der doppelten Exzentrizität der Kröpfung einzustellen ist.
  • Der Antrieb der Hauptwelle erfolgt von einem beliebigen ?Motor aus, zweckmäßig über eine mit Hard` Scheiben ausgerüstete Kardanwelle. Dies empfiehlt sich, weil die Hauptwelle 12 zweckmäßig in lotrechter Richtung um einen bestimmten Betrag v erlagerbar ist. Dieses Heben und Senken der Achse der Hauptwelle kann z. B. in folgender `'eise vor sich gehen Die Lager 28 der Hauptwelle sind exzentrisch in Ringen 29 eingesetzt, die in dem Gehäuse 3o der Maschine verstellbar sind. Die Drehung der Ringe 29 erfolgt beispielsweise von einem Handrad 31 über Schneckengetriebe 32, die derart starr miteinander gekuppelt sind, daß beide Ringe 29 stets um gleicheWinkel gedrehtwerden. Hierdurch bewegt sich die Achse der Haupt-`velle 12 auf einem in lotrechter Ebene liegenden Kreisbogen, dessen Radius gleich der Exzentrizität der Einlagerung ist, die beispielsweise io mm betragen kann.
  • Durch dieses parallele Verschieben der Hauptwelle 12 wird die Mittellage der Schwingkurbel 14., die in dem Ausführungsbeispiel ursprünglich in der waagerechten Ebene liegt, nach unten verschoben. Die beiden Tangenten an der elastischen Linie des Prüfstabes bilden also einen sich mit der Größe der erteilten statischen Vorspannung ändernden Winkel miteinander bereits dann, wenn der Schwinghebel noch keine Schwingungen ausführt. Hierbei liegt jedoch auch der Scheitel des Winkels in der Achsenrichtung des Dynamometers. Die Größe des Vorspannmoments kann mit Hilfe des Dynamometers iS gemessen werden. Die Vor-Spannung kann in gleicher Weise für die Torsions- wie für die Biegeprüfung erzielt werden.
  • Das beispielsweise aus einem Stahlstab bestehende Dvnamometer i8 wird mit seinem hinteren Ende 18" fest in das Gehäuse gespannt. Sein vorderes Ende ruht inKugellagern 33, durch welche die bei der Beanspruchung des Dynamometers 18 durch die kurbelförmige Einspannklaue 2o bei der Biegeprüfung auftretenden Beanspruchungen derart aufgenommen werden, daß das Dynamometer iS lediglich auf Torsion, nicht aber zusätzlich auf Verbiegung beansprucht wird. Somit gibt der Winkel, um den sich der Dynamometerkopf 18' verdreht, unmittelbar ein Maß für die Größe des beanspruchenden Biege- bzw. Torsionsmomentes.
  • Diese Verdrehung des Dynamometerkopfes 18' kann beispielsweise mit Hilfe eines unmittelbar auf ihm sitzenden Prismas 34 gemessen werden, wobei durch eine Reihe von Umlenkprismen 35 die zur Erzielung einer großen Meßgenauigkeit wünschenswerte Länge des Meßlichtstrahles erreicht wird. Das Licht geht beispielsweise von einer Glühlampe 36 aus und fällt schließlich auf eine Skala 37, die gut ablesbar im oberen Teil der Maschine angebracht ist.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dauerprüfmaschine für Torsions- und Biegebeanspruchung unter Biegung des Prüfstabes nach einem Kreisbogen, dadurch gekennzeichnet, daß der Probestab entweder (für die Torsionsprüfung in hierbei an sich bekannter 'Weise) in der Achsenrichtung eines Torsionsdynamometerstabes zwischen ihm und der in die gleiche Achse fallenden Drehachse eines Antriebsschwinghebels oder (für die Biegeprüfung) rechtwinklig zur Achse des Dynamometers an diesem und dem Schwinghebel derart eingespannt ist, daß der Schnittpunkt der in den Einspannstellen an die elastische Linie des Prüfstabes gelegten Tangenten in allen Prüfstablagen mit der Achsenrichtung des Dynamometers zusammenfällt.
  2. 2. Dauerprüfmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsdynamometer bei der Biegeprüfung die den Probestab beanspruchenden Biegemomente mißt.
  3. 3. Dauerprüfmaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dynamometerkopf ein Kurbelarm einspannbar ist, dessen freies Ende in einem abnehmbaren Bock des Maschinengestells gelagert ist und auf welchen das eine Ende der Biegeprobe gespannt wird, dessen anderes Ende von einer Einspannklaue des Schwinghebels festgehalten wird.
  4. 4.. Dauerprüfmaschine nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einspannklauen die Biegeprobe derart halten, daß die im Abstand der halben Probedicke zur Einspannfläche gezogene Parallelebene durch die Dynamometerachse verläuft.
  5. 5. Dauerprüfmaschine nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamometerkopf in Kugellagern ruht, welche bei der Biegeprobe die Verbiegungsbeanspruchungen vom Dynamometerstab fernhalten, so daß er auch bei der Biegeprobe nur auf Torsion beansprucht wird.
  6. 6. Dauerprüfmaschine nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriff des Schwinghebels an der Biegeprobe in der Längsachse des Probestabes z. B. dadurch nachgiebig ist, daß der Schwinghebel in einem Rahmen gelagert ist, der in der Längsachse der Biegeprobe etwas nachgibt, während er bei Torsionsuntersuchungen festgehalten wird.
  7. 7. Dauerprüfmaschine nach Anspruch z oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abnahme der kurbelförmigen Spannklaue vom Dynamometerkopf und des sie tragenden Lagerbockes aus dem Gehäuse in an sich bekannter Weise ein Spannkopf in die dem Dynamometerkopf gegenüberliegende Schwinghebelachse einsetzbar ist, so daß zwischen diesen beiden Köpfen die Torsionsprobe eingespannt werden kann, deren Achse mit der des Dynamometers und des Schwinghebels zusammenfällt. B. Dauerprüfmaschine nach Anspruch x oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptexzenterwelle, die den Schwinghebel bewegt, heb- und senkbar gelagert ist. g. Dauerprüfmaschine nach Anspruch x oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle exzentrisch in Ringen eingesetzt ist, die beide in dem Maschinengehäuse zugleich um denselben Betrag drehbar sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014056462A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Univerzita J. E. Purkyne V Usti Nad Labem A device for fatigue bending tests
CN113654916A (zh) * 2021-09-03 2021-11-16 哈尔滨工程大学 一种箱型梁极限强度试验装置及试验方法
CN116818566A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 无锡龙创汽车技术有限公司 一种扭力梁焊接强度检测装置

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