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Verfahren und Maschine zur Bestimmung der Dreh- oder Biegeschwingungsfestigkeit
von gleichzeitig mehreren Werkstoffstäben Es ist bekannt, zur Untersuchung von Probestäben
durch'Biegeschwingungen mehrere solcher Stäbe auf einer Maschine einzuspannen und
jeden der Stäbe durch ein Elektromagnetsystem in Schwingungen zu versetzen. Die
Erregung der einzelnen Elektromagnete kann dabei entweder dadurch erfolgen, daß
man jedem der einzelnen Probestäbe einen Unterbrecher zuordnet, durch den die Stromführung
zum Magneten gesteuert wird, oder daß von mehreren Stäben nur einer mit einem Unterbrecher
ausgerüstet ist, der im Takt seiner eigenen Schwingungen den zugeführten Gleichstrom
unterbricht, wobei die Elektromagnete auch der übrigen Stäbe im Stromkreis des unterbrochenen
Gleichstroms liegen.
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Es gelingt auf diese Weise zwar, sämtliche Stäbe mit Hilfe des einen
Unterbrechers zu erzwungenen Schwingungen gleicher Periode anzuregen, doch braucht
man dabei zunächst für jeden Stab einen besonderen Elektromagneten, und ferner ist
es nicht möglich, die Stäbe unter Vorspannung zu prüfen.
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Den Gegenstand der Erfindung bilden ein Verfahren und eine Maschine,
welche es ermöglichen, erzwungene Schwingungen gleicher Amplituden und Periode mit
Hilfe ein und desselben Erregers hervorzurufen und gegebenenfalls auch die Prüfung
unter Vorspannung der Stäbe durchzuführen.
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Zu diesem Zweck bedient sich die Erfindung eines Hilfsmittels, das
bei Dauerbiegemaschinen an sich bereits verwendet worden ist, mehrere Probestäbe
auf ein und derselben Maschine gleichzeitig auf Biegung zu beanspruchen. Es werden
dabei mehrere Stäbe über- und nebeneinander zwischen je zwei starren Lenkern von
paarweise verschiedener Länge eingespannt, und die jeweils an einem gleichgerichteten
Ende der Stäbe liegenden Lenker sind unter sich durch einen starren Lenker gekuppelt.
Durch gemeinsamen Antrieb des Trägers dieser Lenker wird die Antriebskraft gleichzeitig
auf alle Probestäbe übertragen.
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Dieses Verfahren ist aber für die Zwecke der Erfindung nicht brauchbar,
weil dabei eine ungleiche Beanspruchung der Stäbe erfolgt, die erregende Kraft nicht
mit gleichen Amplituden von einem Stab auf den anderen übertragen werden kann und
vor allem die gleichzeitige Vornahme von Prüfungen der Drehfestigkeit mehrerer Stäbe
nicht möglich ist. Erfindungsgemäß werden zwar zur Erreichung des angestrebten Zweckes
auch ein oder mehrere starre Lenker verwendet, doch besteht die Erfindung darin,
daß auf der Maschine zwei oder mehrere
Probestäbe hintereinander
eingespannt und die parallel stehenden Stäbe selbst durch einen oder mehrere starre
Lenker miteinander gekuppelt werden, deren Länge bzw. Abstandslänge zwischen zwei
gekuppelten Punkten dem Abstand je zweier benachbarter Stäbe entspricht, worauf
die Erregung an einem der Endstäbe zur Einwirkung gebracht wird.
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Die Maschine ist alsowvor der Erregerstelle mit zwei oder mehreren
in Reihe hintereinanderliegenden Einspannvorrichtungen versehen, und es sind derselben
starre Kupplungsstäbe zugeordnet, die als Lenkerstäbe ausgebildet sind. Je nach
der Anzahl der gleichzeitig zu prüfenden Stäbe können die Lenkerstäbe verschieden
ausgebildet sein. Bei der Prüfung, zweier Stäbe genügt ein Lenkerstab von dem Abstand
der beiden Probestäbe entsprechender Länge, während bei. der Prüfung mehrerer Stäbe
mehrere solcher Einzelkupplungsstäbe verwendet werden können oder auch ein durchgehender
Stab, mit dem die Probestäbe an Punkten verbunden werden, deren Abstände voneinander
dem Abstand der Probestäbe entsprechen.
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Es ist auf diese Weise möglich, zwei oder mehrere Probestäbe gleichzeitig
mit" Hilfe ein und desselben Erregers in gleiche Dreh- oder Biegungsschwingungen
zu versetzen und z. B. Vergleichsproben mit Probestäben verschiedenen Werkstoffs
anzustellen.
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Um die Prüfung in an sich bekannter Weise mit unter Vorspannung stehenden
Probestäben vornehmen zu können, werden erfindungsgemäß zwei hintereinander eingespannte
Probestäbe unter einander entgegengesetzte Vorspannung gesetzt, indem sie durch
einen Lenkerstab miteinander gekuppelt werden, dessen Länge größer oder kleiner
ist als der Abstand der Einspannvorrichtungen voneinander. Durch Regelung der Erregung
können dabei verschiedene Biegungs- oder Drehbeanspruchungen erzielt werden. So
kann man z. B. nur einseitig gerichtete Beanspruchungen einstellbarer Größe erzeugen,
indem man die Rückschwingungen, die sich mit Bezug auf die durch die Vorspannung
gegebene Mittellinie ergeben, nicht oder.höchstens bis zu der der normalen Strecklage
der Stäbe entsprechenden Nullinie gehen läßt. Man kann aber auch einseitig Überwiegende
Beanspruchungen erzeugen, indem man die Rückschwingungen über die genannte Nulllinie
mehr oder weniger hinausgehen läßt.
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Die Zeichnung zeigt im Schema die Schwingungsvorgänge bei jeweils
zwei im Sinne der Erfindung miteinander gekuppelten Probestäben.
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Gemäß Abb. i sind zwei senkrecht stehende Probestäbe a', a"
auf der Maschine hintereinander vor dem elektromagnetischen Erreger b angeordnet
und durch eine starre Lenkstange c miteinander gekuppelt. Die Erregung erfolgt an
demr Stab a', wobei beide Stäbe nach beiden Seiten gleichgerichtete Schwingungen
von gleicher Ausschlaggröße ausführen, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet
ist.
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Handelt es sich um Drehschwingungsversuche, so werden die zu prüfenden
Probestäbe seitlich miteinander gekuppelt, wie Abb.2 im Grundriß zeigt. Auch hierbei
ergeben sich bei der Erregung des einen Stabes gleichzeitige und gleichgerichtete
Schwingungen des anderen, wie in der Abb. 2 gestrichelt angedeutet ist.
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Gemäß Abb. 3 sind zwei Probestäbe a', a"
durch einen Lenker
d miteinander gekuppelt, der länger ist als der Abstand zwischen den Einspannstellen.
Die Probestäbe stehen also unter Biegungsvorspannung entgegengesetzter Richtung.
Der Erregermagnet b wirkt am Stab a'. Die Erregung kann z. B. mit Hilfe eines Regelwiderstandes
und einer Skala, vor welcher der Probestab a' schwingt, die also die Beobachtungen
der Schwingungen erlaubt, so geregelt werden, daß die beim Maximalausschlag der
Stäbe sich ergebenden Rückschwingungen entweder nicht oder höchstens bis zu der
der normalen Strecklage der Stäbe entsprechenden Nullinie gehen oder auch mehr oder
weniger über dieselbe hinaus. Die Beanspruchungen sind also bei jedem der Stäbe
entweder nur einseitig oder wenigstens einseitig überwiegend.
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Handelt es sich um die Prüfung von Stäben auf Drehfestigkeit, so kann
die Vorspannung in gleicher Weise erzielt werden, wie Abb. 4 im Grundriß zeigt.
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Selbstverständlich können die zur Vorspannung dienenden Kupplungsstäbe
auch kleiner sein als der Abstand der Einspannstellen voneinander. Es wechselt dann
lediglich die Richtung der Vorspannung.