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Dauerprüfrilaschine Bei der Dauerprüfung von Materialien auf Zug,
Druck oder Torsion wird der Prüfkörper vielfach an seinen beiden Enden in je eine
Masse eingespannt oder in sonstiger Weise mit ihr verbunden. Die eine dieser Massen
dient im wesentlichen dazu, durch Trägheits-oder ähnliche Massenwirkungen infolge
der Schwingungen den Prüfkörper wechselnd zu belasten, während die andere Masse
im wesentlichen die schwingenden Antriebskräfte auf den Prüfkörper überträgt. Für
die erwähnten Massen werden bei den bekannten Maschinen scheibenförmige oder ähnliche
Drehkörper benutzt, sofern der Prüfkörper auf Torsion beansprucht werden soll. Wenn
mit diesen Maschinen eine verhältnismäßig hohe Belastung des Prüfkörpers erzeugt
werden soll, so bedarf es einer verhältnismäßig großen und schweren Masse, weil
das Trägheitsmoment solcher um ihre Drehachse schwingender Drehkbrper vergleichsweise
klein ist. Dadurch werden die Maschinen unverhältnismäßig schwer, und die seitlichen
Säulen oder Ständer solcher Maschinen, die diese Massen zwischen sich nehmen, müssen
verhältnismäßig weit voneinander entfernt stehen. Hierdurch ergeben sich verhältnismäßig
große Ausmaße bei derartigen Maschinen, die auch aus diesem Grunde schwer und damit
teuer werden.
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Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile dadurch, daß der Prüfkörper
nicht zwischen scheibenförmigen oder ähnlichen Drehkörpern eingespannt wird, sondern
zwisehen Massen, die in einer senkrecht zur Prüfkörperachse liegenden Richtung eine
langgestreckte Form aufweisen. Als solche Massen lassen sich beispielsweise normale
`(-Träger oder ähnliche Profilträger, starkes Flacheisen oder ähnliche Teile verwenden.
Stehen diese Massen mit ihrer Längsachse beiderseits senkrecht zu der Achse des
Prüfkörpers, so besitzen sie bezüglich dieser Achse ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment.
Infolgedessen können schon mit verhältnismäßig leichten Massen der genannten Art
bei der Schwingung große Belastungen des Prüfkörpers erzielt werden.
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Diese Ausbildung der genannten Massen gibt ferner die Möglichkeit,
den oder die seitlichen Ständer der Maschine, in denen beispielsweise die ganze
Vorrichtung in bekannter Weise aufgehängt werden kann, fast tuimittelbar, an die
Mitte der Maschine heranzurücken. Dabei ergeben sich geringe Belastungen dieser
Teile und auch dadurch ein leichterer Bau der ganzen Maschine. Durch den Wegfall
der verhältnismäßig großen Massen wird auch der Prüfkörper wie bei anderen bekannten
Prüfmaschinen sehr leicht zugänglich, so daß er auf einfache Weise eingespannt und
herausgenommen, insbesondere aber während der Prüfung sehr genau beobachtet werden
kann.
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Der Antrieb der Maschine kann unmittelbar auf einer der genannten
Massen Platz finden. Wird beispielsweise der an sich bekannte Antrieb mittels umlaufender
unausgeglichehet
Scliwüngnää's-seii -verwendet und dieser .Antisieb
-auf das äußere Ende einer -dieser Messen gesetzt, so besitzt er in bezug iui clen
Prüfkörper einen verhältnismäßigsehr langen Hebelarm, so daß schon kleine Antriebskräfte
genügen, um hohe Beansprix chungen des Prüfkörpers herbeizuführen. ' Bei der besonderen
Ausbildung .der mit dem Prüfkörper verbundenen Massen gemäß der Erfindung können
unter Umständen ungewollte -zusätzliche Beanspruchungen in den Prüfkörper eingeleitet
werden, falls nicht besondere - Vorkehrungen hiergegen getroffen' werden. So ist
es beispielsweise ' möglich, daß bei Torsionsbeanspruchüng - des': Prüfkörpers eine
kleine zusätzliche Biegeb_eanspruchung wirksam wird. Um dies zu verhindern, wird
in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens bei Torsionsprüfungen die Anordnung
.der mit dem Prüfkörper verbundenen und hauptsächlich in einer Richtung sich erstreckenden
Massen so getroffen, daß sie derart kreuzweise eingestellt werden, daß sie in zwei
senkrecht zueinander stehenden, etwa in der Prüfkörperachse sich schneidenden Ebenen
liegen. Bei dieser Anordung ist eine Biegebeanspruchung des Prüfkörpers praktisch
ausgeschaltet.
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Andererseits läßt sich jedoch die Anordnung nach dem Erfindungsgedanken
auch dazu benutzen, Prüfkörper auf wechselnde Biegung-zu beanspruchen. Zu diesem
Zweck wird der Prüfkörper ebenfalls beiderseits mit je einer insbesondere in einer
Richtung sich erstreckenden Masse eingespannt. Die Längsachsen dieser beiden Massen
liegen -jedoch in diesem Falle parallel zueinander, d. h. beide Achsen liegen gemeinsam
mit der Prüfkörperachse im wesentlichen in einer Ebene. Schwingbiegemaschinen, die
nach diesen Grundsätzen gebaut sind, haben gegenüber den bekannten den - Vorzug,
daß der Prüfkörper =-- zweckmäßig eine Flachprobe -auf seiner ganzen Länge gleichmäßig
beansprucht wird, ohne daß dabei zusätzliche Zug-oder Druck- oder Zug-Druckkräfte
auftreten. Eine solche zusätzliche aber ungewollte Beanspruchung findet nämlich
bei allen bekannten Maschinen dieser Art statt, die eine gleichmäßige Belastung
bzw. ein gleiches Moment auf der ganzen Prüfkörperlänge hervorbringen.
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Bei -der Anordnung nach dem Erfindungsg-edanken ist es ferner leicht,
das Trägheitsmoment und damit die Belastung oder die Schwingungseigenschaften des
gesamten Systems zu verändern. Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise auf die mit
dem Prüfkörper verbundenen Massen eine zusätzliche Masse - aufgebracht, was bei.
der Ausbildung- der Massen gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen
sehr einfach ist.
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Soll der Prüfkörper in an sich bekannter `Weise durch eine Vorspannung
belastet wer-.-`den, so ist auch diese Möglichkeit einfach durchzuführen. Es genügt
in fasst allen Fällen, zwischen die Massen, und zwar zweckmäßig deren Endpunkte;
unmittelbar irgendwelche elastische Mittel zu spannen. Insbesondere eignen sich
hierfür in bekannter Weise Zug- oder Druckfedern.
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- In den Abbildungen sind zwei Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens
beispielsweise und schematisch dargestellt.
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% Die Abb. z und z zeigen eine Dauerprüfmaschine zur Beanspruchung
des Prüfkörpers auf Torsion, während Abb. 3 eine Dauerprüfmaschine zur Ausführung
von Dauerbiegeversuchen darstellt.
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Die Maschine nach den Abb. z und a besteht im wesentlichen aus dem
Fundament a und den daran befestigten beiden U-Trägern b. Letztere sind durch T-Träger
c und (1 miteinander verbunden, so daß das Ganze einen- starren Rahmen bildet. Der
bewegliche Teil der Maschine ist in den genannten Trägern c und d in an sich bekannter
Weise mittels der Drähte e und f aufgehängt. Dei Draht e ist an einem Spannkopf
g befestigt, der Draht f an einem Spannkopf h. In diese Spannköpfe
wird der Prüfkörper i eingespannt.
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Der Spannkopf g ist in einer Masse h befestigt, die in einer bestimmten
Richtung eine langgestreckte Form aufweist. In einer ähnlichen Masse l ist
der Spannkopf lt befestigt. Beide Massen stehen kreuzweise zueinander.
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Sobald die Antriebsscheibe o umläuft, wird durch deren Unwucht eine
Reaktionskraft auf die Masse Z ausgeübt, die sich im wesentlichen um eine mit der
Prüfkörperachse zusammenfallende Achse zu drehen sucht. Dadurch wird der Prüfkörper
in entsprechende ; Drehschwingungen versetzt, die er auf die Masse k überträgt.
Diese Masse k wirkt den Drehbewegungen infolge ihrer Massenträgheit entgegen. Infolgedessen
findet eine Relativverdrehung der beiden Prüfkörperenden statt, woraus sich eine
entsprechende Belastung des Prüfkörpers ergibt.
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Bei der Dauerprüfmaschine für Biegeprüfungen (A.bb. 3) werden das
Fundament und der Ständer der Maschine zweckmäßig in ähnlicher Weise angeordnet
wie bei der vorher beschriebenen Dauerprüfmaschine für Torsionsprüfungen. Der Einfachheit
halber sind diese Teile in der Abb. 3 fortgelassen. Auch die Aufhängung der Massen
k' und L' an Drähten e' und f' kann die gleiche sein wie bei Torsionsprüfung, In
Abweichung davon
stehen jedoch die Massen k' und Z' nicht kreuzweise
zueinander, sondern etwa in der gleichen Ebene, die auch etwa mit der Ebene des
Prüfkörpers i' zusammenfällt. Der Antrieb mittels einer mit einer Unwucht p' versehenen
Scheibe o' findet zweckmäßig auch hier auf dem Träger l' Platz, jedoch liegt in
diesem Falle die Drehachse der Scheibe in einer anderen Richtung, um so für die
Biegeschwingung voll wirksam zu werden. Im übrigen wird auch in diesem Falle die
Antriebsscheibe zweckmäßig mittels einer biegsamenoder Cardanwelle mit einem feststehenden
Antrieb verbunden, was in Abb. 3 der Uibersichtlichkeit wegen weggelassen worden
ist.
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Die umlaufende Scheibe erzeugt Schwingungskräfte, von denen für die
Biegung insbesondere die senkrecht wirkenden wesentlich sind. Durch sie wird der
Träger l' in Schwingungen um eine im wesentlichen senkrecht zu der Prüfkörperachse
liegende Schwingachse versetzt. Der Prüfkörper wird dadurch an diesem Ende hin und
her gebogen und pflanzt diese Schwingungen infolge seiner, wenn auch geringen Elastizität
auf das andere Ende weiter. Dort wird der Träger k' in ähnliche Schwingungen versetzt
wie der Träger 1'. Daraus ergibt sich, daß der Prüfkörper auf seiner ganzen Länge
mit einer praktisch gleichbleibenden Biegung beansprucht wird.
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An Stelle eines Antriebs am einen Ende des einen Trägers o. dgl. können
auch deren mehrere verwendet werden, was in manchen Fällen für die gleichmäßige
Kraftverteilung von Bedeutung sein kann. Hierbei ist selbstverständlich darauf zu
achten, daß die einzelnen Antriebe unter allen Umständen synchron laufen. Die Stellen,
an denen solche weiteren Antriebe angebracht werden, sind an sich beliebig. Zweckmäßig
könnte beispielsweise ein solcher Antrieb an dem anderen Ende des Trägers l' angebracht
werden. Jedoch kann auch der Träger k' mit einem oder mehreren Antrieben versehen
werden. Eine solche mehrfache Anordnung des Antriebs ist nicht nur im Falle der
Dauerbiegemaschine, sondern auch bei Dauertorsionsmaschinen möglich.
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Auf der Dauerprüfmaschine gemäß der Erfindung können in bekannter
Weise sowohl Dauerbiege- als auch Dauertorsionsprüfungen ausgeführt werden. Hierzu
bedarf es im wesentlichen keiner anderen Umstellung, als daß eine der Massen k oder
1, zweckmäßig die Masse k, um go° gedreht wird. Zweckmäßig ist es jedoch auch bezüglich
der Anordnung des Antriebes hierauf Rücksicht zu nehmen. Dies kann beispielsweise
so erfolgen, daß zwei Antriebe angeordnet werden, von denen der eine für die Biegeprüfungen
(mit einer waagerechten Achse) und ein anderer für Torsionsprüfungen (mit einer
senkrechten Achse) angebracht wird.
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In Abb. 3 ist noch gezeigt, wie durch Anordnung beispielsweise einer
zu diesem Zweck bekannten Zugfeder q eine Vorspannung auf dem Prüfkörper aufgebracht
werden kann. Der Verlauf dieser Vorspannung läßt sich dem Schema leicht entnehmen.
Selbstverständlich kann auch an Stelle der Zugfeder eine Druckfeder angeordnet werden,
wenn die Vorspannung eine umgekehrte sein soll. Der gleiche Zweck läßt sich selbstverständlich
dadurch erreichen, daß die Zugfeder q zwischen den anderen Enden der Träger
k' oder l' unmittelbar befestigt oder vorgespannt wird. Da die Feder
einen verhältnismäßig langen Hebelärm in bezug auf den Prüfkörper besitzt, genügt
selbst bei Aufbringen von höhen Frequenzen schon eine verhältnismäßig schwache Feder,
die das Gesamtschwingungssystem praktisch unbeeinflußt läßt.
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Das Aufbringen der Vorspannung bei den Torsionsprüfmaschinen kann
in genau derselben Weise, wie im Zusammenhang mit Abb. 3 beschrieben, vor sich gehen.
Die Federn verlaufen in diesem Falle natürlich nicht senkrecht, sondern schräg.
Um das zu vermeiden, können besondere senkrechte Arme an den Trägern vorgesehen
und die Federn zwischen diesen Armen des einen Trägers und den Enden des anderen
Trägers eingehängt werden.
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Bei der Torsionsprüfinaschine kann eine Hilfslagezung mit Halslagern
vorgesehen werden. Eine ähnliche Lagerung ist auch bei der Biegemaschine möglich,
wobei entweder der untere Draht oder möglicherweise auch beide Aufhängedrähte fortgelassen
werden können. Wesentlich bei der Aufhängung ist nur, daß das hauptsächlich aus
den Massen k und Z' und dem Prüfkörper i bestehende System möglichst unbehindert
schwingen kann.