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Vorrichtung nun Prüfen von Werkstücken, Bauteilen usw. auf ihre Zeitfestigkeit
Bei Zeitfestigkeitsuntersuchungen werden Werkstoffe, Werkstücke, Bauteile und Konstruktionselemente
usw. -auf Grund einer Kurve tintersucht, die den Beanspruchungen, denen das Konstruktionselement
in der Praxis ausgesetzt ist, Rechnung trägt. So werden z. B. Konstruktionselemente
eines Flugzeuges auf Grund der Beanspruchungen im Flugbetrieb untersucht. Die Berechnung
der Kurve. setzt sich aufs Häufigkeitswerten bei den verschiedenen Beanspruchungsfällen,also
z. B. beim Flugzeug im Abfangen, im Rückenflug, bei Böen usw. zusammen; ebenso ist
die Beanspruchung der Konstruktionselemente eines Flugzeuges bei dessen Geschwindigkeit
sowie die erforderliche Sicherheit in der Kurve zu berücksichtigen.
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Die Häufigkeit und Größe der Beanspruchungen- in -einem zu untersuchenden
Konstruktionselement werden während des Fluges gemessen, indem man z.B. schreibende
Deht-ungsmesser ansetzt, welche die Verformungen des Kenstruktionselernents beitn
Abfangen usw anzeigen. Aus diesem Meßergebnis kann dann die an dem Bauteil angreifende
Kraft errechnet werden.
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Da die Beanspruchungen eines Konstruktionselementes verschieden sind
und diese verschiedenen Beanspruchungen auch verschieden häufig auftreten, so ergibt
es sich, daß die Zeitfestigkeitskurve auch dementsprechend verläuft. Die Zeitfes
tigkeitskurve weist nämlich im allgemeinen eine anfänglich langsam ansteigende Tendenz
auf, bis sie zu einer plötzlichen' Spitze sehr schroff ansteigt und von dieser wieder
symmetrisch in vorbeschriebener Art abfällt Die Zeitfestigkeitsuntersuchung auf
Ursprungs-- oder Wechselfestigkeit wird meist auf sog. Pulsatormaschinen durchgeführt,
welche durch ihre Schwingungserregung eine hohe Frequenz und somit eine hohe Anzahl
der Lastwechsel in der Minute gegenüber den mechanisch erregten Maschinen bewirken.
Die Schwingfedern, an denen der Prüfling befestigt ist, werden durch Unwuchtmassen
im aufsteigenden Ast der Resonanzkurve erregt. Der Antrieb des Schwindungs-bzw.
Lasterregers
erfolgt im allgemeinen durch einen Elektromotor. dessen Drehzahländerung durch Veränderung
des Feldes elreicht wird.
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Der Nachteil dieser bekannten Prüfmaschinen besteht insbesondere
darin. daß bei der Prüfung die Intervalle der Zeitfestigkeitskurven nur treppenförmig
aufgeteilt werden können, d. h. nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln mußte
die Spannung um einen bestimmten Betrag erhöht werden; dies wird durch Ånderung
der Motordrehzahl des Lasterregerantriebs erreicht.
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Da die Zeitfestigkeitskurve in ihrem größten Teil sehr flach verläuft
und dann plötzlich, wie bereits erwähnt, sehr rasch ansteigt, um beim Maximum iP
einer Spitze zu enden. nimmt die Anzahl der Treppen nach dieser Spitze hin zu. um
sich der immer steiler werdenden Kurve anzupassen. In der Spitze selbst ist eine
Unterteilung der Kurve schlecht möglich. da die Lastwechsel in rascher Folge verändert
werden müssen; man versuchte deswegen bisher mittlels Hand durch Drehen am Feldregler
die Drehzahl und somit die Spannung im Werkstoff zu verändern.
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Die Einstellung der einzelnen Lastwechsel konnte also bisher nicht
genau nach der erforderlichen Kurve vorgenommen werden, da der Lastwechselverlauf
zu rasch vor sich geht, so daß sich bereits ein kleines Versehen der art auf das
zu prüfende EZonstmktionselement auswirkt, daß es einer falschen Lastwechsel folge
ausgesetzt wird.
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Die Konstruktionselemente wurden also bisher bei ihrer Prüfung auf
Grund der verlangten Zeitfestigkeit meist zu lange oder auch zu wenig ihren Höchstbelastungen
augesetzt, so daß die Prüfungen nic ein ge naues Bild ergaben.
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Bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrich- -tung werden diese Nachteile
erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß ein Lasterreger verwendet wird, dessen Antrieb
nach Maßgabe der für den Prüfling geforderten Zeitfestig keitskurve selbsttätig
regelbar ist. Wird ein Elektromotor als Antrieb des Lasterregers verwendet. so wird
das Feld dieses Elelitromotors entsprechend geregelt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung stellt das Regelorgan für
den Antrieb des Lasterregers vorzugsweise eine antreibbare, nach Maßgabe der geforderten
Zeitfestigkeitskurve an ihrer Umfangs- bzw. Anschlagskante ausgebildete Nockenscheibe
dar. Erfindungsgemäß können zwei wechselseitig auf den Lasterreger einwirkende Nocken
vorgesehen sein.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Prüfvorrichtung schematisch und beispielsweise im Schnitt dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Zeitfestigkeitskurve sowie die bisherige treppenförmige Unterteilung
der Kurve; Fig. 2 die Nocke in Verbindung mit der Regel vorrichtung des Lasterregerantriebes;
Fig. 3 und 4 Einzelheiten der Ausführungsform gemäß Fig. 2.
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Die in Fig. I dargestellte Kurve wurde auf Grund der in der Praxis
vorgenommenen Messungen an einem Werkstück bzw. Konstruktionselement errechnet.
Auf der Ordinate ist die Last in Kilogramm und auf der Abszisse die Anzahl der Lasavechsel
aufgeragen.
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Der Verlauf dieser Kurve zeigt, daß der Werkstoff zum größten Teil
verhältnismäßig wenig beansprucht wird, während die Höchstbelastungen dem Konstruktionselement
in nur kurzen Zeitintervallen zugemutet werden.
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Aus der Fig. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Teil der Kurve,
der sehr schroff ansteigt, schlecht treppenförmig unterteilt werden kann, 2000 Lastwechsel
sind nämlich bei einer Erregerfrequenz von 3000 in der Minute in /p, Minute vorbei.
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I)er in Fig. 2 dargestellte Getriebeteii hestellt aus einer Nocke
1, deren Drehsinn durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Nocke is@ nach Maßgabe der
Zeitfestigkeit für ein bestimnes Werkstück ausgebildet und besitzt z. B- die Form
eines Herzes. Gegen ihre Umfangskante liegt ein bolzenförmig ausgebildeter Abgreifer
2, der durch den schwenkbar auf dem Erreger 3 gelagerten Hebel 4 und dessen Feder
3 gegen diese Umfangskalte gedrückt wird. Weiterhin ist mit dem Bolzen 2 ein Hebel
6 gelenkig verbunden, der mit einer Zahnscheibe 7 gelenkig in Eingriff steht, Diese
Zahnscheibe beeinflußt den Felderreger 8 bzw. den Lasterregerantriebsmotor.
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Ferner ist mit der Achse der Nocke 1 über em Übersetzungsgetriebe
eine weitere Nocke lo gekuppelt. die exzentrisch gelagert ist und zeitweise den
Abgreifer 2 steuert.
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Die Prüfung des Konstruktionselementes lult Hilfe der neuen Vorrichtung
geht folgendermaLen vor sich: Angenommen, die Aufstellung der Zeitfestigkeltskurve
hat cinen Lastwechsel von 1 oooooo ergeben, dann verlaufen von diesen 1 ooo 000
Lastwechseln 40 000 in Kurvenform während 960 ooo linear abnehmen bzw. anstelgend
verlaufen. Diese hohe Zahl vol Lastwechseln kann natürlich nicht mit einer Drehbewegung-
eines einzigen Nockens gesteuert werden. Aus diesem Grunde wird die Nockenscheibe
ì entsprechend den 40 ovo kurvenförmig vcrlaufenden Lastwechseln und der Nocken
JO 0 entsprechend den linear
verlaufenden Lastwechseln von oooo
bis 1 ovo ovo entsprechend ausgebildet.
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Befindet sich die Anlage in der in Fig. 3 dargestellten Lage und
dreht sich der Nocken X in Pfeilrichtung um 1800, so nähert sich der Abgreifer 2
dem Mittelpunkt dieses Nockens und verdreht hierbei die Zahnscheibe7, die über das
Zahnrad 8 den Feldregler des Lasterregerantriebes ändert. Kommt der Abgreifer in
die Nut ru des Nockens 1 zu liegen, so wird er über das Gestänge 12 vom Antrieb
abgeschaltet, während der Nocken Io nun in Pfeilrichtung gedreht wird.
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Er ist exzentrisch gelagert und verschiebt hierbei ebenfalls den Abgreifer
2, allerdings in weit geringerem Maße als der Nocken I.
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Nach Durchführung von einer Drehung von 1800 hat der Prüfling I ooo
ooo Lastwechsel ausgehalten.
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Die Nockenscheibe 10 trägt eine Vorrichtung, die nach vollendeter
Umdrehung von 1 8ob den Abgreifer 2 aus der Nut in der Nockenscheibe I entfernt,
so daß letztere wieder in Umdrehung versetzt wird und die Steuerung des Abgreifers
2 übernimmt.
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Anstatt den Abgreifer 2 auf den Feldregler eines Elektromotors wirken
zu lassen, kann dieser natürlich auch in anderer Art die Umdrehungsgeschwindigkeit
bzw. Tourenzahl des Lasterregers regeln. Ferner brauchen nicht unbedingt. zwei Nockenscheiben
zur Steuerung des Lasterregerantriebes vorgle sehen zu sein, sondern diese Steuerung
kann auch durch andere an sich bekannte Mittel durchgeführt werden.