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Schmierstoffprüfvorrichtung
Bekannte Schmierstoffprüfvorrichtungen,
wie das Vierkugelgerät, die Thomamaschine u. a., haben umlaufende Antriebe, die
außer dem maschinentechnischen Aufwand für die Drehbewegung besonderer Vorkehrungen
bedürfen, um die Reibungsmomente ohne Ubertragungsfehler zu messen. Sie lassen im
Kurzversuch große Spanabnahmen oder stärkeren Verschleiß mit Verformung und beginnendem
Heißlauf, wie sie in der Praxis oft vorkommen und deshalb oft zu ermitteln sind,
mit gleichzeitigen einfachen Reibungsmessungen nicht zu.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die diese Lücke ausfüllt,
wobei es ein besonderer Vorteil ist, daß sie genormte und billige Prüfelemente enthält,
die leicht auswechselbar sind, und daß im übrigen normale Prüfpressen, wie Brinell-oder
Zementdruckpressen, unverändert als Versuchsmaschinen mit Ablesung oder Aufzeichnung
der Druckkraft benützt werden können.
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In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung schematisch erläutert.
Abb. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung. Ein starkwandiges Stahlrohr
I besitzt eine zylindrische- feinbearbeitete Bohrung 2, die für Hochdruckmessungen
auch gehärtet sein kann. In diese sind drei Rundstäbe 3, etwa aus kalibriertem Stahl
oder einem anderen zu prüfenden Werkstoff, mit I20° Bogenabstand mit Untermaß eingelegt
und gehaltert, etwa durch
Käfige, Beilagestücke oder ähnliche Bauelemente.
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Die unten verschlossene Bohrung 2 wird nun mit dem zu prüfenden Schmierstoff,
Bearbeitungsöl, Fett, einer Emulsion od. dgl. gefüllt; von oben wird dann eine normale
gehärtete Stahlkugel 4 aus einem Kugellager eingesetzt. Besondere Beanspruchungen
können auch durch Verwendung einer Rolle aus einem Wälzlager erzeugt werden, wobei
die Unterkante der Rolle gegebenenfalls werkzeugschneidenartig ausgebildet ist.
Wird die Schneide punktweise zu hoch beansprucht, so kann der Abwärtsbewegung der
Rolle z. B. bei Versuchen über Spanabnahme, eine langsam drehende oder hin und her
drehende Bewegung überlagert werden. Die Prüfvorrichtung wird nun auf den Tisch
8 einer Wejkstoffprüfpresse g gesetzt, und die Kugel 4 wird unter Aufzeichnung der
erforderlichen Kraft mehrere Zentimeter weit zwischen den drei Stäben. 3 hindurchgedrückt.
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Die Anordnung gewährleistet infolge der Dreipunktlagerung während
des ganzen Versuchsablaufes immer eine zentrische, ausgeglichene Führung und mittelt
zwischen den drei Berührungsstellen und über den ganzen Verschiebeweg den ab zulesenden
oder aufzuzeichnenden Druck in Kilogramm.- Der. gewünschte-Verformungsbereich und
damit auch der Normaldruck auf die Prüfstäbe kann beispielsweise durch Wahl des
Stab durchmessers versuchstechnjsch leicht geändert werden.
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Als zweckmäßige Bemessung der Prüfelemente hat sich beispielsweise
die Wahl einer "-Stahl--kugel und von 4 mm starken Silberstahlstäben in einer Bohrung
von 20,5 mm Durchmesser ergeben.
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Eine verstärkte Beanspruchung wird bei gleichen Abmessungen von Kugel
und Bohrung, z. B. mit 4,I-mm-Stahlstäben, erzeugt.
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Die Anordnung selbst hat den grundsätzlichen Vorzug, daß die Hertzschen
Spannungen zwischen Kugel und Stab erheblich größer, im obigen Beispiel etwa viermal
so groß sind. wie zwischen Stäben und Bohrung längs der Auflagefläche. Letztere
w.ird also praktisch sicht verformt. Außer der Druckaufzeichnung, die ein Maß. für
die Reibungszahl ist, wird prüftechnisch die Verformung, das Oberflächenbild und
der Abrieb an den Stäben und gegebenenfalls an der Kugel oder Rolle mit zur Beurteilung
des Verhaltens des Schmierstoffs herangezogen. Wenn die größenordnungsweise Angabe
des Kontaktdruckes zwischen den Prüfelementen nicht genügt und über den üblichen
Vergleichsversuch hinausgegangen werden soll, so kann durch bekannte elektrische,
mechanische oder pneumatische Feinmeßverfahren die Verformung des Zylinders I etwa
an drei angekörnten Punkten, die den Stabauflagen entsprechen, auf der Außenseite
gemessen und aus einer Eichkurve der zugehörige Kontaktdruck ermittelt werden.
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Es ist ein weiterer Vorzug der Vorrichtung, daß mit ihr in einem.
einzigen Versuch auch das Verhalten bezüglich Reibungszahl, Verschleiß und Verformung
sowie Oberflächenausbildung über einen größeren Kontaktdruckbereich hinweg festgestellt
werden kann. Für eine solche Prüfung wird zweckmäßig statt eines Rohres mit zylindrischer
ein solches mit konischer Bohrung benutzt, beispielsweise im Falle der Verwendung
einer 34"Kugel und von 4-mm-Stäben ein Rohr mit einer Bohrung von 20,7 mm am oberen
Ende und von 20,3 mm am unteren Ende. Abb. 2 zeigt einen Querschnitt einer solchen
Büchse 7. Dabei sind die Stäbe 5 unten mit einer Ausnehmung 6 versehen, die bewirkt,
daß die Kugel am Ende des Versuches frei wird und daß die Stäbe ohne Schwierigkeiten
aus der Prüfvorrichtung herausgenommen werden können. Statt zylindrischer Stäbe
können naturgemäß auch konische verwendet werden. Diese Anordnungen haben Bedeutung,
wenn Grenzwerte für spanlose Verformung, wie Pressen und Zielen, sowie der Einfluß
einer Oberflächenbehandlung, wie Phosphatieren, Verchromen usw., geprüft werden
sollen.
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Falls erforderlich, kann der Prüfzylinder I geheizt oder gekühlt
werden, um das Verhalten der Schmierstoffe oder Werkstoffe in verschiedenen Temperaturbereichen
nachzuprüfen. Die Vorrichtung selbst arbeitet infolge der großen Metallmassen und
der guten Bedeckung der Prüfelemente mit Schmierstoff mit gut gleichbleibender Temperatur,
was versuchstechnisch sehr erwünscht ist. Schreibvorrichtungen für die Versuchsergebnisse
können in bekannter Weise die Kraft über dem Weg aufzeichnen. Ebenso können mit
dem Prüfgerät die bekannten Untersuchungen elektrischer Verhältnisse in den Kontaktflächen
ohne weiteres durchgeführt werden, indem die Kugel oder Rolle den einen Pol, die
Büchse mit den Stäben den anderen Pol bildet. Eine Veränderung der Geschwindigkeit
lassen die meisten Prüfpressen ohne weiteres zu, so daß alle Voraussetzungen erfüllt
sind, um mit Sicherheit nicht im Gebiet der Vollschmierung. zu arbeiten.
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PATENTANSPRSCHEt I. Schmierstoffprüfvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß ein symmetrischer Prüfkörper, wie eine Kugel oder Rolle, zwischen drei Prüfstäben,
die mit Untermaß gelagert sind, in Gegenwart des Schmierstoffs durchgepreßt werden
und daß die Reibungskraft sowie Verformung und Verschleiß gemessen und/oder aufgezeichnet
werden.
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2. Schmierstoffprüfvorrichtung nach Anaspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zylindrische Stäbe in eine- zylindrische Büchse eingelegt und geprüft werden.