DE8800407U1 - Instrumentiertes Pendelschlagwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein instrumentiertes Pendelschlagwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch das Erstellen von Kraft-Zeit-Verläufen von Biegeproben wird von genormten Probekörpern und deren Verhatten auf Eigenschaften der entsprechenden Materialien unter bestimmten Belastungen geschlossen. Pendelschlagwerke stellen somit ein vielseitig verwendbares Instrumentarium im Bereich der Werkstoffprüfung dar. Je nach Beschaffenheit des zu testenden Werkstoffes werden Pendel fr diese Schlagwerke mit verschiedenen E\ergieinhalten benötigt.

Es ist bekannt, Pendelschlagwerke bis zu einem Energieinhalt der Pendel von 0.5J ohne Instrumentierung herzustellen. Diese nichtinstrumentierten Schlagwerke lassen die Messung der verbrauchten Arbeit beim Durchschlagen der Probe zu. Im Bereich von 0.5J und 1,OJ sind dabei bei einem Wechsel des Energieinhalts stets komplette Pendel auszuwechseln.

Es ist ferner bekannt, Pendelschlagwerke mit Energien ab 50J aufwärts instrumentiert auszuführen. Hierbei kommen entweder Folien - DMS oder Piezo - Quarze im Bereich der Kraftmessung zur Anwendung.

Mit Ausnahme eines Pendels für 150J nech Dong (Forschungsbericht 94; BAM Berlin) weisen diese Schlagwerke keinerlei Dämpfungseinrichtungen für Störschwingungen im Hammerblatt auf. Die Lagerung der Pendel erfolgt stets beidseitig im Gestell. Bei den bekannten Schlagwerken ist keine Möglichkeit gegeben, Proben mit Pendeln, die einen geringeren Energieinhalt als 0.5J aufweisen, zu testen. Selbst nichtinstrumetierte Schlagwerke sind für diese Energien nicht bekannt.
DarUber hinaus kann bisher kein ' istrumenUerter Pendelschlagversuch Im Bereich von 1.0J und darunter ausgeführt werden, da bisherige instrumentierte Pendel stets einen höheren Energieinhalt aufweisen. Durch die stets vorhandene beidsettige Führung der Pendel, welch» bei geringen Energien konstruktiv nicht erforderlich Ist, wird der Zugriff zu den Probenkörpern auf den Auflagern des Schlagwerkes erschwert.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe , ein instrumentiertes Pendelschlagwerk zu schäften, dessen Pendel sowohl einen extrem niedrigen Energieinhalt von nur 1,OJ,

1 O₁SI ><nd darunter aufweist als auch sine veränderliche Masse besitzt, so daß ein Pendel verschiedene Energieinhalte hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie durch die kennzeichnenden Merkmale de.» Anspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Gestaltungsmerkmale des PendeUchlagwerkes sind In den UnteransprUchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß erstmalig in dsn ErisrgisbsrslchsTi unter O₁SJ Messungen mit Pendslschlagwsrken vcrgsiTommen werden können und darUberhinaus jetzt die Möglichkeit eines instrumentierten Pendelschlagversuches für Proben in allen Energiebereichen vorliegt. Es können damit fUr eingehende Werkstoffuntersuchungen unbedingt erforderliche Daten ermittelt werden, was insbesondere eine große Bedeutuno im Bereich der Prüfung von Kunststoffen findet. Mit der Erfindung wird der B6»*ich des instrumentierten Pendelschlagversuches also besonders auf solche Werstoffe ausgedehnt- nämlich Kunststoffe und Leichmetalle-, welche eine immer größer werdende Bedeutung in der Konstruktion erhalten haben.

Durch die Anwendung von Leichtmetallen bei der Herstellung der Pendelhammer und dem Gebrauch von Al- und Mg- Legierungen für die Hammerfinnen konnte die bisherige geringste Energiestufe von 0.5J weiter bis 0.125J abgesenkt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt In der speziellen Konstruktion der Hammerblätter. Unter Berücksichtigung sämtlicher mechanischer Voraussetzungen wie z.B. Schwerpunktsachsen des Pendels oder Stoßzentrumslage sowie unter Beachtung bestehender DIN - Normen sind Pendel geschaffen worden, die durch zusätzliches Anbringen von Massen an das Hammerblatt aus exakt berechneten Materialien rrit bestimmten Geometrien (für eben die erwähnten mechanischen Beding-ngen) jeweils zwei Energien entnalten können. Es ist hier also gelungen, den Materialaufwand der sehr kostenintensiven Pendel um 50% zu reduzieren.
Zusätzlich wurde beim 1,OJ / 0.5J Pendel eine Hammerdämpfung eingebracht, welche den Vorteil hat, die Hauptursache von Störschwingungen, nämlich Longitudmalwellen im Hammerblatt., zu unterdrücken, d.h. zu dämpfen.

Die Ausführung der Konstruktion mit einer einseitigen Pendellagerung ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die Proben, wobei aufgrund der geringen Energien stets ein einwandfreier Versuchsablauf auch bei dieser Lagerung gewährleistet wird. Ver-

- 4 wendet wurden vorzugsweise zur Lagerung zwei einreihige Kegelrollenlager.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht des Instrumentierten Pendelschlagwerkes mit folgenden einzeln benannten Bauteilen:

Das Gestell 1 dient der Lagerung bzw. der Befestigung der Anbauteile wie der Auslösevorrichtung 5 , der Pendelstange 2 Über die Lagerung 3 sowie des Widerlagerpaares 6 . Das Wlderlagerpaar wiederum dient zur Aufnahme und zur definierten Positionierung der Probe 7 .

An die Pendelstange 2 wird der Hammer 4 mit allen seinen angefügten Bauteilen (siehe Flg. 3) angebracht. Figur 2 verdeutlicht als Vorderansicht des gleichen Ausfuhrungsbeispiels die einseitige Lagerung 3 des Pendels.

Der Versuchsablauf wird so realisiert, daß die aus Pendelstange 2 und Hammer 4 bestehnede Einheit von der Auslösevorrichtung 5 in einem genormten Auslenkwinkel zur Verbindungslinie zwischen Lagerung 3 und Probe 7 gehalten wird. Durch Auslösen der Vorrichtung 5 schwingt die Einheit aus den Teilen 2 und 4 herunter und zerschlägt die Probe 7 . Das Pendel ist folglich in Fig. 1 und Fig. 2 zu einem Zeitpunkt kurz vor dem Zerschlagen der Probe dargestellt.
Das Bauteil 4 ist in Figur 3 und Figur 4 detailiert dargestellt.

Figur 3 zeigt die Anbringungsart der Zusatzmassen bei Pendeln, die aufgrund der dargestellten Geometrie und der Materialauswahl für das Pendel die mit der Erfindung erreichten geringen Energien aufweisen.

An den Hammerblock 4.1 werden die Zusatzmassen 4.2 vorne., die Zusatzmasse 4.6 hinten am Hammer angebracht. So können die oben erwähnten mechanischen Voraussetzungen hinsichtlich Stoßzentrum und der Lage des Hammerschwerpunktes neben dem definierten Energieinhalt erfüllt werden.

4.7 ist die anzbr Hm¹T mit den zu applizlerenden DMS (Foßen-DMS) 4.3, während die Kompensation - DMS 4.4 außerhalb möglicher Schwingungseinflüsse auf einer unbelasteten Fläche zum Temperaturausgleich angebracht werden.

Durch Verwendung von Halbleiter - DMS anstelle der Folien - DMS kann die Bandbreite der Meßergebnisse weiter verbessert werden.

Die Räche 4.5 deutet die Lage der Dämpfung an, welche in Rg. 4 deutlich wird. Zur Anwendung kommt hier das oben erwähnte Dämpfungsverfahren nach Dong bei

1 Pendeln mit Energien von 1,OJ bis 0,5J, wobei der Querschnitt dieses Dämpfungswerkstoffes auf Epoxidbasis (mit 4.5 gekennzeichnet) in Figur 4 ersichtlich ist.

Claims (4)

Jörg &Rgr;&ogr;&eegr;&eacgr; , GelsenkJrchen Instrumentiertes Pendelschlagwerk

1. Instrumentiertes Pendelschlagwerk mit niedrigem Energieinhalt und veränderlicher Pendelmasse ,

dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von Leichtmetalllegierungen für das Pendel und durch die Ausbildung des Pendels mit abnehmbaren Zusatzmassen der Energieinhalt des gesamten Pendels auf 1,OJ, 0,5J und weniger einstellbar ist, und daß auf der Leichtmetail-Hammerfrne in an sich bekannter Weise Dehnungsmeßstreifen (DMS) zur Kraftaufnahme appiiziert sind.

2. Pendelschlaowerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Hammer eine Dämpfung aufweist, die reflektierte Longitudinalwellen von der Hammerrückseite zur Finne hin zu unterdrücken vermag .

3. Pendelschlagwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel einseitig im Gestell gelagert ist.

4. Instrumentiertes Pendelschlagwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kraftaufnahme am Pendel angeordneten Dehnungsmeßstreifen Halbleiter - DMS sind.