DE900024C - Verfahren und Einrichtung fuer Pruefmaschinen zur Erzeugung von Drehschwingungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung für Prüfmaschinen zur Erzeugung von Drehschwingungen Gegenstand derErfindung isst,dieDauererprobung von Prüfstäben und Maschinenteilen gegen kombinierte Beanspruchungen, wie sie beispielsweise auf die Kurbelwelle eines mehrzylindrischen Explosionsmotors einwirken. Es sind Maschinen bekannt, bei welchen ein an seinem Enden eingespannter Prüfling mit Hilfe von Exzentern, Schwinggewichten od. dgl. mit vorgewählter Frequenz und Amplitude um eine Längsachse hin und her gebogen oder verdreht wird. Solche Einrichtungen entsprechen jedoch unter anderem auch insofern nicht vollkommen den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen, als es bei feststehendem Prüfling leicht vorkommen kann, daB gerade die schwächste Stelle dauernd in Leine neutrale Zone zu liegen kommt. Ein Bruch während der Prüfung entspricht in diesem Falle nicht -den wahren Betriebsverhältnissien.
• Demgegenüber schlägt die Erfindung ein Prüfungsverfahren vor, bei welchem der Prüfling in Drehung versetzt wird, wobei ihm gleichzeitig Biege- und Drehschwingungen von vorgewählter Frequenz und Amplitude aufgezwungen werden. Auf diese Weise können vollkommen äquivaliente Bedingungen hergestellt werden wie im Betrieb.
• Das Verfahren nach der Erfindung besteht der Hauptsache nach darin, daB der Prüfling zwischen zwei lcoaxialje, schwingungsfähige Massensysteme eingespannt wird, deren eines von: mitlaufenden, exzentrisch rotierenden Unwuchten in Dreh- Schwingungen erregt wird, das sogenannte antreibende System. Das andere sogenannte angetriebene Massensystem ist damit schwingungsfähig gekoppelt und schwingt in gleicher Ebene mit Pfhasenviezschiehung. Die beiden Massensysteme sind dabei so gegeneinander abgestimmt, daß der Schwingungsknoten innerhalb des Prüflings zu liegen kommt.
• Eine zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, zweckmäßige Einrichtung kann darin bestehen, daß eines der beiden Massensysteme mit einem normalen Planetengetriebe versehen ist, bei welchem aber .die Planetenräder als Unwuchtträger oder Unwuchterreber ausgebildet sind und paarweise um ein zuz Prüflingsachse koaxiales Sonnenrad: angeordnet sind.
• Das Verfahren und,die Einrichtungen gemäß der Erfindung gestatten die Herstellung von Prüfmaschinen zu einer kombinierten, glleichzeitigen Dauerbeanspruchung des Prüflings sowohl auf Drehschwingungen als auch auf Biegung, wie es z. B. beider Kurbelwelleeines Verbrennungsmotors der Fall ist. Hierzu sind den Drehschwingungen Biegieschwingungen oder umgekehrt zu überlagern. Erfindungsgemäß kann dies so erfolgen, -daß auf den umlaufenden Prüfling mittels belastbarer Lager Biegungsmomente ausgeübt werden. Diese können konstant wirken, z. B. durch angehängte statische Zuggewichte, oder pulsiierend, z. B. durch Spannung und Entspannung einer Feder od. ä.
• Die Abbildung zeigt im Sdhema eine Dauerprüfmaschine für kombinierte Verdreh- und Umlaufbiegebeanspruchung.
• Ein Probestab i, beiderseitig eingespannt, wird vorzugsweise durch einen nebenschlußgeregelten Elektromotor 2 über ein Planetengetriebe, bestehend aus dem Glockenrad. 3 als Sonnenraid und den beiden Planetenrädern 4 und 5 (oder mehreren Paaren), über eine elastische Kupplung 6 in Drehung versetzt. Die Planetenräder 4 und 5 kämmen das innen und außen verzahnte Hauptgetrieberad 7, welches mit dem Probestab i über .die in den festen Lagern 8 und 9 laufende Welle io verbunden ist. Auf der Welle (io sitzen beiderseits des Prüfstabes i die zu erregenden Massen, i i und 12, welche als .drehsc'hwingungsfähiges Zweimassensystem so abgestimmt sind, daß der Schwingungsknoten innerhalb dies Probestabes fällt. Bei gleichen Massenträgheitsmomenten und symmetrischer Anordnung der beiden Massen i i und. 112- zueinander liegt der Schwingungsknoten genau in. der Mitte des Probestabes i.
• Auf dien Planetenrädern 4 und 5 sitzen exzentrisch :die Unwuchten q.' und 5'. Beim Umlauf der Planetenräder entstehen durch diese Unwuchten freie Kräfte (Kräftepaare), welche über das Hauptgetrieb,era:d 7 Drehschwingungen auf die Schwungscheibe i i (Masse) einleiten. Auf diese Weise wird -der Probestab zwischen .den beiden Massen i i und 12 in Drehschwingungen versetzt. Die Unwuchten.4' und 5' sind so, angeordnet, däß, wie bereits bemerkt, die freien Kräfte immer tangential wirkende Kräftepaare ergeben. Durch radiale Verschiebung,der Unwuchten auf ,den Planetenrädern 4 und 5 oder durch Änderung der Größe ihrer Massen kann die Amplitude der Drehschwingungen beeinflußt werden. DieFrequenz ,der Drehschwingungen hängt von der Eigenschwingungszahl des Systems und von der Drehzahl des regelbaren Elektromotors 2 ab.
• Die gleichzeitige Biegebeanspruchung des rotierenden Prüfstabes kommt durch das an den beiden Pendellagern (i5 und 16 angehängte Gewicht 17 zustande. Die mit Mb bezeichnete, senkrecht schraffierte Fläche veranschaulicht,das Biegemoment über ,dien Probestab i. Dieses, Mb, kann unabhängig von,der Größe der wechselnden Drehtnömente durch Veränderung des Gewichtes 17 variiert werden. Bei Biegebeanspruchung durch pulsierende Kräfte können die Biegepulsationen mit den Drehschwingungen, in bekannter Weise synchronisiert werden.
• Mit der Außenverzahnung des Hauptgetrieberades 7 steht das von einem zweiten Motor angetriebene Stirnrad. 14 im Eingriff. Dieser Sonderantrieb dient dazu, .die Maschine wahlweise auch als reine Umlaufbiegemaschine zu verwenden. Zu diesem Zweck müssen: die Planetenräder ¢ und 5 ,aus dem Eingriff mit der Innenverzahnung des Hauptgetrieberades 7 gebracht werden.
• Läßt man das Gewicht 17 vollständig weg, so arbeitet die Einrichtung als reine D.auerverdrehmaschine.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren für Prüfmaschinen zur Erzeugung von Drehschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling zwischen zwei koaxiale, umlaufende Massiensysteme eingespannt wird, deren eines von mitlaufenden, exzentrisch rotierenden Unwuchten in Drehschwingungen erregt wird.
2. 2. Verfahren nachAnspruch i"gekennz-eichnet durch die Verwendung mehrerer Unwuchten in der Weise, daß die freien Kräfte immer tangential wirkende, gleich große Kräftepaare ergeben.
3. 3. Verfahren nach Anspruch @i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massensysteme so- abgestimmt sind, ,daß der Schwingungsknoten innerhalb -des Prüflings zu liegen kommt.
4. 4. Einrichtung zur Anwendungdes Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ' eines der beiden Massen-Systeme mit einem -Planetengetriebe versehen ist, bei welchem die Planetenräder als Unwuchtträger oder Unwuchterreger .ausgebildet und um ein zur Prüfungsachse koaxiales Sonnenrad angeordnet sind.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den Drehschwingungen des umlaufenden Prüflings Biegeb:eanspnuchungen überlagert werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet; daß auf den umlaufenden Prüfling mittels belastbarerLagerBiegungsmomente ausgeübt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dad'urch gekennzeichnet, daß der Prüfling durch p-uls,ierendeKräfte auf Biegungbeansprucht wird. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prüfling auf Biegung beanspruchenden Pulsationen mit den Drehschwingungen in an sich bekannter Weise synchronisiert werden.