DE904479C - Dauerbiegemaschine mit umlaufendem Pruefstab und konstant verlaufendem Biegemoment - Google Patents

Description

• Dauerbiegemaschine mit umlaufendem Prüfstab und konstant verlaufendem Biegemoment Bei der Prüfung von Werkstoffen auf Wechselfestigkeit werden häufig sogenannte Umlaufbiegemaschinen verwendet in denen sich der Prüfstab unter einem im Raum feststehenden Moment dreht.
• Seine äußeren Fasern werdeii dadurch reiner Wechselbeanspruchung unterworfen. In einer bekannten, einfachen Bau form für solche Umlaufbiegemaschinen ist dns eine Ende des rotierenden Pr2fstabes in eiiner Spindel eingespannt und das freie Ende über ein Kugellager durch eine ruhende Kraft belastet. Längs des Prüfstabes fällt demnach das Biegemoment linear bis zur Kraftangriffsstelle ab. Nicht so einfach, aber für exakte Werkstoffbeurteilung besser geeignet, sind Prüfmaschinen, bei denen das Biegemoment längs der Meßstrecke des Prüfstabes gleich groß bleibt also konstant velrläuft. Bei einer als klassisch zu bezeichnenden Lösung für diese Belastungsart islti der Probestab an beiden Enden in ortsfesten Lagern abgestützt. An zwei weiteren, symmetrisch zur Prüfstabmitte angeordneten Lagern greifen zwei gleich große und gleich gerichtete Kräfte an. Die Momentenfläche ist demgemäß trapezförmig, und das Biegemoment verläuft im mittleren Stabteil konstant. Weitaus die meisten Dauerbiegemaschinen mit umlaufendem Prüfstab arbeiten nach diesem Prinzip. Es ist brauchbar, solange glatte, runde Probestäbe gleichbleibender Länge untersucht werden müssen. Wenn aber Proben verschiedener Länge und wechselnder Gestalt, insbesondere solche mit Flansch verbindungen, zu prüfen sind, stört der Nachteil, daß eine Veränderung der Prüfstablänge konstruktive Schwierigkeiten bereitet und daß die Einspannung unmöglich wird, sobald der Durchmesser der Prüf- strecke größer als der Durchmesser der Einspannköpfe ist. Deshalb sind auch andere Umlaufbiegemaschinen gebaut worden, bei denen, die Momentenfläche zwar ebenfalls trapezförmig, die Belastungsanordnung jedoch unsymmetrisch ist. Dort ist das in eine Spindel eingespannte Ende des' Prüfstabes derart gelagert, daß es im Sinn der Mechanik als fest eingespannt gi'lt. Die Belastung wird durch zwei gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte aufgebracht, die über Wälzlager am anderen Ende des, Prüfstabes unmittelbar angreifen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie auf einfache Weise sowohl Längenänderung des Prüfstabes zuläßt, weil an seinem freien Ende keine festen Einspannteile vorhanden sind, wie auch leicht Prüfstäbe mit großem Durchmesser, also z, B Prüfstäbe mitsamt den zu prüfenden. Flanschverbindungen, aufnehmen kann. Die unmittelbare Einleitung der Kräfte ist jedoch insofern unhandlich, als beim Bruch der Probe oder beim Ein- und Ausspannen jede Führung für das eine Prüfstabende fehlt. Eine solche Maschine kommt. nur für Sonderfälle in Betracht.
• Die Dauerbiegemaschine mit umlaufendem Prüfstab und konstantem Biegemoment nach der Erfindung, die an Hand eines in der Zeichnung dargestellten, Ausführungsbeispieles näher beschrieben wird, zeichnet sich dadurch aus, daß Prüfstabdurchmesser und Prüfstablänge in weiten Grenzen veränderlich sein können, daß der Prüfstab bequem win-und auszuspannen und daß zur Aufbringung des längs. des Prüfstabes konstann verlaufenden Momentes nur eine einzige Belastungsstelle vorhanden ist.
• Mit I ist der Prüfstab bezeichnet, der mit verstärksten Köpfen in die Flansche 2 und 3 eingeschrumpft ist. Die Flansche sind auf Spindeln 4 und 5 aufgeschraubt, die in sphärischen Kugellagern 6a und 6b bzw. in festen Kugellagern 7n und 7b laufen. Die Spindellager 7a und 7b sind über das Gehäuse 8 mit dem Maschinengestell 9 verbunden. Letzteres. trägt auch den Motor I0, dei über einen Keilriementrieb 11 die festgelagerte Spindel 5 und damit den Probestab antreibt An Stelle des Riementriebes könnte auch ein Gelenkwellenantrieb bekannter Anordnung treten. Die Anzahl der Prüfstabundrehungen und damit der Lastspiele zeigt ein mit der Spindel 5 5 oder der Achse des Motors 10 verbundenes Zählwerk 12 an.
• Die Lager 6a und 6b der Spindel 4 am anderen Prüfstabende sind in. der Kulisse I3 so geführt. daß sie nur Bewegungen. in einer Ebene durch die Prüfstabachse ausführen können. Die Kulisse I3 ist auf einem Gehäuse 14 in ihrer Längsrichtung verschiebbar angebracht. Das Gehäuse ist eben, falls in seiner Längsrichtung verschiebbar und dadurch inl beliebiger Stellung auf dem Maschinengestell 9 fest einspannbar. Im Gehäuse 14 sind zwei Lager 15a und I5b für ein doppelarmiges Hebelsystem fest angeordnet Auf dem kurzen Arm des doppelarmigen, Hebels 16a stützt sich das eine der biden sphärischen. Kugellager 6a und auf dem anderen Hebel 16b das Kugellager 6b ab. An, den anderen Enden leider Hebel greifen eine Zugstange 17, Belastungsfeder 18 mit Endstücken 19a und 19b, Spannmutter 20 und Meß stange 21 zum Aufbringen einer Belastung an. Die Anordnung, die Größe und das gegenseitige Verhältnis der Hebelarme des Hebelsystems sind so gewählt, daß bei Anspannen der Belastungseinrichtung gleich große, aber entgegen, gesetzt gerichtete Kräfte auf die Lager 6a und 6b ausgeübt werden. Wenn die Feder I8 mittels Handrad und Mutter 20 zu-Sammengepreßt wird, sol ziehen. sich die beiden nach außen ragenden Hebelarme gegeneinandr. Das hat am Lager 6a einen Zwg nach unten (Pfeil) und am Lager 6b einen Druck nach oben (Pfeiil) zur Folge. Die Bewegung des. Hebels. I6a wird zweckmäßigerweise durch einen Dämpfer 23 schwingungsfrei gehalten. Das Maß der mit Hilfe der Mutter 20 und der Druckfeder I8 einstellbaren Belastung ist auf der Skala 21 am Zugstangenende abzulesen.
• Die Eigen, gewichte aller Teile I7 bis 21, der Hebel 16a und 16b und der Lager 6a und 6b einschließlich ihrer Abstützungen kann man durch die Gegengewichte 22a und 22b derart ausgleichen, daß sie auf deWn Prüfstab I keine Kräfte ausüben. Die Gegengewichte gleichen auch das. Eigengewicht der Spindel des Flansches 2 und der einen Hälfte des Prüfstabes I auls.
• Die Feder 24 übt über die Kulisse 10 und die beiden Lager 6a und 6b eine geringe Axialkraft auf den Probestab I aus und sorgt dafür, daß beim Bruch der Probe ihre beiden Enden auseinandergezogen werden.
• Das Gehäuse 14 ist mittels Spannschrauben; 25 in Längsschlizen 26 des ; Maschinengestelles g zu befestigen. Bei Änderung der Prüfstablänge und zum bequemen Einr und Ausbau der Proben läßt es s.i:ch dann bequem versthieben An Stelle der als Beispiel gewählten Federbelastung könnte auch; eine andere, z. B.. die an sich bekannte Gewichtsbelastung treten; und auf die Enden der Hebel 16a und I6b zur Wirkung ge bracht werden. Die Hebel 16a und I6b wären auch alts Winkelliebel ausführbar.
• Zu den; besonderen Vorteilen der neuen Maschine gehört ihre einfache Bauart, die einzige und leicht regelbare Vorrichtung für die entgegengesetzt gerichteten Belastungen der beweglichem Spindellagerung und die Längsverschiebbarket dieser Ein.-richtung einschließlich der zugehörigen Spindel auf dem Maschinenigestell.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Dauerbiegemaschine mit umlaufendem Prüfstab und über die Prüfstablänge konstant verlaufen dem Biegemoment, bei der der Prüfstab mit seinen Enden in Spindeln eingespannt oder über Flansche an Spindeln angeschraubt ist, von denen eine in; zwei Lagern festgelagert ist, gekennzeichnet durch Anordnung der LageL rung (6a, 6b) für die andere Spindel (4) auf einem Hebelsystem (16a, I6b), das eine ihm mitgeteilte Belastung (I8) als gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf die Lagerung wirken läßt.
2. 2. Maschine nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein in einem, zweckmäßigerweise in Spindelachsenrichtung verschiebbaren Gehäuse (I4) angeordnetes. doppelarmiges Hebelpaar, auf dessen Armen einerseits ein Lager (6a bzw. 6b) einer doppelt gelagerten Spindel (4) abgestützt und andererseits die Belastung angebracht ist, z. B. eine einstellbare Federbelastung (I81).
3. 3. Maschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden belasteten Arme des dop'pelarmigen Hebelpaares (17 bis 20) ge koppelt sind.
4. 4. Maschine nach. Anspruch 1, 2 oder 3, da.-durch gekennzeichnet, daß durch Anordnung, Größe und gegenseitiges Verhältnis der Hebelarme das Hebelsystem gleich. große, aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf die bewegliche Spindellagerung (6a, 6b) überträgt.
5. 5. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 4, gekennzeichnet durch Gegengewichte (22a, 22b) zum Eigengewichtsausgleich im Hebel- und Belastungsmechanismus.
6. 6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Verschiebbarkeit des Hebel- und Belastungsmechanismus sowie der damit verbundenen Spindel (4) in Prüfachsrichtung.
7. 7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hebel- und Belastungsmechanismus in einem zweckmäßig in Längsrillen des Maschinengestelles (g) verstellbaren Gehäuse (I4) untergebracht und mit diesem verstellbar ist.
8. 8. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 7, gekennzeichnet durch eine auf die Spindel (4) in ihrer Achsrichtung wirkende vernachlässigbare Kraft (24) zum Trennen der ge brochenen. Prüfstabteile,
9. 9. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 8, gekennzeichnet durch bewegliche Lager, z. B. sphärische Kugellager (6a, 6b), zur Aufnahme der die Belastungskräfte übertragenden Spindel (4).