DE906857C - Einrichtung zur Anzeige und Steuerung der Lastgrenzen bei Dauerpruefmaschinen mit hydraulischem Antrieb unter Erfassung der Massenkraefte - Google Patents

Einrichtung zur Anzeige und Steuerung der Lastgrenzen bei Dauerpruefmaschinen mit hydraulischem Antrieb unter Erfassung der Massenkraefte

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DE906857C
DE906857C DEL10634A DEL0010634A DE906857C DE 906857 C DE906857 C DE 906857C DE L10634 A DEL10634 A DE L10634A DE L0010634 A DEL0010634 A DE L0010634A DE 906857 C DE906857 C DE 906857C
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DEL10634A
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Dr-Ing Hermann Goebbels
Dr-Ing Werner Pischel
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Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
Original Assignee
Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/36Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2203/0048Hydraulic means

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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Anzeige und Steuerung der Lastgrenzen bei Dauerprüfmaschinen mit hydraulischem Antrieb unter Erfassung der Massenkräfte Es ist bereits eine Einrichtung zur Ermittlung und Steuerung der Lastgrenzen von Dauerschwingprüfmaschinen mit hydraulischem Antrieb bekannt, bei welcher die obere und untere Lastgrenze mit Hilfe von Manometern angezeigt wird, die mittels eines synchron dem Pulsatorantrieb gesteuerten Drehkolbens in der oberen oder unteren Totpunktlage kurzzeitig mit dem Arbeitszyl, inlder der Prüfmaschine in Verbindung gebracht werden.
  • Auf diese Weise wird der an und für sich oszillierende Hydraulikdruck, mittels dessen die Prüfkräfte erzeugt werden, gewissermaßen auf einen statischen Zustand gebracht, so daß also der Spitzenwert bzw.
  • Sattelwert des sinusförmigen Kraftveerlufes der Hydraulik als statisonärer Anzeigewert erscheint, solange die obere und untere Lastgrenze ihren Wert hehalten. Sinkt oder steigt die obere Lastgrenze, so wird mittels der mit Grenzkontakten versehenen Manometer mit Hilfe eines Elektroservortriebes der Hub des Pulsatorkolbens sinngemäß vrstellt.
  • Dieses Lastgrenzenanzeige- und Steuergerät weise im wesentlichen zwei Nachteile aud, die sich gemeinsam äußern als Anzeige- und damit Steuerungsfehler, also als Abweichungen der von den Manometerll angezeigten Kräfte gegenüber den tatsächlich auf die Probe einwirkenden Kräften.
  • Diese Anzeigefehller sind bedingt einmal durch die Ungenauigkeiten Ider Druckmessung der Hydraulikflüssikeit, da mit zunehmender Betriebsdauer des Plusators durch die unvermeidlichen Verschleiß- eigenschaften des Drehkolbens sich größere Leckverluste einstellen.
  • Eine andere Fehlerursache in der Anzeige der lastgrenzen liegt darin begündet, daß die Manometer nur die im Hydrauliksystem wirkenden Kräfte anzeigen.
  • Im vorliegenden Falle aber werden, insbesondere bei großen Schwinghüben und bei höherer Prüffrequenz, durch die zwischen Prüfling und 3Rydrauliksystem angeordneten, am Schwingvorgang mit beteiligten Prüfmaschinenmassen, die im wesentlichten sich zusammensetzen aus dem Arbeitskolben, dem Querhaupt, zwei Zugstangen und der Traverse, auf den Prüfling auch noch Massenkräfte ausgeübt.
  • Die tatsächlichen, am Prüfling wirkenden Kräfte setzen sich also zusammen aus den von dem Hydrauliksystem herrührenden hydrauLischen Kräften, die von den Manometern angezeigt werden, und aus den Massenkräften, Idie natürlich von der Hyidraulikflüssigkeit nicht erfaßt und dem'iufolge nicht angezeigt werden.
  • Die beschriebene Erfindung vermeidet diese Nachteile, Das Meßvefahren besteht darin, daß an Stelle das Drehkolbens ein elektromagnetisch betätigtes Ventilsystem zur Anwendung kommt, das vermöge seines Aufbaues im Anzeigekreis keine Leckverluste zuläßt. Die Steuerung der die Ventile betätigenden Magnete erfolgt mittels eines synchron der Pulsatorwelle umlaufenden rotierenden Kontaktes, welcher die Verbindung der Manometer mit dem Arbeitszylinder im geeigneten Zeitpunkt auf elektromagnetischem Wege kurzzeitig herstellt.
  • Mittels einer zusätzlichen Einrichtung, die es gestattet, die bei der jeweiligen Prüffrequenz aus der Gräße des Schwinghubes resultierenden Massenkräfte der schwingenden Prüfmaschinenmassen zu erfassen, wird die Anzeige der Manometer derart sinngemäß beeinflußt, daß die Massenkräfte vollautomatisch mit erfaßt werden bzw. zur Anzeige gelangen.
  • An Hand der Erläuterungen seien das Wesen und die Einzelheiten der Erfindung näher beschrieben: In Abb. 1 ist eine Universalprüfmaschine mit Pulsator schematisch dargestellt. Der Pulsator besteht im wesentlichen aus einem Kurbel trieb mit einem Schwinghebel S. Durch Verschieben der Pumpe L auf dem Rücken des Schwinghebels S wird die Stärke des Pulses durch Kegeln der Öl menge geändert.
  • Die Manometer 4 und Z können mittels der elektromagnetisch, betätigten, Ventile V1 und V2 wahlweise mit Idem Hydrauliksystem des Pulsators bzw. der Prüfmaschine in Verbindung gebracht werden.
  • Die Ventile V1 und V2 sind durch die Federn F1 und F2 derart belastet, daß auch bei dem größten auftretenden Pulsatordruck die Federkraft immer größer ist als der Hydraulikdruck, sodaß ein sicherer Abschluß der Manometerzweige gewährleistet ist, wenn die Elektromagnete nicht geschaltet sind.
  • Es erfolgt die Verbindung des Manometers A mit dem Hydrauliksystem im Augenblick der unteren Totpunktlage des Pulsatorkolbens, während die Betätigung des Ventils V2 und damit die Verbindung des Manometers Z mit dem Hydrauliksystem erfolgt, wenn der pulsatorkolben sich im oberen Totpunkt befindet.
  • Wie aus der Anordneung ersichtlich ist, erfolgt die diesbezügliche krzzeitige Schaltung dr Elektromagnete M1 und M2 mit Hilfe eines synchron der Pulsatorwelle umlaufenden Steuerkontaktes K, mit dem je ein Magnetstromkreis so lauge geschlossen wird, wie der Kontakt K unter der jeweiligen Kontaktbürste läuft.
  • Zur Vermeidung von Anzeige- und Steuerungsfehlern der Prüfmaschine wird die Massenkraft ermittelt mit Hilfe eines auf elektrischer Grundlage arbeitenden Mas'senkraftmeßisystems.
  • Dieses besteht im wesentlichen aus einem Kraftmesser, auf den die Massenkräfte einer den Schwingbeschleunignungen des Einspannkopfes unterworfenen Masse einwirken. Dieser Massenkraftines ser kann auf magnetoelastischer, induktiver oder kapazitiver Grundlage arbeiten. Die Ausgangsspannung dieses Massenkraftmeßsystems stellt eine sinusförmige Wechselspannung dar, deren Amplitude dem Maximalwert der auf den Prüfling einwirkenden, von den am Schwingvorgans beteiligten Machinenmassen herrührenden Massenkräften proportional ist. Der massenkraftvferlauf ist von gleicher Frequenz wie die Pulsatorfrequenz.
  • Da die mit Flüssigkeitsantrieb arbeitenden Dauerschwingprüfmaschinen bis herab zu Frequenzen von 2 Hz betrieben werden, bereitet die Anzeige der Maximalwerte der nach einer Sinusfunktion veränderlichen Massenkraft einige Schwiergikeiten.
  • Um die bei Verwendung Ider üblichen Schaltelemente mit großer Zeitkonstante auftretenden nachteile zu vermeiden, wird erfindfungsgemäß der mit verhältnismäßig niedriger Frequenz ablaufende Massenkraftverlauf (Grundfrquenz) mit Hilfe bekannter, verstärkerlos arbeitender Frequenzvervielfachung « sanordnungen in einer oder mehreren Stufen auf ein Vielfaches der Grundfrqeunz gebracht, deren Spitzenspannung mit Hilfe normaler Meßinstrumeute ohne besondere Dämpfungsmaßnahmen erfaßt wird.
  • Bei Dauerschwingprüfmaschinen der üblichen Bauart ist infolge der Elastizität der Spindel 5 (vgl. Abb. 2) und der daraus resultierenden DehnungenEdie Messung der Massenkräfte der schwingenden prüfmaschinenmassen mit Hilfe eines am oberen Spannkopf befindlichen Massenkraftmessers relativer Natur.
  • Als weiteres Merkmal dr vorliegenden Erfindung wird daher die Massenkraft der am Schwingvorgang beteilgten Prüfmaschinenamassen ermittelt mit Hilfe einer trägerfrequenten Schwingwegmeßeinrichtung, welche die Schwingamplitude des oberen Einspannkopfes gegenüber dem unteren Einspannkopf, also die tatsächliche Dehnung bzw. Schwingamplitude des Prüflinge mißt. Da die Massenkraft PM = M # a # #2 ist, wobei a die Schwingamplitde, M die am Schwingvorgang beteilige Mase und w die Winkelgeschwindigkeit bedeuten, ist bei vorgegebener Pulsatorfrequenz PM = konstant a, d. h. die Schwingwegamplitude a, und damit die demodu- lierte Ausangsspannung des trägerfrequenten Wegmessers, ist direkt proportional der Massenkraft der am Schwingvorgang beteiligten Prüfmlaschinenmassen.
  • Als Ausführungsbeispiel dieser Massenkrfatmeßeinrichtung zeigt Abb. 2 den trägerfrequenten Weggeben G, angeordnet am oberen Spannkopf, während der Steuerkern T mit Hilfe einer Verbindungsstange V am unteren Spannkopf befestigt ist.
  • Der Massenkraftspftzenwert (Amplitude) wird angezeigt vom Massenkraftanzeigegerät K.
  • Betrachten wir nun Abb. 4, welche den Hydraulikkraft- und den Massenkraftevelauf einer Dauerschwingprüfmaschine nach der in Abb. 1 wiedergegebenen Bauart darstellt. Die Kurve a gibt werder den Verlauf des Druckes der Preßflüssigkeit. Die Kurve b gibt wieder den Verlauf sder Massenkraft.
  • Die auf den Prüfling einwirkende Kraft setzt sich aus der Hydraulikkraft und der Massenkraft zusamen; es ist dies Kurve c. Von den Lastgrenzenmanometern wird angezeigt der Spitzen, wert X und der Sattelwert Y des Druckes der Preßflüssigkeit.
  • Wie ersichtlich, wird also diie auf die Probe wirkende tatsächliche Spitzenkraft, die obere Lastgrenze um den Betrag der Massenkraft zu niedrig angezeigt, während die untere Lastgrenze um den gleichen Betrag zu hoch angezeigt wird. Um daher den tatsächlichen Beanspruchungen der Probe Rechnung tragen zu können, müssen die Last anzeigen der Manometer A und Z entsprechend der Anzeige des Massenkraftmessers K korrigiert werden.
  • Gemäß der Erfindung werden nun die auf den Prüfling einwirkenden, von dem Hydrauliksystem nicht erfaßten Massenkräfte in der Weise mit zur Anzeige und damit zur Einwirkung auf das Lastgrenzensteuergerät gebracht, daß die Skalenscheiben einschließlich der Grenzkokontakte der Lastgrenzenanzeigemanometer mittels der üblichen Regeleinrichtungen entsprechend der Anzeige des Massenkraftmessers sinngemäß vrstellt werden, wodurch also die Anzeige des hydrauliiksystems um dem Betrag der jeweils wirkenden Massenkraft korrigiert wird.
  • Diese Einrichtung ist in Ahh. 3 schematisch dargestellt.
  • Die obere Lastgrenze zeigt Idas Manometer A, die untere das Manometer Z an. Die Massenkraft wird mittels des Spitzenspannungsmessers K angezeigt.
  • Der Massenkraftmesser K steuert gleichzeitig eine Regelvorrichtung R, die im wesentlichen besteht aus einem Servoantrieb, der eine der Anzeige des Massenkraftemessers K entsprechende, zweckmäßigerweise über ein Schneckengetriebe erfolgende Verstellung der drehbar gelagerten Skalenscheiben der Lastgrenzenmanometer A und Z bewirkt. Mit den Skalenscheiben der Lastgrenzenmanometer werden gleichzeitig verstellt die Grenzkontakte für die Hubverstellung des Pulsators oder die Einschaltung der Nachfüllpumpe zur Nachregeleung der unteren Lastgrenze des Hydrauliksystems.
  • PATENTANSPRtSCHE : 1. Einrichtung zur Anzeige und Steuerung der Lastgerzen von Dauerschingprüfmaschinen mit hydraulischem Antrieb, bei welchen die Lastzustände mittels Manometern angezeigt werden, welche nur in der oberen oder unteren Totlage des Arbeitskolbens kurzzeitig mit dem Hydraul.iksystem in Verbindung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verb in dung mittels elektromagnetisch gesteuerter, federbelasteter Ventile bewerkstelligt wird, welche ihre Steuerimpulse mittels eines synchron der Pulsatorwelle umlaufenden Kontaktstückes erhalten, wobei die Skalenscheiben und Anschlagkontakte (für die Steuerung der Lastgrenzen) dieser Manometer vermöge an und für sich bekannter Regeluinrichtungen entsprechend den Meßwerten eines Massenkraftemeßsystems, welches Idie Massenkräfte der am Schwingvorgang beteiligten Prüfmaschinenmassen erfaßt, derart sinngemäß verstellt werden, daß die Anzeigewertedes Hydrauliksystems um die jeweils wirkende Massenkraft korrigiert werden, so daß die tatsächlich auf die Probe einwirkenden Kräfte zur Anzeige gelangen und zur Aussteuerung der Prüfmaschine dienen.

Claims (1)

  1. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verlauf der Massenkraft entsprechende Spannung (Wech sel stromspannung, Grundfrequenz entsprechend der Pulsatorfrequenz) mittels einer verstärkerlosen Einrichtung auf ein Vielfaches der Grundfrequez gebracht wird.
    3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der auf den Prüfling einwirkenden Massenkräfte erfolgt mittels einer Geberanordnung, deren Steuereinrichtung auch den Schwingvorgängen des unteren Einspannkopfes unterworfen ist.
DEL10634A 1951-11-10 1951-11-10 Einrichtung zur Anzeige und Steuerung der Lastgrenzen bei Dauerpruefmaschinen mit hydraulischem Antrieb unter Erfassung der Massenkraefte Expired DE906857C (de)

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