CH644450A5 - Vorrichtung fuer die schwingfestigkeitspruefung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Vorrichtung für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung von Prüfkörpern weist ein mit federnden Füssen versehenes Gestell auf. Das letztere weist einen von den federnden Füssen getragenen Sockel auf, der auf seiner oberen Seite mit einem Halteelement zum Halten des unteren Endes eines beispielsweise stabförmigen, vertikal angeordneten Prüfkörpers versehen ist. Beim oberen Ende des Gestells ist eine Gewindespindel vertikal verstellbar gehalten. Das untere Ende der Gewindespindel ist über eine Entkopplungs-Vor-spann-Feder mit einem Schwingkörper verbunden, der mit einem Halteelement zum Halten des oberen Endes des Prüfkörpers versehen ist. Ein eletromagnetischer Schwingungserreger weist einen ebenfalls mit dem unteren Ende der Gewindespindel verbundenen, ersten, festen Teil mit einem Magnetjoch, einem Magnetkern und einer Spule und einen bezüglich dem ersten Teil bewegbaren, zweiten Teil, d.h. einen Anker auf.

Der Anker ist durch manuell verstellbare Verbindungsmittel vertikal verstellbar mit dem Schwingkörper verbunden. Ferner ist noch ein Messwandler zum Erfassen der auf den Prüfkörper ausgeübten Kräfte vorhanden. Der Messwandler und 5die Spule des Schwingungserregers sind mit einem Elektronikteil verbunden.

Bei der Prüfung des Prüfkörpers wird dieser in Schwingung versetzt, wobei auch der mit dem oberen Ende des Prüfkörpers verbundene Schwingkörper relativ stark mit-10schwingt. Ferner schwingen auch der mit dem unteren Ende des Prüfkörpers verbundene Sockel und die starr mit diesem verbundenen Gestellteile noch ein wenig mit. Die Entkopplungs-Vorspann-Feder überträgt nur einen kleinen Teil der Schwingkraft vom Schwingkörper auf die Gewindespindel 15und entkoppelt also den Schwingkörper schwingungsmässig von der Gewindespindel. Im folgenden wird die Gesamtheit der mechanisch schwingenden Teile als Schwinger bezeichnet. Die Schwingungserregung wird durch den Elektronikteil derart gesteuert, dass der Schwinger mit seiner Eigenresonanz 2oSchwingt und dass im Prüfkörper beim Schwingen am Elektronikteil einstellbare Schwing- oder Wechselkräfte auftreten. Ferner kann den Wechselkäften durch Verstellen der Gewindespindel über die Entkopplungs- Vorspann-Feder noch eine statische Druck- oder Zugkraft überlagert werden. 25 Damit der Schwingungserreger arbeiten kann, muss natürlich der Luftspalt zwischen dem Anker und dem festen Teil einerseits so gross sein, dass der Anker beim Schwingen nicht am festen Teil des Schwingungserregers anstösst. Andererseits soll der Luftspalt auch nicht übermässig gross sein, weil sonst 30der Wirkungsgrad des Schwingungserregers schlecht wird. Nun hängt der Schwingungshub des Ankers von der gewünschten Schwingungskraft und der Steifigkeit des Prüfkörpers ab. Damit der Anker schwingen kann, ohne anzustossen, ist man daher bei gewissen Prüfkörpern gezwungen, den Luft-35spalt so gross festzulegen, dass der Wirkungsgrad relativ klein wird. Dies stellt natürlich einen beträchtlichen Nachteil dar. Wenn man versuchen will, für die verschiedenen Prüfkörner jeweils einen möglichst grossen Wirkungsgrad zu erzielen, muss zudem häufig der Abstand des Ankers vom Schwing-40körper durch manuelles Verstellen der weiter vorn erwähnten Verbindungsmittel verändert werden, was zusätzliche Arbeit verursacht.

Wenn man bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung durch Verstellen der Gewindespindel eine 45 bestimmte statische Druck- oder Zugkraft einstellt, ändert dabei auch der Abstand des Ankers vom festen Teil des Schwingungserregers. Man ist daher auch beim Ändern der statischen Kraft häufig gezwungen, den Abstand des Ankers vom Schwingkörper zu verändern.

50 Bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeits-prüfung wird die Resonanzfrequenz des Schwingers durch die Massen und elastischen Eigenschaften der verschiedenen, den Schwinger bildenden Teile bestimmt. Dabei ist es üblicherweise so, dass die Masse des Prüfkörpers im Vergleich zur Gesamtmasse des Schwingers klein ist und dass der Prüfkörper auch den am leichtesten deformierbaren Teil des Schwingers bildet. Wenn man sich den Schwinger zur Vereinfachung aus einer Feder unter einer schwingenden Masse zusammengesetzt denkt, wird die Funktion der Feder hauptsächlch vom 60Prüfkörper ausgeübt, während die Masse angenähert gleich der Masse des Schwingkörpers ist. Dementsprechend wird auch die Resonanzfrequenz in hohem Mass durch die Federkonstante oder -Steifigkeit des Prüfkörpers bestimmt. Für einen aus einer Feder und einer entlang einer Geraden schwindenden Masse gebildeten Schwinger ist die Resonanzfrequenz proportional zur Wurzel aus der Federsteifigkeit. Die Frequenz steigt also mit wachsender Federsteifigkeit des Prüfkörpers an.

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Nun können aber auch noch Resonanzschwingungen mit mittels einer VerStellvorrichtung 13, die eine in der Traverse 9 andern Schwingungsmodi auftreten. Insbesondere weisen das gehaltene Gewindespindel 15 und einen Elektromotor 17 aufGestell und andere Teile der Vorrichtung Eigenresonanzen weist, vertikal verstellt werden. An der unteren Seite des bei Resonanzfrequenzen auf, die mindestens zum grössten Schiebers 11 ist der obere Schenkel einer die Form einer lie-Teil oberhalb einer gewissen Grenzfrequenz liegen, die von 5 genden Null aufweisenden, zur Verbesserung der Klarheit um der Ausbildung der Vorrichtung abhängig ist und typischer- 90° verdreht gezeichneten Entkopplungs-Vorspann-Feder 19 weise in der Grösse von 300 Hz liegt. Man ist daher bestrebt, starr befestigt. Der untere Schenkel der Entkopplungs-Vor-die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfungen möglichst mit einer spann-Feder 19 ist starr mit einem Schwingkörper 21 verFrequenz durchzuführen, die unterhalb der erwähnten bunden.

Grenzfrequenz liegt. Wenn die Prüfung mit hohen Frequen- io Ein elektromagnetischer Schwingungserreger 23 weist ei-

zen erfolgt, kann dies wegen der im Prüfkörper freigesetzten nen ersten, starr an der unteren Seite des Schwingkörpers 21

Verlustwärme zudem eine starke Erwärmung des Prüfkörpers befestigten, aus ferromagnetischem Material bestehenden bewirken, was im allgemeinen auch unerwünscht ist. Man ist Teil 25 auf, der mit einem Magnetkern und einem Joch mit daher auch aus diesem Grund bestrebt, die Schwingungsfre- zwei Schenkeln versehen ist und auf dessen Kern eine Spule quenz relativ niedrig zu halten. Bei der vorbekannten Vor- is 27 aufgebracht ist. Der Schwingungserreger 23 weist ferner ei-

richtung ist nun aber die Resonanzfrequenz des Schwingers, nen bezüglich des ersten Teils 25 vertikal bewegbaren, durch wie erwähnt, weitgehend von der Federsteifigkeit des Prüf- einen plattenförmigen, ferromagnetischen Anker gebildeten,

körpers abhängig. Daher muss die Prüfung bei der vorbe- zweiten Teil 29 auf. Der zweite Schwingungserreger-Teil 29 ist kannten Vorrichtung häufig zwangsläufig mit Frequenzen er- starr mit einer beispielsweise kreisförmigen Platte 31 verbun-

folgen, die oberhalb der erwähnten Grenzfrequenz liegen, was 20 den. Dem Schwingungserreger 23 sind vier einstückige, elasti-

ebenfalls einen beträchtlichen Nachteil darstellt. sehe Glieder 33 parallel geschaltet, die also die beiden Schwin-

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Vor- gungserreger-Teile 25,29 überbrücken und miteinander Verrichtung für die Schwingfestigkeitsprüfung zu schaffen, die binden. Jedes der vier elastischen Glieder 33 ist durch einen ermöglicht, die Nachteile der vorbekannten Vorrichtung zu beispielsweise kreiszylindrischen Profilstab gebildet, dessen vermeiden. Dabei soll insbesondere die Abhängigkeit der 25 unteres Ende starr an der Platte 31 und dessen oberes Ende Grösse des Schwingungshubes der bezüglich einander beweg- starr am Schwingkörper befestigt ist. Wie es aus der Figur 2 baren Teile des Schwingungserregers von den Eigenschaften ersichtlich ist, sind die vier elastischen Glieder 33 auf einem des Prüfkörpers verkleinert werden, so dass für Prüfkörper, Kreis gleichmässig um den Schwingungserreger herum ver-deren Steifigkeiten innerhalb eines relativ grossen Bereiches teilt. Die vier elastischen Glieder 33 bestehen aus nicht-ferro-liegen, bei der Schwingungserregung ein günstiger Wirkungs- 30 magnetischem Metall, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.

grad erzielt werden kann. Des weitern soll erreicht werden, Der Sockel 5 und die Platte 31 sind je mit einem Halteelement dass es beim Wechsel von Prüfkörpern oder beim Verändern 35 bzw. 37 versehen. Mit diesen Halteelementen 35,37 wird einer überlagerten, statischen Druck- oder Zugkraft nicht ein Prüfkörper 39 lösbar gehalten, der durch einen vertikal mehr notwendig ist, separate Verstelloperationen zum Ein- angeordneten Stab gebildet ist. Der Sockel 5, die Gewindestellen eines günstigen Luftspaltes vorzunehmen. Ferner soll 35 spjncje] 15, die Feder 19, der Schwingkörper 21, der Schwin-die Erfindung auch noch ermöglichen, die Resonanzfrequenz gungserreger 23 und weitere Teile sind mindestens im wesent-des Schwingers auch für Prüfkörper mit grossen Federsteifig- üchen symmetrisch zu einer vertikalen Achse 41 angeordnet, keiten auf verhältnismässig kleine Werte zu begrenzen. Die Vorrichtung weist ferner mindestens einen zur Erfassung

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der einleitend der auf den Prüfkörper 39 ausgeübten Kräfte dienenden genannten Art gelöst, wobei die Vorrichtung gemäss der Er- 40 Kraft-Messwandler 43 auf, der beispielsweise durch minde-

findung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet stens einen an einem der elastischen Glieder 33 angeordneten ist. Dehnungsmessstreifen gebildet sein kann.

Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Vorrichtung weist ferner einen Elektronikteil 51 auf.

Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand in der Zeich- 45 Dieser ist mit einem Messverstärker 53 versehen, dessen Ein-

nung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden. In gang an den Kraft-Messwandler 43 angeschlossen und dessen der Zeichnung zeigen Ausgang mit einem Regelteil 55 verbunden ist. Der Regelteil die Figur 1 eine schematisierte Ansicht einer Vorrichtung 55 ist mit dem Eingang eines Leistungsverstärkers 57 verbun-

für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung mit einem Block- den, dessen Ausgang mit der Spule 27 des Schwingungserre-

schaltbild des Elektronikteils, so gers 23 verbunden ist. Der Regelteil 55 ist ferner mit einer die Figur 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung entlang Motorsteuereinheit 59 verbunden, die ihrerseits mit dem Moder Linie II-II der Figur 1, tor 17 verbunden ist. Der Regelteil 55 weist mannuell einstell-

die Figur 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der bare Einstellmittel auf, um gewisse Grössen und Parameter,

Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Federsteifigkeit wie die Amplitude der Schwingungskraft und die statische des Prüfkörpers, 55 Druck- oder Zugkraft einzustellen. Der Regelteil 55 weist fer-

die Figur 4 eine schematisierte Ansicht einer Variante ei- ner Mittel auf, um bei der Durchführung einer Prüfung gener Vorrichtung für die Dauer-Schwingfestigkeitsprüfung wisse Grössen gemäss einem wählbaren Programm zu ver-und ändern.

die Figur 5 eine schematisierte Ansicht einer andern Va- Wenn der Prüfkörper 39 einer Dauer-Schwingfestigkeits-riante der Vorrichtung. 60 prüfung unterzogen werden soll, werden mittels des Schwin-Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung für die Dauer- gungserregers 23 entlang der Achse 41 verlaufende Schwin-Schwingfestigkeitsprüfung weist ein als Ganzes mit 1 bezeich- gungsbewegungen erzeugt. Dabei werden ausser dem Prüf-netes Gestell auf. Dieses ist mit elastisch federnden Füssen 3 körper 39 noch weitere Teile, insbesondere der Schwingkörversehen, die einen Sockel 5 tragen. Auf dem Sockel 5 ist ein per 21 und die elastischen Glieder 33, zum Schwingen ge-aus zwei vertikalen Säulen 7 und einer Traverse 9 bestehendes 65 bracht. Der Schwingkörper 21 wird dabei durch die Feder 19 Joch starr befestigt. Zwischen dem Sockel 5 und der Traverse vom restlichen Gestell entkoppelt. Ferner schwingen auch der 9 ist ein durch eine Traverse gebildeter Schieber 11 vertikal Sockel 5 und das mit diesem verbundene Joch noch ein wenig verschiebbar auf den Säulen 7 geführt. Der Schieber 11 kann mit, wobei jedoch die Schwingungsamplitude des Sockels und

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des Jochs relativ klein ist, weil diese Teile eine im Vergleich Die Luftspalt-Abmessung L kann dann bei ruhenden, unbela-zum Schwingkörper 21 grosse Masse aufweisen, die in der steten elastischen Gliedern 33 beispielsweise 0,6 bis 1 mm beFachsprache als Gegenmasse bezeichnet wird. Die mecha- tragen.

nisch schwingenden Elemente der Vorrichtung bilden in ihrer Im übrigen ist die Gesamt-Federsteifigkeit der einander

Gesamtheit einen Schwinger. Der Elektronikteil 51 bildet ei- 5 parallel geschalteten, elastischen Glieder 33 mindestens fünf nen Rückkopplungskreis und ist derart ausgebildet, dass der Mal und vorzugsweise mindestens zehn Mal, beispielsweise

Schwinger mit seiner Resonanzfrequenz erregt wird. zehn bis zwanzig Mal grösser als die Federsteifigkeit der Ent-

Die durch Stäbe gebildeten elastischen Glieder 33 wirken kopplungs-Vorspann-Feder 19.

bei der Schwingungserregung gewissermassen als Federn und Die den Schwingungs-Erreger 23 überbrückenden, einan-werden in ihrer Längsrichtung, d.h. in vertikaler Richtung 10 der parallelgeschalteten, elastischen Glieder 33 übertragen zuelastisch deformiert. Die Federkonstante oder Federsteifig- sammen mindestens 90 % und vorzugsweise mindestens oder keit der elastischen Glieder 33 ist dabei von deren Quer- ungefähr 99% der auf den Prüfkörper 39 ausgeübten schnittsfläche und dem Elastizitätsmodul des Materials ab- Schwinglast. Die Entkopplungs-Vorspann-Feder überträgt hängig, aus dem die elastischen Glieder 33 bestehen. demgegenüber höchstens 20% und vorzugsweise höchstens Die elastischen Glieder 33 sind derart ausgebildet, dass in 1510% der auf den Prüfkörper ausgeübten Schwinglast vom jedem bei den vorgesehenen Betriebsbedingungen auftreten- Schwingkörper 21 auf die Gewindespindel 15.

den Zustand zwischen dem beweglichen Teil 29 und dem fe- Die Kraftübertragung zwischen dem Schwingkörper 21 sten Teil 25 des Schwingungserregers 23 ein freier Zwischen- und dem Prüfkörper 39 erfolgt also zum grössten Teil über die räum, d.h. ein Luftspalt vorhanden ist, dessen momentane, elastischen Glieder 33, während der Schwingungserreger 23 entlang der Achse 41 gemessene Abmessung die Grösse L 20 nur einen vergleichsweise kleinen Kraftanteil überträgt. Dem habe. Die elastischen Glieder 33 sind ferner derart ausgebil- entspricht, dass die auf den Prüfkörper 39 ausgeübte Schwindet, dass die Schwingungserregung im ganzen vorgesehenen gungskraft wegen der Resonanzüberhöhung mindestens hun-Arbeitsbereich der Vorrichtung mit einem guten Wirkungs- dert Mal und beispielsweise hundert bis tausend Mal grösser grad erfolgt. Die Ausbildung der elastischen Glieder 33 soll ist als die vom Schwingungserreger erzeugte Kraft nun noch etwas näher erörtert werden. 25 Damit die elastischen Glieder 33 durch die statische Bela-Zunächst einmal ist die Länge der elastischen Glieder 33 stung und durch die beim Schwingen auftretenden Wechselnatürlich derart festgelegt, dass bei unbelastetem Prüfkörper kräfte nicht übermässig deformiert werden, muss die Federoder wenn gar kein Prüfkörper eingespannt ist, zwischen den Steifigkeit der elastischen Glieder 33 also einen gewissen Min-Schwingungserreger-Teilen 25,29 ein Luftspalt vorhanden destwert haben. Die Federsteifigkeit der elastischen Glieder ist. 30 33 soll jedoch auch nicht übermässig gross sein. Im Hinblick Die Vorrichtung kann beispielsweise für eine maximale, auf die Konstruktion des Schwingungserregers 23 ist es näm-auf den Prüfkörper ausübbare, in einem Datenblatt spezifi- lieh zweckmässig, wenn der Hub des Schwingungserreger-zierte Schwinglast von ± 125 kN und für einen maximalen Teils 29 bezüglich des Schwingungserreger-Teils 25 nicht allzu Hub des Schwingkörpers 21 relativ zum Sockel 5 von ± klein wird. Der Schwingungserreger muss ja bei einem Dauer-1,5 mm ausgelegt sein. Durch Verstellen des Schiebers 11 ent- 35 Schwingfestigkeitsversuch die Energie nachliefern, die von lang der Achse 41 kann der beim Schwingen am Prüfkörper den schwingenden Elementen durch Dämpfung verbraucht 39 angreifenden Schwingkraft über die Entkopplungs-Vor- wird. Bei einer für eine maximale Schwinglast von 125 kN spann-Feder noch eine statische, d.h. zeitlich konstante ausgelegten Vorrichtung kann die für die Kompensation der Druck- oder Zugkraft überlagert werden. Für jede bestimmte Dämpfungsverluste im Maximum erforderliche Maximai-Vorrichtung ist üblicherweise ein Maximalwert der auf den 40 Leistung beispielsweise in der Grösse von 500 W liegen. Die Prüfkörper ausübbaren, statischen Kraft bzw. Last fest vor- Federsteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist nun vorzugsgegeben und im Datenblatt spezifiziert. Die Vorrichtung weise derart bemessen, dass der Hub des Teils 29 bezüglich kann beispielsweise für eine statische Maximallast von ± des Teils 25 ausgehend von der Ruhelage, wenn dem Schwin-125 kN konzipiert sein. Bei der Durchführung einer Dauer- gungserreger 23 die elektrische Maximal-Leistung zugeführt Schwingfestigkeitsprüfung werden die elastischen Glieder 33 45 wird, mindestens ± 0,1 mm und beispielsweise mindestens also einer Wechselbelastung und eventuell zusätzlich noch ei- oder ungefähr ± 0,3 mm beträgt.

ner überlagerten, statischen Belastung unterworfen. Die Fe- Wie bereits erwähnt wurde, schwingt der durch die Ge-dersteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist nun derart auf de- samtheit der mechanisch schwingenden Elemente der Vorren Länge abgestimmt, dass die elastischen Glieder 33 auch richtung gebildete Schwinger mit seiner Resonanzfrequenz, beim Auftreten der maximalen statischen Druck- oder Zugbe- 50 oder genauer gesagt, mit seiner Grund-Resonanzfrequenz für lastung und beim gleichzeitigen Auftreten der maximal vorge- Auf- und Ab-Schwingungen. Die Resonanzfrequenz des sehenen Schwingungslast praktisch nur elastisch deformiert Schwingers wird durch die Massen der verschiedenen Schwin-werden. Ferner ist die Federsteifigkeit der elastischen Glieder ger-Teile und deren Elastizität bestimmt. Der Schwinger ver-33 derart festgelegt, dass bei der maximalen statischen Druck- hält sich jedoch ähnlich wie eine Feder und eine von dieser ge-belastung auch bei demjenigen Schwingungszustand, bei dem 55 haltene, entlang der Achse 41 auf- und abschwingende sie maximal zusammengedrückt sind, noch ein Luftspalt zwi- Schwingmasse, wobei die Feder näherungsweise durch den sehen den beiden Schwingungserreger-Teilen 25 und 29 frei Prüfkörper 39 und die Schwingmasse näherungsweise durch bleibt. Die Federsteifigkeit der elastischen Glieder 33 ist bei- die Massen des Schwingkörpers 21 und des Schwingungserre-spielsweise derart festgelegt, dass die Länge der elastischen gers 23 gebildet wird.

Glieder 33 und damit auch die Abmessung L des Luftspaltes 60

ausgehend vom unbelasteten Zustand bei Beaufschlagung ei- Die sich für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge-nes Prüfkörpers mit der vorgesehenen, statischen Maximal- mässen, für eine maximale Schwinglast von ± 125 kN vorgehst um höchstens ± 1 mm, vorzugsweise um höchstens ± sehenen Vorrichtung bei der Dauer-Schwingfestigkeitsprü-0,5 mm und beispielsweise um höchstens ±0,3 mm ändert. fung ergebende Abhängigkeit der Resonanzfrequenz f der Die Federsteifigkeit ist ferner derart festgelegt, dass die Luft- 65 Grundschwingung von der Federkonstante oder Federsteifig-spalt-Abmessung L infolge der maximalen Schwinglast eben- keit k des Prüfkörpers wird in der doppellogarithmischen falls höchstens um ± 1 mm, vorzugsweise höchstens um ± Darstellung der Figur 3 durch die Kurve 71 wiedergegeben. 0,5 mm und beispielsweise höchstens um ± 0,3 mm ändert. In dem sich etwa von 0,1 bis 1 MN/cm erstreckenden Bereich

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der Federsteifigkeit k steigt die Resonanzfrequenz mit wach- Bei der Durchführung einer Dauer-Schwingfestigkeits-sender Federsteifigkeit relativ steil von etwa 65 auf 150 Hz an. prüfung halten die Halteelemente 135,137 einen Prüfkörper Danach wird die Steigung mit zunehmender Federsteifigkeit 139 und führen bezüglich einander Schwingungen entlang der k kleiner, so dass die Resonanzfrequenz bei 1 000 MN/cm un- vertikalen Achse 141 aus. Die beiden sich bei der Schwingefähr die Grösse von 260 Hz erreicht. 5 gungserregung bezüglich einander auf- und abbewegenden

In der Figur 3 ist zum Vergleich auch noch eine Kurve 73 Schwingungserreger-Teile 125,129 sind also bei der in der Fi-eingetragen, die den Zusammenhang zwischen der Federstei- gur 4 dargestellten Vorrichtung über das eine Biegefeder 133b figkeit und der Resonanzfrequenz für eine nicht-erfindungs- aufweisende, elastische Glied 133 miteinander verbunden, gemässe Vorrichtung ohne elastische Glieder 33 wiedergibt. Die Biegefeder 133b bildet im Ruhezustand mit der Achse 141

Die Kurve 73 steigt im erfassten, sich ungefähr von 1 bis i0einen rechten Winkel und ihr Mittelabschnitt wird bei der 100 MN/cm erstreckenden Federsteifigkeits-Bereich relativ Schwingungserregung entlang der Achse 141 auf- und abbesteil von etwa 75 auf ungefähr 700 Hz an und bildet in der wegt. Im übrigen ist das elastische Glied 133 nach analogen doppellogarithmischen Darstellung annähernd eine Gerade, Kriterien ausgelegt, wie sie für die elastischen Glieder 33 erör-die die Kurve 71 bei einer Federsteifigkeit von ungefähr tert wurden.

10 MN/cm schneidet. 15 Die stark schematisiert in der Figur 5 dargestellte Va-

Bei der erfindungsgemässen, mit elastischen Gliedern 33 riante der Vorrichtung weist ein Gestell 201 auf, das anstelle ausgerüsteten Vorrichtung steigt also die Resonanzfrequenz der als Gegenmasse dienenden Blöcke 5,105 nur einen vérin einem sich über vier Dekaden erstreckenden Federsteifig- gleichsweise leichten, von federnden Füssen getragenen Un-keits-Bereich mit wachsender Federsteifigkeit nur auf unge- terteil 205 aufweist, auf dem ein Joch mit zwei Säulen 207 und fähr das Vierfache ihres Anfangswertes an, wogegen die Re- 2oeine Traverse 209 aufgebaut ist. In der letzteren ist eine Ge-sonanzfrequenz bei der keine elastischen Glieder 33 aufwei- windespindel 215 vertikal verstellbar gehalten, deren unteres senden Vorrichtung in einem sich über nur zwei Dekaden er- Ende über eine Feder 219 mit einem Schwingkörper 221 verstreckenden Federsteifigkeits-Bereich auf mehr als den neun- bunden ist. Eine Platte 231 ist durch stabförmige, elastische fachen Anfangswert ansteigt. Die elastischen Glieder 33 ge- Glieder 233 mit dem Schwingkörper 221 verbunden. Zwi-

währleisten daher, dass die Resonanzfrequenz im ganzen Fe- 25 sehen dem letzteren und der Platte 231 ist ein elektromagneti-dersteifigkeits-Bereich, für den die Vorrichtung vorgesehen scher Schwingungserreger 223 mit einem am Schwingkörper ist, unter einer in der Grösse von 300 Hz liegenden Grenzfre- 221 befestigten, eine Spule 227 tragenden Teil 225 und einem quenz bleibt. Die Vorrichtung ist nun derart konzipiert, dass an der Platte 231 befestigten Teil 229 angeordnet. Der Unter-die wichtigsten Eigenresonanzen des Gestells der Vorrichtung teil 205 ist über eine Feder 261 mit einem Schwingkörper 263

mindestens zum grössten Teil alle oberhalb der erwähnten 30 verbunden. An diesem ist ein ferromagnetischer, eine Spule Grenzfrequenz liegen. 277 tragender Teil 275 eines elektromagnetischen Schwin-Die stark schematisiert in der Figur 4 dargestellte Vorrich- gungserregers 273 befestigt, dessen anderer, ferromagneti-tungs-Variante weist ein Gestell 101 mit einem als Gegen- scher Teil 279 an einer Platte 281 befestigt ist. Diese ist durch masse dienenden Block 105 auf. Ein einstückiges, jochförmi- stabförmige, elastische Glieder 283 mit dem Schwingkörper ges, aus nichtferromagnetischem Metall bestehendes, elasti- .15 263 verbunden. An den Platten 281 und 231 ist je ein Halteele-sches Glied 133 ist mit zwei massiven und im wesentlichen ment 235 bzw. 237 angeordnet. Die Halteelemente 235,237 starren Schenkeln 133a versehen, die bei ihrem unteren Ende halten einen Prüfkörper 239, der bei einer Schwingfestigkeits-auf dem Sockel 105 befestigt sind. Die oberen Enden der prüfung entlang der Achse 241 gedehnt und zusammenge-Schenkel 133a sind durch einen ebenen, horizontal verlaufen- drückt wird.

den Steg miteinander verbunden, der eine Biegefeder 133b bil-40 Die beiden Schwingkörper 221 und 263 haben gleiche det. Auf den Schenkeln 133a sind Säulen 107 befestigt, die bei Massen und die Schwingungserreger 223 und 273 sind iden-ihren oberen Enden durch eine Traverse 109 miteinander ver- tisch ausgebildet und symmetrisch zueinander angeordnet, bunden sind. Eine verstellbar in der Traverse 109 gehaltene Ferner sind auch die den beiden Schwingungserregern paral-Gewindespindel 115 ist an ihrem unteren, freien Ende über lelgeschalteten elastischen Glieder 233 und 283 gleich ausge-

eine Feder 119 mit einem Schwingkörper 121 verbunden. 45 bildet. Im übrigen sind die elastischen Glieder 233,283 nach Zwischen dem Sockel 105 und der Biegefeder 133b ist ein analogen Kriterien bemessen wie die elastischen Glieder 33. Schwingungserreger 123 angeordnet, der einen mit einem Es sei noch vermerkt, dass das in der Figur 4 dargestellte, Joch und einem Kern versehenen, eine Spule 127 tragenden, elastische Glied 133 statt jochförmig auch rotationssymme-starr mit dem Mittelabschnitt des elastischen Gliedes 133b trisch zur Achse 141 ausgebildet werden könnte. Das elasti-

verbundenen Teil 125 und einen plattenförmigen, am Sockel 50 sehe Glied hätte dann die Form einer nach unten offenen 105 befestigten Teil 129 aufweist. Die Biegefeder 133b ist auf Kappe und die Biegefeder würde durch eine runde, über ihren der oberen Seite ihres Mittelabschnittes mit einem Halteele- ganzen Umfang gehaltene Membran gebildet.

ment 135 versehen. Ein anderes Halteelement 137 ist an der Ferner könnte man bei der in der Figur 5 dargestellten unteren Seite des Schwingkörpers 121 angeordnet. Ausführungsvariante der Vorrichtung die stabförmigen ela-

55 stischen Glieder durch elastische Glieder mit Biegefedern er-Des weiteren ist noch mindestens ein nicht dargestellter setzen.

Kraft-Messwandler vorhanden, der beispielsweise zwischen Des weitern können die Prüfkörper natürlich nicht nur dem elastischen Glied 133b und dem Halteelement 135 ange- auf ihre Dehnungs- und Kompressions-Schwingfestigkeit, ordnet sein kann. Ferner sind noch eine Verstellvorrichtung sondern bei entsprechender Ausbildung der Halteelemente zum Verstellen der Gewindespindel 115 und ein Elektronik- «o auch auf ihre Biegungs- oder Torsions-Schwingfestigkeit ge-teil vorhanden. prüft werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung für die Schwingfestigkeitsprüfung eines Prüfkörpers (39,139,239), mit einem Schwinger, der zusätzlich zum Prüfkörper (39, 139,239) mindestens eine Feder (19, 119) sowie mindestens einen schwingfähig von dieser gehaltenen Schwingkörper (21,121,221,263) aufweist und mit einem einen bewegbaren Anker (29,129,229,279) aufweisenden, elektromagnetischen Schwingungserreger (23,123,223, 273), um den Schwinger mit seiner Resonanzfrequenz zum Schwingen zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Prüfkörper (39,139,239) und einem andern Teil (21,105,221,263) mindestens ein elastisches Glied (33,133, 233,283) vorhanden ist, das den Schwingungserreger (23, 123,223,273) überbrückt, und dass die Abmessungen sowie die Federkonstante des elastischen Gliedes (33,133,233,283) derart bemessen sind, dass die beim Betrieb durch die Erregungskraft erzeugten Wegamplituden des Ankers (29,129, 229,279) einen günstigen Wirkungsgrad für die Leistungsumsetzung gewährleisten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elastische Glieder (33,233,273) um den Schwingungserreger (23,223,273) herum verteilte Stäbe vorhanden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied (133) eine Biegefeder (133b) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Prüfkörpers (239) ein Schwingkörper (221,263), eine Feder (219,261) und mindestens ein elastisches Glied (223,283) vorhanden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein rahmenartiges Gestell (1,101, 201) vorhanden ist und dass der Schwingkörper (21,121,221, 263) über die Feder (19,119,219,261) mit dem Gestell (1, 101,205), verbunden ist, wobei vorzugsweise die Feder (19, 119) bzw. eine (219) der Federn (219,261) über eine Gewin-despindel(15,115,215) mit dem Gestell (1,101,201) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (23,223, 273) und jedes diesen überrückenden, elastische Glied (33, 233,283) zwischen dem Schwingkörper (21,221,263) und dem Prüfkörper (39,239) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (21,221,263) auf einander abgewandten Seiten mit der Feder (19,219,261) und dem elastischen Glied (33,233,283) verbunden ist.