Dynamische Werkstoffprafmaschine.
Die bisher übliehen Dauerprüfmaschinen, sogenannten Pulser, von denen Fig. 1 der Zeichnung ein Beispiel schematisch veran sehaulicht, besitzen eine Schwingfeder 1 zur ttbertragung wechselnder Lasten und eine Vorspannfeder 2 mit Einstellspindel 44 zum Aufbringen der Vorlast. Diese Feder greift unmittelbar an der Belastungsachse des Probestückes 3 an, das zwischen den Einspannköpfen 4 und 5 angeordnet ist. Am Pulser bezeiehnet ferner 6 den Kraftmesser, 7 den Antriebsmotor mit den rotierenden Unwuchten 7'und 41 das Maschinenbett.
Sobald das Probestück unter der wechselnden Last nachgibt und dabei in Längsrichtung verlaufende Hubbewegungen ausführt, erhält die Vorspannfeder eine zusätzliehe dynamische Be anspruchung, die sich ihrer statischen Beanspruchung überlagert. Damit diese Zusatzbeanspruchung gering bleibt, muss die Fe derkonstante der Vorspannfeder niedrig gewählt werden. Daraus ergeben sich sehr grosse Vorspannfedern ; denn ihr Volumen wächst
V2 wie der Quotient-, wenn P die höchste auf- c gebrachte Last und c die Federkonstante der Vorspannfeder bedeuten. Fast die halbe Masse der Vorspannfeder ist aber der schwingenden Masse am Vorspannkopf zuzurechnen. In folgedessen sinkt die Betriebsfrequenz des Pulsers erheblich, so dass man eine grössere Vorspannfeder benutzt.
Grosse Eigenmasse der Vorspannfeder bringt ausserdem die Gefahr mit sich, dass transversale oder longitu- dinale Eigenschwingungen innerhalb der Vorspannfeder selbst auftreten. Durch bekannte Rechnung lässt sich nachweisen, dass Zug Druck-Pulser für mehr als 10 mm Hub und mehr als 1000 Lastspiele in der Minute nicht mehr in der bisherigen Pulserbauart nach Fig. 1 ausgeführt werden können.
Um aueh bei höheren minutlichen Last spielzahlen genügende Vorspannkräfte und grosse Hubbewegungen der Probenstücke zulassen zu können, schlägt die Erfindimg eine Werkstoffprüfmaschine vor, bei der die Vorspannfeder für die statische Vorlast vermittels eines Übertragungshebels an der Belastungsachse des Probestückes angreift.
Auf der Zeichnung sind in den Fig. 2 bis 6 Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. 2 ist schematiseh eine Werkstoff- prüfmaschine gezeigt, bei der zwischen die Vorspannfeder 2 und den Einspannkopf 5 des Probestückes 3 ein Übertragungshebel 10 ein- geschaltet ist. Die Vorspannfeder 2 ist mit dem Hebel 10 gelenkig verbunden und wieder durch die Spindel 44 einstellbar. Bereits bei einem Übersetzungsverhältnis von l : 2 des Hebels 10 kann die Vorspannfeder für gleiche Wirkung die vierfache Federkonstante aufweisen. Die Wirkung der Eigeninasse reduziert sich dann durch das Stbersetzlmgsver- hältnis etwa auf den vierten Teil, und die Frequenz der Eigenschwingungen in der Feder steigt ungefähr auf das Doppelte.
Das Volume, das die Vorspannfeder einnimmt, ändertsich.durchdenÜbertragungshebel pz. nicht ; denn der Wert des Quotienten-, der c der aufgespeicherten Energie entspricht, bleibt unverändert. Die Verbindung des Hebels 10 mit dem Einspannkopf 5 kann unmittelbar gesehehen, indem das obere Hebelende durch eine Stange 10'damit verbunden ist, oder mittelbar über die Schwingfeder 1, indem der Hebel 10 an der Stelle 42 in gelenkige Verbindung mit der Schwingmasse gebracht wird.
Aus konstruktiven Erfordernissen oder Platzgründen bietet es in manchen Fällen Vorteile, an Stelle einer Zug-Druck-Feder als s Vorspannfeder Torsionsfedern zu verwenden, zum Beispiel gemäss Fig. 3 und 4 schrauben- linienförmige Torsionsfedern 15, die wegen der Art ihrer Beanspruchung auch gewundene Biegefedern genannt werden. Solche Federn sind zweckmässigerweise derart mit dem Ubertragungshebel 11 verbunden, dass die Achse der Torsionsfedern, wie bei einer Mausefallenfeder, mit der Schwingachse des Hebels zusammenfällt. Vorausgesetzt, dass die Torsionsfedern steif genug sind, kann der Hebel 11 ohne besonderen Drehpunkt über die Torsionsfedern selbst an deren Einspann- enden 15a abgestützt sein.
Die Fig. 5 und 6 geben in Seitenansicht bzw. Achsenlängsschnitt die Vorspanneinrichtung einer Machine mit zwei Torsionsvorspannfedern 24 und 25 wieder, die durch spanabhebende Bearbeitung aus dem Vollen gestaltet sind. Die beiden Torsionsfedern sind mit ihren Flanschen 33' bzw. 34' am ¯ber tragungshebel 23 und mit den Flanschen 33 bzw. 34 an Widerlagerhebeln 27 bzw. 26 befestigt. Die Welle 28 zum Abstützen des Hebels 23 verläuft vorzugsweise in der gemeinsamen Torsionsachse der Federn 24 und 25. Wenn die Torsionsfedern steif genug sind, kann der Hebel 23 unmittelbar von den Fe- dern schwenkbar getragen werden, und eine Drehwelle 28 ist dann unnötig.
Die freien Enden der Widerlagerhebel 26 und 27 sind mit der Einstellspindel 44 am Maschinenbett 41 mit Hilfe der Drehzapfen 30 bzw. 29 sowie eines Bügels 31 verbunden.
Vorspannung lϯt sich bei den beschriebenen Prüfmaschinen gemäss den Fig. 2, bis 6 dadurch geben, dass die Vorspannfedern gespannt werden. Dies kann bei der Prüf- machine nach Fig. 2 durch Verstellen der Spindel 44 oder, wenn sie fehlt, des Hebelfusspunktes 20, oder beiden zugleich erzielt werden. Bei den Torsionsfedern gemäss Fig. 3 und 4 versehiebt man die vom Übertragungs- hebel 11 abgewandten Federenden 15a.
Bei der Einrichtung nach Fig. 5 und 6 können entweder die Spannflansehen 33 und 34 der Federn 24 und 25 vermittels der Spindel 44 verdreht oder die äussern Federenden in Richtung der gemeinsamen Federlängsachse verstellt oder auch wieder beides vorgenommen werden.