Terkstoffprüfmaschine für Wechseibelastungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkstoffprüfmaschine für Wechselbelastungen, mit einem von einem hydraulischen oder pneumatischen Energieträger beaufschlagten, in einem Prüfzylinder geführten doppeltwirkenden Kolben, der mit dem eingespannten Prüfstück in Verbindung steht.
In Wechsellastprüfmaschinen bekannter Bauart wird das einseitig eingespannte Prüfstück an seinem freien Ende abwechselnd nach oben und nach unten gebogen. Hierbei findet ein mit einem doppeltwirkenden Kolben zusammenarbeitender Prüfzylinder Anwendung, an dessen unterer Zylinderhälfte ein Pulsator angeschlossen ist. Durch periodisches Aufund Abgehen des Pulsatorkolbens mittels eines Ex- zenters wird nach Erhalt eines hydraulischen Druck übersetzers der Kolben des Prüfzylinders von der Mittellage nach oben und wieder zur Mittellage zurückbewegt. Zur Aufrechterhaltung des unteren Druckniveaus ist in der zum unteren Zylinderraum führenden Leitung ein Rückschlagventil, eine Pumpe und ein Überströmventil vorgesehen.
Um auch Kräfte auf die Werkstoffprobe in Richtung nach unten zu erzielen, wurde an den oberen Zylinderraum des Prüfzylinders ein Ölspeicher angeschlossen, dessen unteres Druckniveau mit Hilfe eines Rückschlagventils, einer Pumpe und eines Überströmventils aufrechterhalten wird.
Wenn nun bei einer so aufgebauten Prüfanlage der Ölspeicher beispielsweise auf 50 atü gebracht und der Pulsator eine periodische Druckschwankung im unteren Zylinderraum des Prüfzylinders zwischen 50 und 100 atü erzeugt, dann schwankt der Druck im oberen Zylinderraum gleichfalls periodisch zwischen 50 atü und beispielsweise 60 atü, weil bei Erhöhung des Druckes im unteren Zylinderraum der Kolben im Prüfzylinder nach oben geht, den oberen Zylinderraum komprimiert und somit der Druck im oberen Zylinderraum und im Ölbehälter steigt. Es wird also im oberen Zylinderraum ein Maximaldruck von 60 atü herrschen, während gleichzeitig im unteren Zylinderraum ein Maximaldruck von 100 atü vorhanden ist.
Am eingespannten Prüfstück steht also nur eine Kraft zur Verfügung, die der Kolbenfläche des Prüfkolbens multipliziert mit 40 atü entspricht, obgleich der Pulsator auf 100 atü ausgelegt werden muss.
Ein Vorschlag mit günstigeren Kräfteeinwirkungen auf das Prüfstück geht dahin, je einen Pulsator an die beiden Zylinderräume des Prüfzylinders anzuschliessen, wobei beide Pulsatoren durch ein gemeinsames Exzenter bewegt werden. Wenn das Prüfstück jedoch schon eine plastische Verformung erlitten hat und um die Mittellage dieser Verformung schwingt, so ergeben sich abermals falsche Versuchswerte.
Um nun ein Prüfstück unter allen Umständen auch bei plastischer Verformung mit einer Wechsellast zu beaufschlagen, die stets zwischen denselben vorgewählten Lastgrenzen hin und her pendelt, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Zuführung des Energieträgers zu den beiden Zylinderräumen des Prüfzylinders mittels einer Ölpresspumpe vorzunehmen, die wahlweise von der Förderung in einer Richtung in die entgegengesetzte Förderrichtung umsteuerbar ist. An die Stelle der bisherigen Pulsatoren tritt also nunmehr eine Ölpresspumpe.
Die Förderung des Energieträgers in die jeweiligen Zylinderräume des Prüfzylinders kann auch durch einen die jeweiligen Zuleitungen überwachenden Druckschalter geregelt werden. Hierbei ist zweckmässig, dass jeder Zuleitung zu dem Prüfzylinder ein Druckschalter zugeordnet ist. Ferner kann jeder der Druckschalter auf eine vorgewählte Kraftgrenze eingestellt werden. Nach einem weiteren Vorschlag gehört zu jedem der Druckschalter ein elektrischer Schalter, der über ein Relais die Drehrichtung des die Ölpresspumpe antreibenden Motors bestimmt oder unmittelbar einen Steuermechanismus der Ölpress- pumpe betätigt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine bekannte Prüfanordnung für Wechselbelastungen,
Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1, die schematisch die eingangs als bekannt erwähnte Bauart einer Wechsellastprüfmaschine darstellt, ist mit 1 das eingespannte Prüfstück und mit 2 der im Prüfzylinder 3 geführte, in seiner Mittelstellung stehende Arbeitskolben benannt, dessen Kolbenstange 4 am freien Ende 5 des Prüfstückes 1 angreift. Mit 6 ist der obere Zylinderraum und mit 7 der untere Zylinderraum des Prüfzylinders bezeichnet. An den unteren Zylinderraum 7 ist über eine Leitung 8 ein Pulsator 9 angeschlossen, dessen Kolben 10 sich mittels Exzenter 11 periodisch auf und ab bewegt, wodurch der Kolben 2 des Prüfzylinders 3 von der Mittellage nach oben und wieder zur Mittellage zurück bewegt wird. Ein Rückschlagventil 12 zusammen mit einer Pumpe 13 und einem Überströmventil 14 sorgt für die Aufrechterhaltung des Druckniveaus in dem unteren Zylinderraum 7.
Damit auch vom Arbeitskolben 2 Prüfkräfte nach unten ausgeübt werden, ist eine Leitung 15 an den oberen Zylinderraum 6 angeschlossen, die zu einem Ölspeicher 16 führt, dessen Druckniveau mit Hilfe eines Rückschlagventiles 17, einer Pumpe 18 und eines Über- strömventiles 19 aufrechterhalten wird. Wie eingangs ausgeführt, können mit einer so aufgebauten Prüfanlage nur ungenügende Prüfergebnisse bei ungünstigen Kräfteverhältnissen erzielt werden.
In Fig. 2, die die vorliegende Erfindung veranschaulicht, ist mit 60 das eingespannte Prüfstück und mit 61 der Prüfzylinder benannt, dessen doppeltwirkender Kolben 62 in seiner Mittellage gezeigt ist, so dass sich die Zylinderräume 63 und 64 ergeben. Für die bisherigen Pulsatoren 23, 24, 25 (Fig. 2) bzw. 46, 47, 48 (Fig. 3) ist nunmehr eine Ölpresspumpe 65 verwendet, die kontinuierlich in einer Richtung fördern kann, die jedoch auch, sei es durch Verstellung irgendwelcher Steuerelemente oder beispielsweise durch Umkehren der Drehrichtung, auf kontinuierliche Förderung in der entgegengesetzten Richtung umgesteuert werden kann. Mit 58 und 59 sind die Zuleitungen zu den Zylinderräumen 63, 64 des Prüfzylinders 61 benannt.
Die Prüfmaschine gemäss dem Erfindungsvorschlage arbeitet folgendermassen:
Die durch einen Motor 66 angetriebene Ölpresspumpe 65 fördert in den Zylinderraum 63 des Prüfzylinders 61 über die Leitung 58 so lange, bis die an einem Druckschalter 67, welcher aus einem Zylinder mit federbelastetem Kolben und einem elektrischen Schalter 68 besteht, durch Vorspannung der Feder eingestellte Kraft erreicht ist.
In diesem Augenblick betätigt der elektrische Schalter 68 über ein Relais 69 den Steuermechanismus der Ölpresspumpe 65, beispielsweise kehrt er die Drehrichtung des Motors 66 um. Die Ölpresspumpe 65 fördert sodann über die Leitung 59 in den Zylinderraum 64, so dass das Prüfstück 60 in Richtung nach oben belastet wird, bis die am Druckschalter 70 vorgewählte Kraftgrenze erreicht und der erstgenannte Zustand wieder hergestellt ist. Mit 71 ist ein dem Druckschalter 70 zugeordneter elektrischer Schalter benannt.
Die Aufwendigkeit der neuen Prüfmaschine ist geringer, da statt der bisherigen zwei Nachfüllsysteme nur noch eine aus einem Rückschlagventil 72, einer Pumpe 73 und einem Überströmventil 74 bestehende Nachfüllanlage benötigt wird.
Die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 angewendeten Druckschalter 67 und 70 können unmittelbar auf die gewünschte Kraftgrenze eingestellt werden. Das hierbei vorgesehene Überstromventil 74 hat nur noch die Aufgabe zu erfüllen, den für die Ölpress- pumpe 65 erforderlichen Schmierdruck konstantzuhalten, der gleichzeitig als Vorspanndruck zwischen den beiden Zylinderräumen 63 und 64 dient.
Bei der erfindungsgemäss zur Anwendung gebrachten Ölpresspumpe kann insbesondere die Umsteuerung von einer Förderrichtung auf die andere nicht nur durch Drehrichtungsumkehr, sondern auch durch Verschiebung der Steuerteile in einer Radialbzw. Axialkolbenpumpe bewirkt werden.