AT131534B - Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung und Überwachung von Maschinen- und Bauteilen. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung und Überwachung von Maschinen- und Bauteilen.

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AT131534B
AT131534B AT131534DA AT131534B AT 131534 B AT131534 B AT 131534B AT 131534D A AT131534D A AT 131534DA AT 131534 B AT131534 B AT 131534B
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Georg Heinrich Schieferstein
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description


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 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 auch ganze konstruktive Gebilde zerstört werden können und dass die   Zerstörung teilweise im Innern des   betreffenden Teiles beginnt und während grösserer Zeitdauer langsam nach aussen hin fortschreitet, so dass die gesamte maschinelle Vorrichtung während der Ausbildung eines solchen Dauerbruches ständig ge- fährdet ist. Selbstverständlich sind derartige gefährliche Bruchbildungen, weil sie nach aussen hin nicht erkennbar sind und dementsprechend leicht zur Katastrophe führen können, besonders gefÜrchtet. Die
Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, dass sieh beim Entstehen und während der Ausbildung eines
Dauerbruches die Schwingungscharakteristik, die durch   Eigenperiode und Amplitude   des betreffenden
Teiles oder auch eines ganzen konstruktiven Gebildes, z.

   B. des Rahmens einer Maschine, des Stabnetzes einer Brücke oder eines Trägers oder der Tragkonstruktion eines Flugzeuges. eines Autos usw., gekennzeichnet ist, in auffallender Weise ändert. Überprüft man infolgedessen die Charakteristik einer solchen
Vorrichtung in verschiedenen Stadien und nach den in Frage kommenden Freiheitsgraden, so kann   man   feststellen, dass bei Änderung des inneren Zusammenhanges, also bei beginnenden Eintritt eines Dauer- bruches oder auch bei Lösung einer Verbindung, die Schwingungsverhältnisse eine Änderung erfahren haben.

   Man kann also durch gelegentliche systematische Prüfung die Folgen eines Dauerbruehes verhindern, und man kann sogar auch bei andern   Bruehursachen   durch ständige   Überwachung,   wenn zwischen dem Beginn einer Zerstörung und ihrer Auswirkung noch genügend Zeit zum   Ergreifen von Abwehrmass-   nahmen liegt, jede sich daraus ergebende Katastrophe vermeiden. Die Mittel zur   Ausführung   des Verfahrens bestehen in der Anwendung eines Sehwingungsmessers zur objektiven Aufzeichnung schwingender   Bewegungen,   wie er seinem Prinzip, seiner Schaltungsweise und seiner Wirkung nach im folgenden angegeben ist. 



   Gemäss der Erfindung wird das an sieh   bekannte 1IikrophonprÎnzip   benutzt, d.   Ii.   das Prinzip der Änderung eines elektrischen Widerstandes. hervorgerufen durch eine Druckänderung. Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip hergestellt sind. zeigen somit in erster Linie die   Grösse   von   Druckkräften   an. Benutzt man jedoch die Trägheitswirkung einer ihrer Grösse nach bekannten   Masse zur Druekänderung,   so kann man die ermittelten Kräfte durch die konstant bleibende Masse   dividieren   und erhält dann die Beschleunigung.

   Nun würde aber eine solche Vorrichtung natürlich auch konstante Beschleunigungen, d. h.   Gleichkraftbesehleunigungen.   anzeigen, während   eine Aufzeiehenvorrichtlllng   der   Schwingungs-   vorgänge ganz ausschliesslich Beschleunigungsänderungen anzeigen darf und   soll. Durch   ein Beispiel soll diese Frage noch besonders aufgeklärt werden. 



   Angenommen, ein sehr empfindlicher Beschleunigungsmesser ist so angeordnet, dass er Beselhleunigungen in waagrechter Lage, in Nord-Süd-Richtung, anzugeigen vermöchte. Da jedoch der Erdkürper in dieser Richtung keiner Beschleunigung unterworfen ist, so zeigt er natürlich auf 0. Führt man   nun   
 EMI1.3 
 

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 EMI2.1 
 



   Erregt man z. B. eine Fahrachse für Eisenbahnwagen längs und quer mit einem ganz bestimmten Energiequantum und bei kontinuierlicher Änderung der Sehwingungszahl, so kann man die SchwingungCharakteristik der Achse feststellen. Untersucht man dieselbe Vorrichtung mit aufgezogenen Rädern, so erhält man die gemeinsame Charakteristik von Rädern und Achse, und die Untersuchung kann sich sogar auf die Befestigung der   Räder.   d. h. ihre Verbindung mit der Achse, erstrecken. Ebenso hat jedes. 
 EMI2.2 
 bei Benutzung desselben Erregerverfahrens bzw. derselben   Erregerenergie   auch immer in bezug auf Amplitude und Ausbildung der kritischen bzw. der Schwingfiguren dasselbe Bild ergeben muss.

   Selbstverständlich kann man sieh bei Aufnahme der Charakteristik des zu untersuchenden Gegenstandes auch aufzeichnender Geräte bedienen. die bei späteren Untersuchungen einen objektiven Vergleich ermöglichen. und man kann schliesslich auch die an irgendeiner Stelle aufgenommenen, aufgezeichneten Bilder bis zu 
 EMI2.3 
 teristisehen   Sehwingungsbildes   wegen Gefährdung ausser Betrieb gesetzt werden kann. Hiebei ist es natürlich gleichgültig, ob die betreffende Anlage wie ein Flugzeug oder ein Auto. hervorgerufen durch ungewollte   Erschütterungen,     Schwingungen   ausführt oder ob sie eigens   zu Priif-oder Untersuclungs-   zwecken zu Schwingungen angeregt wird. 



   Ein Beispiel soll das Vorstehende noch verdeutlichen : Es ist bekannt. dass besonders an Flugzeugen im Betriebe alle möglichen Schwingungen auftreten, die nach der Erfindung durch an sich bekannte Vorrichtungen aufgenommen werden können. Leitet man nun die betreffenden Aussehlag und Frequenz an- 
 EMI2.4 
 stand übermittelt werden, so kann man mit Bestimmtheit damit rechnen, dass sich irgendeine Verbindung an diesem Flügel zu lösen beginnt oder eine Strukturänderung im Innern eines   zugehörigen Konstruktions-   elementes einsetzt und dass ein rasches Landen unbedingt erforderlich ist. 
 EMI2.5 
 Schaltung, bei welcher Gleichkraftvorgänge   ausgeschieden   und nur Weehselkraftvorgänge angezeigt werden.

   Fig. 6 zeigt einen Sehwingungsmesser im Schnitt, welcher besonders zur   Aufhebung   der Erdfeld-   wirkung   geeignet ist. 



   In Fig. 1 ist q eine Mikrophonkapsel, die an dem zu untersuchenden Punkt eines   schwingenden   Teiles befestigt wird. In ihrem Innern befindet sich eine elastische Membrane m, in deren Mittelpunkt eine   Masse angebracht ist.   die beiderseits mit   Kohlenblättchen c und Ci   versehen ist.   Den Kohlenblättchen   
 EMI2.6 
 beiden   Kohlenblättehen   führt.

   Stellt man den Kontakt   X'bei   der Untersuchung eines   Punktes in bezug   auf Erschütterungen so ein. dass die beiden Hälften der beschriebenen Differentialschaltung gleichmässig belastet sind. d. h. also, dass in der Nullage der Membrane an den Punkten ?   und 111   keine Potentialdifferenz herrscht, so ist theoretisch der höchste Grad der Empfindlichkeit erreicht, und jede Erschütterung der Mikrophonkapsel nach der einen oder andern Richtung hin bewirkt eine Widerstandsverminderung in der einen und eine   Vergrösserung   in der   andern Richtung, d. 1.   eine   Verstärkung des Stromes in   der einen und eine Abschwächung in der andern Hälfte der Differentialschaltung.

   Damit ergibt sieh   natürlich   auch eine Potentialdifferenz zwischen den Punkten   M   und   111'Die dadurch   in den Leitungen   land 71   und im Messgerät o entstehenden Stromschwankungen können natürlich weitergeleitet und zur Sichtbarmachung der Sehwingungsamplitude und Schwingungscharakteristik an beliebiger Stelle verwendet bzw. mittels einer Oszillographenschaltung sichtbar gemacht werden. 



   Bei Untersuchung von Teilen, die sehr hohe Frequenzen aufweisen, können an Stelle von   Körner-     Mikrophonen solche   treten, die mit einem   unversehiebbaren   Einzelkontakt ausgerüstet sind. und die Empfindlichkeit des Mikrophons kann durch entsprechende Dimensionierung der elastischen Membrane, 

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 die z.   B. aus Gummi. Glimmer. Metall bestehen kann. einerseits,   und der Masse   tu   anderseits beliebig beeinflusst werden. 
 EMI3.1 
 von Schwingungen an umlaufenden Wellen empfiehlt es sich, Mikrophone mitumlaufen zu lassen, wobei zur Stromzuführung Schleifringe bekannter Art dienen können. 



   Soweit Schwingungen in dem zu prüfenden Teil eigens erregt werden sollen, kann man sich, da der zu untersuchende Gegenstand in allen Fällen als Schwingungsgebilde anzusehen ist, einer beliebigen bekannten Erreger- bzw. Koppelvorrichtung, etwa einer   rnbalance   (exzentrischen Schwungmasse), einer schwingenden Feder oder Masse oder anderer Mittel, die periodische   Kräfte   zu übertragen   vermögen.   bedienen. wobei man unter Umständen bei elektrischem Antrieb die Schwingungscharakteristik als Abhängige von der   zugeführten   Energie ansehen und aufzeichnen kann. Es bedarf in diesem Falle unter   Umständen   keiner weiteren Messmethode, da die   zugeführte   Energie in vielen Fällen mit zunehmender Dämpfung abfällt.

   Werden Koppelungsarten verwendet, die konstante Energie übertragen und dementsprechend keine Messung der zugeführten Energie zulassen. so kann man in jedem Falle durch Vibrometer, Vibrographen, Seismographen oder andere   Schwingungen einzeigende Instrumente die Schwin-     gungseharakteristik des betreffenden Gegenstandes   bestimmen. 



   Das den Gegenstand der Erfindung darstellende Verfahren soll also den Amplitudenabfall. die Hysteresiskurve, die Änderungen der Dämpfung, der Lage im Raum. der Frequenzen und Interferenzen eines Maschinen-oder Bauteiles auf beliebige Weise, z. B.   elektrisch, optisch, akustisch   oder mechanisch, erkennbar machen, um auf diesem Wege den Zustand des betreffenden Gegenstandes in bezug auf Festigkeit und Strukturverhältnisse bzw. in bezug auf die   Güte   der Verbindungen zusammengesetzter Gegenstände und deren Festigkeit und Strukturverhältnisse prüfen oder ständig überwachen zu können. 



   In der beispielsweisen Ausführung des Schwingungsmessers nach Fig. 2 bedeutet a wieder die träge Masse, deren Grösse je nach der Grösse der   Kräfte.   die an den Kontakten wirksam sein sollen. in weiten Grenzen geändert werden kann. Die Masse a ist beiderseits mit   Kohleblättchen     bl   und b2 belegt und an einem nachgiebigen   Mittel welches   als Membrane oder als beliebig andere Tragkonstruktion 
 EMI3.2 
 Schwingung entstehen kann. 



   Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt :   Die Grundplatte/wird   mit dem Körper, dessen Schwingungen ermittelt werden sollen, fest verschraubt, so dass sich jede schwingende Bewegung auf das 
 EMI3.3 
 werden kann. 



   Nach vorgenommener beiderseitiger Eichung kann die beschriebene Vorrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt, in Gebrauch genommen werden. E ist eine gemeinsame   Stromquelle,   die über eine linke und 
 EMI3.4 
 Stromschwankung   aufnimmt und überträgt,   während er auf Gleichstrom, der durch konstanten Druck hervorgerufen wird, nicht reagiert. In der Anzeigevorrichtung O, welche bei genauen Messungen ein   Oszillograph,   bei einfacheren Feststellungen ein Messgerät od. dgl. sein kann, werden somit   ausschliesslich   
 EMI3.5 
 brochen wird. Die Anzeige- und Registriervorrichtung O kann dann direkt an die Kondensatoren angelegt werden. 

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 EMI4.1 
   l.

   Verfahren zur Prüfung und Überwachung   von Maschinen-und Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass aus plötzlichen oder   fortschreitenden Änderungen   der ungewollt auftretenden oder   voriiber-   gehend bzw. dauernd erzeugten, auf beliebige Weise kenntlich   gemachten   Schwingungsvorgänge. insbesondere aus Amplitudenabfall, Hysteresiskurve. Änderung der Dämpfung, der Lage im   Raum.   der Frequenzen und Interferenzen auf Änderungen der Struktur, der Festigkeit oder der Verbindungen geschlossen wird, wobei die aufzunehmenden Messergebnisse auch durch optische, akustische, mechanische oder elektrische Hilfsmittel an einen gemeinsamen Beobachtungsort übertragen werden können.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch l, gekennzeichnet durch eine in bezug EMI4.2 eines nachgiebigen Mittels aufgehängt ist.
    4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophonkontakte aus unelastischen bzw. nahezu unelastischen Mitteln bestehen, so dass die Masse in der Richtung der dritten Achse ohne Resonanzneigung und kritische Frequenz in jeder Frequenz mitzuschwingen vermag. EMI4.3 auf besonderen Membranen oder andern Teilen (k1, k2) so angebracht sind, dass sie der trägen Masse in der Richtung der dritten Achse zwangläufig genähert werden können, ohne dabei eine drehende Bewegung auszuführen. EMI4.4 <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1 einjustiert wird.
    8. Verfahren zur Ausschaltung von Gleichströmen im Messkreis bei Ausübung des Verfahrens nach EMI5.2 kreis Transformatoren eingeschaltet werden (Fig. 4).
    10. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass an denjenigen Punkten, die auf Schwingungen untersucht werden sollen, Mikrophone oder andere schwingungempfindliche Geräte oder Vorrichtungen entsprechend den Raumachsen bzw. den vorkommenden Freiheitsgraden angebracht sind.
    11. Einrichtung zur Einstellung eines elektrischen Nullpunktes bei Ausübung des Verfahrens nach EMI5.3 die bei Erschütterungen nach beiden Seiten hin nacheilend aussehwingt und dementsprechend eine Druckvermehrung oder-Verminderung an den Kontakten hervorruft.
    13. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Mikrophonkontakten (, t') eine träge Masse (a) so angebracht, mit diesen in Kreisanordnung elektrisch geschaltet (Fig. 1. 4, 5) und justiert wird. dass in den Anzeige-oder Registriergeräte (o) lediglich Beschleunigungsänderungen aufgenommen bzw. kenntlich gemacht werden.
    14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die träge Masse zwischen zwei oder mehreren unelastischen Kontakten angebracht ist, die nach Art von Mikrophonkontakten ihren Widerstand mit dem Druck ändern.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch zwei in bezug auf die Mikrophonkontakte konzentrisch angeordnete Schrauben (k1, k2) für die Einstellung der Mikrophonkontakte. EMI5.4 Einstellung der Mikrophonkontakte.
    17. Anordnung zur Eichung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 2. 4 und 5, dadurch gekennzeichnet. dass ein Waagebalken die aufgehängte Masse in der Richtung der dritten Raumaehse entsprechend den aufgelegten Gewichten gegen den Mikrophonkontakt presst und dadurch bei einer bestimmten angelegten Spannung eine ganz bestimmte Stromstärke hervorruft.
AT131534D 1928-03-20 1929-03-05 Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung und Überwachung von Maschinen- und Bauteilen. AT131534B (de)

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