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Anordnung zur Bestimmung der Schwingfestigkeit schwingungsbeanspruchter
Prüflinge, insbesondere Schraubenfedern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur
Bestimmung der Schwingfestigkeit in Richtung einer Achse schwingung3beanspruchter
Prüflinge mit einer Halterung für den Prüfling und einem Schwingungserzeuger. In
erster Linie ist dabei an die Prüfung von Schraubenfedern gedacht, wie sie beispielsweise
im Automobilbau Anwendung finden; Jedoch läßt sich die Erfindung auch bei anderen
Prüfungen, ggf. zusammengesetzten Teilen, zur Ermittlung der Schwingfestigkeit derselben
mit Vorteil einsetzen.
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Bekannte Federschwingmaschinen erzeugen den zur Prüfung erforderlichen
llub des Prüflings, also einer Feder, mittels eines Kurbeltriebes, d. h. auf mechanischem
Vrege.
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E ne derartige Anordnung kann jedoch verständlicherweise nur nit recht
beschränkter Frequenz betrieben werden.
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1)er Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine
Anordnung
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die mit erheblich höherer Frequenz betrieben
werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Prüfliiig mit seiner Eigenfrequenz
zu betreiben.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung zwei den Prüfling in Richtung der Achse zwischen sich verspannende
Spannstücke enthält, von denen zumindest eines mit Federmitteln verbunden ist, die
eine in Richtung der Achse federnde Einspannung von Halterung und Prüfling bilden,
und daß die Halterung einen Bestandteil des Schwingungserzeugers trägt, der aus
einem Magnetanker und eirdr Elektromagnetanordnung besteht.
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Bei der Erfindung wird also die Halterung mit dem Prüfling federnd
gelagert, und die Krtftzufüh.urlg zur Schwingungserzeugung wird nicht auf mechanIschem
Wege, sondern unter Vermeidung mechanischer Verbindungen magnetisch eingeleitet.
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Um elektrische Zuleitungen-;zu der schwingende. Halterung bzw. mit
ihr verbundenen Teilen zu vermeiden, wird der von der Halterung getragene Destandteil
der Magnetanker der Elektromagnetanordnung sein, die im übrigen auch Permanentmagnete
enthalten kann wodurch sich eine billige Möglichkeit ergibt, eine Xre4uclszverdopplung
auszuschließen.
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Die Federmittel können zumindest eine que; zu der Achse verlaufende
Blattfeder enthalten, die mit ihcen äußeren Enden beispielsweise in einem Rahmen
der Gesamtvorrichtung fest eingespannt ist. Gegebenenfalls kami man auch mehrero,
parallel zueinander angeordnete Federn
zu dieser Aufhängung verwendet.
Dabei können die federn im Bereich eines Endes der Halterung oder im Bereich beider
Enden derselben vorgesehen sein.
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Die Federjiattel können jedoch auch zumindest eine koaxial zu der
Achce verlaufende Schraubenfeder enthalten, die sich auf eine feste Auflage, die
wiederun Bestandteil eines Ralmens des Gerätes sein kann, abstützt.
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Ebenso wie in der Wahl der Anzahl der Federn ist man auch in der Wahl
der Anzahl der Schwingungserzeuger frei. Beispielsweise kann die Halterung im Bereich
beider Spannstücke, d. h. im Bereich ihrer beiden Enden, einen Bestandteil je eines
Schwingungerzeuers tragen, die beide aus einem Magnetanker und einer Elektromagnetanordnung
bestehen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spannstücke
durch zumindest eine sich in Richtung der Achse erstreckende Zugstange und Distanzmittel,
also beispielsweise en Distanzrohr oder Durchmesservorsprünge der Zugstange in seinem
vorgegebenen Abstand gehalten; die Zugstange trägt ferner den einen Bestandteil,
in der Regel den Magnetanker, des Schwingungserzeugers bzw. der Schwingungserzeuger.
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An dieser Stelle sei eingefügt, daß unter der Achse im Rahmen der
E:rfindmg stets diejenige Richtung zu verstehen ist, in der der Prüfling im Betrieb
Schwingbeanspruchungen unterworfen ist und in der er demgemäß in der erfindunggemäßer
Anordnung geprüft werden soll.
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Die Figuren zeigen, teilweise im Schnitt vier ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Anordnung
Betrachtet man zunächst Figur 1,
so enthält die Halterung für die in allen Ausführungsbeispielen als Prüfling angenommene
'5chraubenfeder 1 die beiden hier Federteller bildenden Spannstücke 2 und 3, die
in diesem Ausfünrungsbeispiel unter Verwendung des Distanzrohres 4 auf der Zugstange
5 in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten sind. Die beiden Spannstücke
2 und 3 sind zusammen mit den hier in Form von Blattfedern 6 und 6 a vorliegenden
Federmitteln durch die Mutter 7 auf der Zugstange 5 gegen den Bund 8 derselben fest
a-erspannt. Mit ihren äußeren Bereichen 9 und 10 sind die Blattfedern 6 und 6 a
fest in dem Rahmen ii der Gesamtanordnurg eingespannt, hier durch Verschrauben.
Mit ihren verdickten inneren Bereichen 12 und 13 sind die Blattfedern 6 und 6 A
von der Zugstange 5 durchsetzt; mit diesen Bereichen liegen sie auch fest auf den
benachbarten Spannstücken 12 und 13 auf.
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Die Zugstange 5 trägt ferner an ihrem dem Federteller 2 benachbarten
Ende den Magnetanker 14 eines elektromagenetischen Schwingungserzeugers, dessen
Elektromagnetanordnung 15 in dem zenit 11 bezeichneten Rahmen 1er Gesamtanordnung
festliegt. Wird der Blektromagne;a-nordnung 15 ein Wechselstrom zugeführt, so erfolgt
über den Magnetanker 14 die Einleitung von Schwingungen in die über die Blattfedern
5 und 6 schwingungsfähig aufgehangt Halterung mit dem Prüfling. Wird die 'chwinipunrsfrequenz
so gewählt, daß der Prüfling 1 in Resonanz schwingt, so erhält man den Verlauf 16
für die Wegamplitude und den Verlauf 17 für die Kraftamplitude der Schwingung.
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Im Bereich des anderen Spannstückes 3 ist strichpunktiert ein weiterer
Magnetanker 18 sowie eine weitere Elektromagnetanordnung 19 angedeutet; es ist demgemäß
möglich,
die Halterung mit dem Prüfling im Bereich ihrer beiden
Enden mit Schwingungsc-nergie zu versorgen.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist wiederum der Fall betrachtet,
daß die Federmittel Blattfedern enthalten, jedoch sind hier die beiden Blattfedern
20 und 21 parallel zueinander, unter lfahrung eines Abstandes mittels der Distanzhülse
22, in der Nachbarschaft des einen Federtellers 23 vorgesehen, der zwischen sich
und dem anderen Fcdertellcr 24 wiederum die den Prüfling bildende Schraubenfeder
25 einspannt. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf ein Distanzrohr zur Wahrung
eines Abstandes zwischen den.beiden Spannstücken 23 und 24 verzichtet; die Aufrabe
des Distanzrohres übernehmen die bundartigen Durchmessererweiterungen 26 und 26ader
Zugstange 27. Insofern bilde die Zugstange hier zugleich eine Druckstange.
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Die Blattfedera 20 und 21 sind wiederum mit ihren äußeren Enden in
der bereits anhand Figur 1 beschriebenen Art am festen Rahmen 28 der Gesamtanordnung
eingespannt.
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Ebenso trägt die Zugstange mit ihrem den Blattfedern 20 und 21 benachbarten
nnde auch in diesem Ausführungsbeispiel den Magnetanker 29, der der Elektromagnetanordnung
30 des Schwingungserzeugers gegenübersteht. Auch diese Anordnung gestattet es, den
Prüfling 25 in Eigenresonanz zu betreiben.
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In dem Ausführungsbjispiel nach Figur 3 ist angenommen, daß der Prüfling
31 unter Verwendung der beiden Spannstücke 32 und 33 auf der Zugstange 34 angeordnet
und gehalten ist, jedoch unter Zwischenführung der schwingenden Nasse )4 und der
Zusatzfeder 35. Die Zugstange selbst ist wiederum über zwei im Bereich ihrer Bonden
angeordnete Blattfedern 36 und 37 schwingunßsfähig in dem Rahmen 38 der Gesamtanordnung
gehalten. In bereits beschriebener
Weise trägt die Zugstange 34
ferner den Magnetanker 39 des elektromagnetischen Schwingungserseugers, , der ferner
die ortsfest gehaltene Elektromagnetanordnung 40 aufweist. Diese also mit zwei Federn
und einer Zusatmasse ausgestattete Anordnung gestattet es, den Prüfling 31 mit einer
über seine gesamte Länge konstanten Kraftamplitude gemäß dem Verlauf 41 und mit
einer linear zunehmenden Wegampitude gemäß dem Verlauf 42 zu Schwingungen anzuregen.
Die Schwingung erfolgt hier unterkritisch bei einer mittleren Prüffrequenz.
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Während die Ausführungsbeispiele nach den Figurer 1 bis 3 mit Blattfedern
zur Aufhängung der Halterung nebst Prüfling ausgestattet war, verwendet die Ausführungsform
nach Figur 4 hierfür zwei Schraubenfedern 50 und 51, die zwischen sich die flanschartige
feste Halterung 52 an dem Rahmen 53 deS Gesamtanordnung einschlieEen. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Halterung 52 beispielsweise stegartig ausgebildet; die
Stege tragen sowohl glektromagnetwicklungen 54 als auch Permanentmagnete 55.
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Den anderen Bestandteil dieses Schwingungserzeugers bilden wiederum
Magnetanker 56 und 57, die in diesem Ausführungsbei spiel etwa Topfform besitzen
und dem Permanentmagneten 55 gegenüberstehen. Diese Magnetanker 56 und 57 sind zwischen
dem Spannstück 58 und dem Bund 59 auf dem die Fortsetzung der Zugstange 60 bildenden,
mit dieser vrschraubten Teil 61 angeordnet. Demgemäß übertragen sie die über den
magnetischen Schwingungserzeuger eingeleiteten Schwingungen auf die die Federteller
58 und 62 sowie die Zugstange 60 enthaltende Halterung für den hier ifiede rum durch
eine Schraubenfeder 63 gebildeten Prüfling. Auch in diesem Falle ware es grundsätzlich
möglich, im Bereich des anderen Endes der Zugstange weitere Fdnni i ttel sowie ggf.
einen weiteren SelIwingungserzeuger vorzuschen.