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Vorrichtung zum Messen der Hysteresis an Werkstoffen füi Werkstoffprüfmaschinen
mit wechselnder Belastung und hydraulischer Kraftmessung Es sind Verfahren und Einrichtungen
zur Feststellung der Hysteresis bekannt, bei welchen mittels eines Kontrollstabes
und eines optischen Systems die sogenannte Hysteresisschleife sichtbar gemacht wird.
Es ist ebenfalls schon vorgeschlagen worden, mit Hilfe derartiger Vorrichtungen
die Hysteresis oder den Verlustwinkel dadurch zu messen, daß nur zwei Phasenpunkte
beobachtet werden, aus deren Abweichungen ein Maß für den Verlustwinkel gewonnen
wird. Diese bekannten Einrichtungen sind jedoch nur dann verwendbar, wenn zur Kraftmessung
ein Kontrollstabbenutztwird. Materialprüfmaschinen mit hydraulischer Kraftmessung,
welche in vielen Fällen aus Gründen der Einfachheit bevorzugt werden, -waren bisher
für eine Messung der Hysteresis nicht geeignet. Andererseits ist es bei Werkstoffprüfmasghinen
für wechselnde Belastung reit hydraulischer Kraftmessung bekannt, zwischen demjenigen
Teil, in welchem der Druck gemessen werden soll, beispielsweise Arbeitszylinder,
Meßzylinder, Meßdose o..dgl., undderDruckanzeigevorrichtung ein besonders gesteuertes
Organ zwischenzuschalten, das es gestattet, die Verbindung zur Druckmeßeinrichtung
in zwei beliebig zu wählenden, jedoch um einen bestimmten Phasenwinkel verschobenen
Phasenpunkten zu öffnen oder zu schließen.
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Um nun Werkstoffprüfmaschinen mit hydraulischer Kraftmessung zum Messen
der Hysteresis verwendbar zu machen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein an
sich bekanntes, von dem die Wechselbelastungen hervorrufenden Teil .der Prüfmaschine
gesteuertes, in zwei beliebig zu wählenden, jedoch um einen bestimmten Phasenwinkel
verschobenen Phasenpunkten dieVerbindung zurDruckanzeigevorrichtung öffnendes und
wieder schließendes Organ und ein an sich bekanntes Differentialgetriebe o. dgl.
vorzusehen, durch welches das Steuerorgan bei Vorhandensein einer Hysteresis so
lange verstellt wird, bis die zufolge der Hysteresis an der Druckanzeigevorrichtung
auftretenden Druckunterschiede durch gemeinsame und meßbare Phasenverschiebung der
beiden Phasenpunkte beseitigt sind.
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In der Abbildung ist der Erfindungsgedanke
beispielsweise
und schematisch dargestellt, und zwar-ist mit i der Arbeitszylinder der Prüfmaschine
bezeichnet, in dem der Kolben 2 mit der Kolbenstange 3 durch den Druck der Flüssigkeit
hin und her bewegt wird. Die Kolbenstange3 wirkt auf den nicht gezeichneten Prüfkörper
ein. Mit dem Arbeitszylinder steht in an sich bekannter Weise ein Pulsator o. dgl.
4 mittels der Rohrleitung 5 in Verbindung. Die wechselnde Belastung kann in bekannter
Weise durch die Bewegung des Kolbens 6 hervorgerufen werden. In ebenfalls bekannter
Weise wird der Kolben 6 unter Zwischenschaltung der Kolbenstange 7 und der Kurbelstange
8 durch eine Kurbel 9 angetrieben. Die Kurbel 9 treibt gleichzeitig über ein Vorgelege,
beispielsweise ein Kegelradgetriebe io, ii, die an sich bekannte Steuervorrichtung
12, die einen Drehkolben 13 enthält, welcher mit zwei beispielsweise um 9o° gegeneinander
versetzten Kanälen 14, 15 versehen ist. Diese stehen beispielsweise durch den Kanal
16 miteinander sowie dauernd mit dem im Gehäuse i2 befindlichen Hohlraum 17 in Verbindung.
Dieser Hohlraum 17 ist wiederum durch die Rohrleitung 18 mit dem Arbeitszylinder
i verbunden. Andererseits enthält das Gehäuse 12 zwei Bohrungen i9 und 2o, welche
in dem in der Abbildung dargestellten Falle mit einem einzigen Anzeigeinstrument,
beispielsweise dem Manometer 21, in Verbindung stehen. Die gegenseitige Stellung
des Drehkolbens 13 in bezug auf die Kurbel 9 kann nun durch ein zwischengeschaltetes,
an sich bekanntes Differentialgetriebe 22 verändert werden, beispielsweise dadurch,
daß die Zwischenräder 25-3,24 des Differentialgetriebes mit Hilfe des Schneckentriebes
25, 26 verdreht 'werden. Die Drehung der Schnecke 26 möge durch die Kurbel27
erfolgen, deren jeweilige Stellung in beliebiger Weise, beispielsweise an der Skala
28 äblesbar sein möge.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun folgende:
Das Differentialgetriebe und damit derDrehkolben 13 werden an" Hand der Skala 28,
die entsprechend eingeteilt ist, so eingestellt, daß die beiden Kanäle 14 und 15
des Drehkolbens 13 die Verbindungen zu den Bohrungen ig bzw. 2o jeweils in den Augenblicken
freigeben, in denen der Kolben 6 seineMittelstellung durchläuft. Ist eine Hysteresis
an dem Probekörper nicht vorhanden, so sind die Drücke, welche im Arbeitszylinder
herrschen, im Augenblick des Anschlusses der Kanäle 14 sowie 15 an die Bohrungen
i9 und 2o einander gleich, und es wird somit an dem Manometer 21 eine vollkommen
ruhige Anzeige des mittleren Druckes erfolgen. Tritt jedoch eine Hysteresiserscheinung
ein, so ist der .im " Arbeitszylinder i herrschende Druck in dem Augenblick, wo
der Kanal 14 mit der Bohrung i9 in freier Verbindung steht, verschieden von dem
Druck, der beim Anschließen des Kanals 15 an die Bohrung2o herrscht. Da der Drehkolben
13 mit der Pulsatoreinrichtung dauernd rotiert und somit das Anzeigegerät 2i ,dauernd
einen anderen Druck erhält, wird der Zeiger des Anzeigegerätes zu schwingen anfangen.
Wird nunmehr mittels der Kurbe127 das Differentialgetriebe 22 und .damit derDrehkolben
13 gegenüber derKurbel 9 verdreht, bis die Anzeige an dem Manometer 21 wieder eine
ruhige geworden ist, so läßt sich aus der Verdrehung der Kurbel 27 mit Hilfe der
Skala 28 ohne weiteres das Maß der Hysteresis bzw. der sogenannte Verlustwinkel
ablesen.
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Es ist auch möglich, an die beiden Bohrungen i9 und 2o je ein Anzeigegerät
anzuschließen. Diese beiden Geräte werden alsdann, solange die Stellung des Drehkolbens
13 der theoretischen Nullage entspricht und solange eine Hysteresiserscheinung nicht
auftritt, beide den gleichen Wert anzeigen. Tritt dagegen die Hysteresiserscheinung
ein, so beginnen die beiden Anzeigegräte verschiedene Werte anzuzeigen. Es kann
nunmehr wiederum mit Hilfe der Kurbe127 die Stellung des Kolbens 13 verändert werden,
bis beide Anzeigegeräte wiederum den gleichen Wert anzeigen. Aus der dann erreichten
Stellung der Kurbel-:27 läßt sich sodann wiederum an der Skala 28 das Maß der Hysteresis
bzw. des Verlustwinkels ablesen.
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Schließlich ist es natürlich möglich, bei Verwendung nur eines Anzeigegerätes
ein sogenanntes Differenzdruckmeßgerät zu verwenden. In diesem Falle würde sich
also bei Eintreten der Hysteresis.eine gewisse Anzeige an dem Gerät bemerkbar machen.
Diese kann, wie schon beschrieben, durch Verdrehen des Drehkolbens am Meßgerät zum
Verschwinden gebracht werden und sodann die Hysteresis bzw. der Verlustwinkel aus
dem Verdrehungswinkel des Drehkolbens an der Skala 28 abgelesen werden.