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Vorrichtung zur Erzeugung wechselnder Drücke in hydraulischen Werkstoffprüfmas
chinen Um in Werkstoffprüfmasehinen mit hydraulischem Antrieb auch schwellende oder
wechselnde Kraftwirkungen hervorrufen zu können, werden dieselben mit Vorrichtungen
ausgerüstet, die die Preßflüssigkeit periodischen Druckschwankungen unterwerfen.
Der unter einem gewissen Druck im Arbeitszylinder stehenden Preßflüssigkeit wird
zu diesem Zweck in stetem Wechsel eine bestimmte Flüssigkeitsmenge entzogen und
wieder zugeführt. Um Druckwechsel in verschiedener Höhe zu erhalten, wird die Größte
der bewegten'Flüssigkeitsmenge geändert.
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Es sind Vorrichtungen bekanntgeworden, die die Menge der dem Arbeitszylinder
entzogenen und wieder zugeführten Flüssigkeit, kurz pulsierende Flüssigkeit genannt,
dadurch verändern, daß die Flüssigkeit von zwei derart gegeneinander verstellbaren
Zylindern mit Kolben bewegt wird, daß stets nur eine aus der Fördermenge beider
resultierende Flüssigkeitsmenge pulsiert. Solche Anordnungen besitzen den Nachteil,
daß unabhängig von der Größe der pulsierenden Flüssigkeitsmenge stets die ganze,
den beiden Zylindervolumen entsprechende Flördermenge
innerhalb
der Vorrichtung in Bewegung gehalten wird.
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Andere derartige Vorrichtungen vermeiden zwar den obigen Nachteil,
weisen dafür aber in dem Bestreben nach Formschlüssigkeit und zur Erzielung einer
Hubverstellung während des Laufes eine verwickelte Bauart auf. Von Dachteil sind
insbesondere die durch den Aufbau bedingte Vielzahl von Gelenken, Hebeln und Lenkern
mit nur schwingender Bewegung, wobei die Lagerung bzw. die -Wirkung der Massenkräfte
zu Störungen Anlaß geben können und zudem zu einer Begrenzung der Höhe der Drehzahl
führen.
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Andere bekannte Vorrichtungen, die mit einer geringeren Anzahl von
Hebeln arbeiten, erreichen dieses nur durch den Verzicht auf eine Formschlüssigkit
des Getriebes. Die Anordnung besonderer Organe zur Aufrechterhaltung des Kraftschlusses
ist erforderlich.
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Da im allgemeinen der Preßfiüssigkeitsdruck als Rückstellkraft mit
herangezogen wird, wird auch der Regelbereich der Vorrichtung hierdurch eingeschränkt.
Weiterhin ist dabei die Verwendung solcher Maschinenteile von Nachteil, die infolge
der Art ihrer Beanspruchung einem raschen Verschleiß unterworfen sind, wie Gleitbahnen
und Laufrollen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung vermeidet die genannten Nachteile
dadurch, daß im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen nur der Kolben
ständig bewegt wird, sowohl der Kolben als auch der Zylinder relativ zu im Raum
festliegenden Achsen ständig, und zwar vorzugsweise gleichartig und mit gleicher
Drehzahl oder im gleichen Takt bewegt werden. Durch einen Eingriff in die Bewegungsverhältnisse
wird eine Änderung der Größe der Relativbewegung von Kolben und Zylinder in ihrer
gemeinsamen Achse bewirkt. Führen Kolben und Zylinder eine drehende Bewegung um
Achsen senkrecht zur Zylinderachse aus, so kann der Eingriff in die Bewegungsverhältnisse
darin hestehen, daß die Drehachsen parallel zueinander verschoben werden. Für diesen
Fall wird, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die Bauart zweclsmäßig so
gewählt, daß die wesentlichen Teile der Vorrichtung, wie Kolben und Zylinder, im
Innern eines Schwungrades angeordnet sind. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß
Kolben und Zylinder ständig eine teils schwingende, teils drehende Bewegung ausführen,
etwa derart, daß Kolben und Zylinder je von einer besonderen Exzenterwelle bewegt
werden. Die Größe der Relatirbewegung von Kolben und Zylinder wird hierbei durch
eine Phasenverschiebung der beiden Bewegungen beeinflußt. Erfindungsgemäß kann die
Hubänderung dadurch erzielt werden, daß die Bewegung des Kolbens und Zylinders je
von einem besonderen, mit synchroner Drehzahl laufenden Drehstrommotor hervorgeb,racht
wird und das Gehäuse des einen der beiden Motore um seine Längsachse um den gewünschten
Phasenwinkel gedreht wird. Nach einem weiteren Merkmal kann ein vorzugsweise stetiges
An- und Abschwellen der Hubgröße dadurch erreicht werden, daß die Exzenterwellen
mit verschiedener Drehzahl angetrieben werden, womit ein An- und Abschwellen der
Größe der Druckschwankungen im Arbeitszylinder erzielt wird.
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Bei Bewegung einer Flüssigkeitsmenge innerhalb der Vorrichtung, die
der pulsierenden entspricht, und bei formschlüssiger Bauart wird ein außerordentlich
einfacher Aufbau und ein guter Wirkungsgrad der Vorrichtung erreicht.
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Durch die Beschränkung der bewegten Flüssigkeitsmenge auf die pulsierende,
wird die Erwärmung der Flüssigkeit auf ein Mindestmaß beschränkt und der Kraftbedarf
klein gehalten. Die formschlüssige Bauart macht die Anordnung von besonderen Rückstellorganen
zum Ausgleich der freien Massenkräfte, wie sie bei nur kraftschlüssigen Getrieben
erforderlich sind, entbehrlich. Ungünstig beanspruchte Lagerstellen werden vermieden.
So sind insbesondere im Raum schwingende Lager nicht vorhanden, die durch die gegensätzliche
Forderung einerseits einer geringen Abnutzung wegen ausreichend groß bemessen, anderseits
der Massenkräfte wegen möglichst leicht gehalten werden müssen, zu Schwiengkeiten
Anlaß geben. Nur schwingend beanspruchte Lager werden völlig vermieden, oder sie
können auf solche Lagerstellen beschränkt werden, die, ohne daß schädliche Massenkräfte
hervorgerufen werden, ausreichend groß bemessen werden können. Die Gesamtzahl der
Lagerstellen wird überdies auf die kleinstmögliche beschrärlkt.
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So wird gegenüber bekannten formschlüssigen Getrieben für derartige
Vorrichtungen die Anzahl der Lagerstelien auf die Hälfte verkleinert. In Fortfall
kommt die bei bekannte Vorrichtungen erforderliche Vielzahl von Hebeln und Lenkern,
so daß die Summe der zum Aufbau insgesamt notwendigen Maschinenteile eine wesentlich
geringere ist.
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Ungünstig beanspruchte Maschinenteile, wie Gleitbahnen und Laufrollen,
die insbesondere dadurch einem Verschleiß unterworfen sind, daß die Laufrollen nicht
voll umlaufen, son dern nur kleine hin und her gehende Bewe gungen ausführen und
bei schnellen Lastwechseln zum Gleiten neigen, da sie infolge ihrer Trägheit den
Uml aufrichtungsänderun gen nicht mehr zu folgen vermögen. werden nicht verwandt.
Derartige Mascllinenteile
besitzen zudem noch den Nachteil, daß
sie einer kostspieligen Bearbeitung, wie Schleifen, Härten usw., bedürfen. Die beanspruchte
Vorrichtung läßt sich im wesentlichen aus leicht zu bearbeitenden Drehteile herstellen
Durch den einfachen Aufbau bedingt sind die Reibungsverluste im Getriebe der Vorrichtung
gering, wodurch dieselbe mit einem guten Wirkungsgrad arbeitet.
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In den Abb. I und 2 ist der Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen
Ausführung dargestellt. In einem in den Lagern I umlaufenden, mit einem Hohlraum
versehenen Schwungrad 2 ist der Kolben 3 im Lager 4 aufgehängt. Der Kolben gleitet
im Zylinder 5, der in den Lagern 6 drehbar gelagert ist. Der Drehmittelpunkt des
Schwungrades wird gegenüber dem des Zylinders durch das Handrad 7 verstellt. Das
Schwungrad wird beispielsweise durch einen Riementrieb angetrieben. Fallen die Drehachsen
von Kolben und Zylinder zusammen, so führen Kolben und Zylinder in ihrer Längsachse
keine Bewegung aus. In dem Maß, wie die Drehachsen voneinander entfernt werden,
kommt eine Relativbewegung von Kolben und Zylinder zustande.
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Die Bohrung 8 steht mit der Prüfmaschine in Verbindung.
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In den Abb. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsmöglichkeit dargestellt.
Der Kolben 9 wird hier von einer Exzenterwelle IO bewegt, der Zylinder II von einer
Exzenterwelle 12.
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Die Änderung des Hubes wird durch eine Verstellung der beiden Exzenter
gegeneinander erreicht. Die Verstellung kann z. B. so durchgeführt werden, daß jede
Welle für sich von einem Drehstrommotor angetrieben wird und durch Drehen des einen
Motorgehäuses die Phasenverschiebung erzielt wird.