DE762681C - Einrichtung zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Bauteilen, insbesondere Flugzeugbauteilen - Google Patents

Description

Bei den bekannten Einrichtungen zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Bauteilen mit Hilfe hydraulischer Zylinder dient zum Erzeugen eines wechselnden Öldruckes eine sogenannte Pulsatorpumpe mit regelbarem Hub und regelbarer Hubzahl, die parallel zu einer Druckpumpe geringer Förderleistung an den oder die Belastungszylinder angeschlossen wird. Die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Maximallast erfolgt im wesentlichen durch die Druckpumpe, während die Pulsatorpumpe den bzw. die Druckzylinder abwechselnd unter Druck setzt und entlastet. Derartige Geräte eignen sich im wesentlichen nur für Festigkeitsprüfungen bei kleinen Verformungswegen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur Amplitude und Hubzahl regelbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung werden die geschilderten Nachteile beseitigt. Die Erfindung geht von einer der bekannten Einrichtungen zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Bauteilen, insbesondere Flugzeugbauteilen, mit Hilfe von mit wechselndem Druck arbeitenden hydraulischen Zylindern aus, und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Druckzylinder im Kreislauf einer Druckpumpe großer Förderleistung

liegen und zur Erzeugung der Wechsellast sowohl in die Zu- als auch in die Abflußleitung eines oder mehrerer Zylinder Schieber- oder Drehventile eingeschaltet sind, die durch einen vorzugsweise gemeinsamen und regelbaren Antrieb abwechselnd geöffnet und geschlossen werden.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schieber- oder ίο Drehventile mit Einrichtungen zu versehen, durch die der Druckölzu- und -abfluß unabhängig voneinander geregelt werden kann. Die Regelbarkeit der nach der Erfindung vorgeschlagenen Einrichtung gestaltet sich besonders einfach, wenn zum Öffnen und Schließen der Schieber- oder Drehventile auf einer gemeinsamen Welle aufgesetzte Nockenscheiben benutzt werden, deren Antrieb eine im Vergleich zur Be- und Entlastungszeit kurze Öffnungs- und Schließzeit benötigt. Es können aber auch mit verschiedenen Drehzahlen umlaufende Antriebe vorgesehen sein, um die Druckwechsel einzelner Belastungszylinder verschieden groß zu machen. Bringt man sowohl in die Druckölzu- als auch in die DruckÖlableitung in Serie bzw. auch parallel zu den periodisch gesteuerten Schieber- oder Drehventilen willkürlich zu betätigende Drosselventile, so kann hierdurch in weiten Grenzen der Druckverlauf geändert werden. Eine allen Anforderungen genügende Regelbarkeit des Druckverlaufs wird insbesondere mit einer Einrichtung erreicht, bei der ein Drosselventil in Reihe zu jedem Schieberventil und parallel zu diesen beiden ein weiteres Drosselventil »in die zu jedem Belastungszylinder vorgesehene Druckölzu- und -abflußleitung eingeschaltet ist. Will man außerdem noch das Verhältnis von Belastungs- und Entlastungszeit ändern, so kann man zum Antrieb der Schieber- bzw. Drehventile ■verstellbare oder auswechselbare Einrichtungen, z. B. Nockenscheiben, benutzen.

Die Erfindung zeichnet sich gegenüber dem Bekannten durch eine große Zahl von Vorteilen aus. Zunächst ergibt sich bei der vorgeschlagenen Einrichtung eine weitgehende Anpassung der Anlage an vorgesehi iebene Versuchsbedingungen und damit auch die Möglichkeit, die in der Praxis vorkommenden Belastungsfälle richtig nachzubilden. So erlaubt die vorgeschlagene Einrichtung die Einstellung einer beliebigen Schwellbelastung zu der Wechsellast und, was in vielen Fällen besonders wichtig ist, eine beliebige Regelbarkeit des Lastanstiegs und unabhängig hiervon auch des Lastabfalls.. Auch ist durch die vorgeschlagene Einrichtung die Höhe der Lastspitze unabhängig von der Regelung der Druckpumpe regelbar, was bei Verwendung mehrerer Druckzylinder besonders wertvoll ist. Schließlich kann durch die Wahl des Antriebs der Umschaltorgane das Verhältnis von Be- und Entlastungszeit in weiten Grenzen veränderlich gemacht werden. Die nach der Erfindung vorgeschlagene Einrichtung eignet sich besonders gut bei Dauerfestigkeitsprüfungen von Bauteilen mit großen Verformungswegen. Bei Benutzung einer leistungsfähigen Druckpumpe können mehrere Belastungszylinder für beliebige Kraftrichtung, beliebiger Maximallast, beliebiger Belastungsform und verschiedener Druckwechselzahl benutzt werden. Die Verwendung komplizierter und umständlich zu montierender Hebehverke kommt hierdurch in Fortfall. Auch ergibt sich eine günstige gleichmäßige Belastung der Druckpumpe.

In den Abb. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt im Schema einen Teil der Anlage nach der Erfindung mit der vorgeschlagenen Ventilanordnung für zwei Belastungszylinder;

Abb. 2 zeigt die Druckanlage mit einer elektrischen Sicherungsanlage;

Abb. 3 zeigt ein nach der Erfindung vorgeschlagenes Schieberventil mit Kurvenscheibe, und

Abb. 4 zeigt eine mit Steuerschieber arbeitende Umschalteinrichtung für zwei Druckzylinder mit ihrem Antrieb.

In Abb. ι stellen 1, 1' zwei Belastungszylinder dar, die z. B. an gegenüberliegenden Stellen an dem gleichen Bauteil angreifen können. Die Zylinder 1, 1' sind sowohl mit einer Druckölzuleitung 2 als auch mit einer Ölabflußleitung 3 verbunden. In jede der zu den Druckzylindern führenden Druckleitungen ist ein Steuerschieber 4, 4' und in entsprechender Weise in die Abfiußleitungen ein Steuerschieber 5, 5' eingeschaltet. In Serie zu den Steuerschiebern 4, 4' liegen von Hand zu betätigende Drosselventile 6 in der Druckölzuleitung bzw. je ein entsprechendes Drosselventil 7 in der Abflußleitung. Ferner sind parallel zu den Steuerschiebern 4 und Drosselventilen 6 je ein weiteres Drosselventil 8 in die Druckleitung und in entsprechender Weise je ein Drosselventil 9 in die Abfluß leitungen no eingeschaltet. Der in Abb. 1 nicht dargestellte Antrieb für die Schieberventile 4, 4' und 5, 5' soll beispielsweise derartig ausgebildet sein, daß die Schieber ventile 4 und 5 geöffnet sind, wenn die Schieberventile 4' und 5' geschlossen sind und umgekehrt. Auf diese Weise werden die beiden Druckzylinder 1, 1' abwechselnd unter Druck gesetzt und entlastet. Durch die Drosselventile 6, 7 kann hierbei in weiten Grenzen der Druckanstieg bzw. -abfall geregelt werden. Die Einstellung einer Schwellbelastung erfolgt im wesentlichen durch die

Ventile 8, und die Herabminderung der Lastspitze kann hauptsächlich durch Regelung der Ventile 9 erzielt werden.

Abb. 2 zeigt im wesentlichen die Druckanlage mit der entsprechenden Sicherungseinrichtung. Die Ölabflußleitung 3 steht über einen Vorratsbehälter 10 und ein Filter 11 mit einer Hochleistungspumpe 12 in Verbindung. In die Druckölleitung 2 ist ferner ein elektrisch steuerbares Sicherheitsventil 13 eingeschaltet, das über ein Absperrventil 14 mit einem Windkessel 15 einerseits und durch eine Überlauf leitung 16 mit dem Vorratsbehälter 10 in Verbindung steht. Außerdem ist an die Druckölleitung noch ein Kontaktmanometer 17 angeschlossen. Mit 18 und 19 ist ein Absperrventil bzw. ein Überdruckventil für den Windkessel 15 bezeichnet. Der Windkessel weist ferner zwei Schaltrelais 20 ^ und 21 auf, die ansprechen, wenn ein gewisser " ölstand. in dem Windkessel unter- bzw. überschritten wird. Die Leitungsenden 22 führen ferner zu Kontaktmanometern an den Laststellen bzw. zu Hubendschaltern für die Druckzylinder. Zum Ausschalten des Antriebs der Hochleistungspumpe 12 und der Steuerschieber ist das Schaltrelais 23 angeordnet. Mit 24 sind ferner die Spannungsquelle der Überwachungsanlage, mit 25 und 26 zwei in dieÜberwachungsatilageeingeschalteta Signallampen bezeichnet.

Die Arbeitsweise der Druckanlage ist die folgende: Der Windkessel 15, der unter dem Druck von Preßluft steht, die durch das Ventil 18 zugeführt werden kann, hat die Aufgabe, die Pumpenstöße der Hochleistungspumpe 12 auszugleichen und für die Einhaltung eines möglichst konstanten Druckes zu sorgen. Das Überdruckventil 19 sichert den Windkessel gegen zu hohe Drücke (Explosionsgefahr). Die Schaltrelais 20, 21 dienen zur Überwachung des ölstandes im Windkessel. Bei Überschreitung.des höchstzulässigen Ölstandes spricht das Relais 21 an und öffnet das elektrische Sicherheitsventil 13, so daß Drucköl in den Vorratsbehälter 10 abläuft; außerdem leuchtet die Signallampe 25 auf. Bei Unterschreitung eines Minimalölstandes spricht das Relais 20 an, wodurch der Windkessel von der Druckpumpe abgeschaltet wird und die Signallampe 26 aufleuchtet. Bei Überschreitung eines für den Versuch vorgegebenen Maximaldruckes spricht das Kontaktmanometer 17 an und öffnet ebenfalls das Sicherheitsventil 13, so daß Drucköl durch die Leitung 16 abläuft, wobei die obere Signallampe 25 brennt. Wird durch die an den Laststellen angeordneten Kontaktmanometer ein hoher Druck für die Laststelle angezeigt, so schaltet das Relais 23 den Pumpenmotor aus, wobei die Signallampe 25 wieder brennt. Erreicht der Druck in den Belastungszylindern nicht mehr die geforderte Lastspitze, so kann durch die mit den Leitungen 22^r verbundenen Kontaktmanometer über das Relais 25 die Anlage ebenfalls abgeschaltet werden, wobei die Signallampe 25 wieder brennt. Bei Bruch des Bauteiles wird durch Hubendschalter das Relais 23 betätigt und die Anlage abgeschaltet.

Abb. 3 zeigt beispielsweise die Ausbildung eines Schieberventils mit Antrieb. Zum Verstellen des Kolbenschiebers 27 dient eine Nockenscheibe 28, die beispielsweise zweiteilig ausgebildet sein kann und zur Veränderung des Verhältnisses von Be- und Entlastungszeit auswechselbar ist. Die Rückbewegung des Kolbenschiebers erfolgt durch eine Feder 29.

Abb. 4 zeigt die Anordnung von Schieberventilen für zwei Druckzylinder. Es sind hier jeweils zwei Schieberventile 30 mit entsprechenden Nockenscheiben 31 zu einem Aggregat zusammengefaßt, mittels einer Kupplung 32 verbunden und an einen gemeinsamen Antrieb angeschlossen. Im dargestellten Fall dient zum Antrieb der Schieberventile der in einem gewissen Drehzahlbereich regelbare Elektromotor 33, der über ein Vorgelege 34 mit der die Nockenscheiben tragenden Welle verbunden ist. Durch Motor und Vorgelege kann die Zahl der Druckwechsel in weiten Grenzen verändert werden. Die Zahl der Schieberventile kann entsprechend der Zahl der Druckzylinder in beliebiger Weise vergrößert werden. Selbstverständlich läßt sich die Umschalteinrichtung auch in anderer Weise ausführen. So können beispielsweise mehrere Schieberventile zu einem Bauteil zusammengefaßt sein und von einer Nockenscheibe gemeinsam gesteuert werden. Auch lassen sieh an Stelle von Schieberventilen Drehventile benutzen, die z. B. über Kurbeltriebe mit dem gemeinsamen Antrieb verbunden sind.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   r. Einrichtung zum Bestimmen der Dauerfestigkeit von Bauteilen, insbesondere Flugzeugbauiteilen, mit Hilfe von mit wechselndem Druck arbeitenden hydraulischen Druckzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder im Kreislauf einer Druckpumpe großer Förderleistung liegen und zur Erzeugung def Wechsellast sowohl in die Zu- als auch in die Abfluß leitung eines oder mehrerer Zylinder Schieber- oder Drehventile eingeschaltet sind, die durch einen vorzugsweise gemeinsamen und regelbaren Antrieb abwechselnd geöffnet und geschlossen werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch den Schieber- oder Drehventilen zugeordnete Mittel, durch die der Druckölzu- und -abfluß unabhängig voneinander geregelt werden kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen und Schließen der Schieber- oder Drehventile ein Nockenscheibenantrieb angeordnet ist, bei dem die Öffnungs- und Schließzeit kurz im Vergleich zur Be- und Entlastungszeit ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und/ oder in Serie zu den periodisch gesteuerten Schieber- oder Drehventilen willkürlich zu betätigende Drosselventile in die Druckölzu- und -abflußleitung eingeschaltet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu jedem Schieberventil ein Drosselventil und parallel zu diesem ein weiteres Drosselventil in der Druckölzu- und -abflußleitung jedes Belastungszylinders angeordnet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Schieberbzw. Drehventile verstellbare bzw. auswechselbare Bauteile, z. B. auswechselbare Xocken scheiben, angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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