DE1174536B

DE1174536B - Hydraulic or pneumatic material testing machine

Info

Publication number: DE1174536B
Application number: DEM35166A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Fuhrmann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-08-28
Filing date: 1957-08-28
Publication date: 1964-07-23

Description

Hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Werkstoffprüfmaschine Die Erfindung betrifft eine hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Werkstoffprüfmaschine mit einem stetig in den Druckumsetzer fördernden Druckerzeuger und einem an den Druckumsetzer angeschlossenen und in Abhängigkeit von der Verformung des Prüfkörpers gesteuerten Überströmventil zum Konstanthalten der Verformung bzw. zum Erzielen eines vorbestimmten Verlaufes der Verformungsgeschwindigkeit des Prüfkörpers.Hydraulically or pneumatically working materials testing machine Die The invention relates to a hydraulically or pneumatically operating material testing machine with a pressure generator continuously conveying into the pressure converter and one to the Pressure converter connected and depending on the deformation of the test body controlled overflow valve to keep the deformation constant or to achieve it a predetermined course of the deformation speed of the test body.

Es ist bekannt, bei diesen Prüfmaschinen den auf die Werkstoffprobe einwirkenden Druck zu regeln. It is known that on the material sample in these testing machines to regulate the applied pressure.

So finden bereits bei Prüfmaschinen der vorgenannten Art zur Regelung des Druckes des Druckmittels während des Versuches Regelorgane Anwendung, welche als Schieber gestaltet sind und durch den Druck des Druckmittels in Abhängigkeit von der Längenänderung des vom Schieber beeinflußten Prüfstückes gesteuert werden. Als Schieber ausgebildete Regelorgane haben aber immer eine schleichende Eröffnungsfunktion und würden nicht schnell genug öffnen und schließen, wenn es darum geht, die Verformung der Probe mit Toleranzen in der Größenordnung von 10-S mm konstant zu halten bzw. zu regeln. Unter einer Regelung der Verformung wird dabei verstanden, daß eine während eines Versuches eingestellte Verformung konstant gehalten wird oder daß sich die Verformung der Probe nach einem vorgegebenen Programm während eines Versuches ändert.So are already used in testing machines of the aforementioned type for regulation of the pressure of the pressure medium during the experiment regulating organs application, which are designed as a slide and are dependent on the pressure of the pressure medium controlled by the change in length of the test piece influenced by the slide. Control organs designed as sliders always have a creeping opening function and wouldn't open and close fast enough when it comes to deformation to keep the sample constant with tolerances of the order of 10-S mm or to regulate. A regulation of the deformation is understood to mean that a during an experiment set deformation is kept constant or that the Deformation of the specimen changes according to a specified program during an experiment.

Es ist nun das Bestreben, die Linearität der Kraftdehnungsfunktion bei sehr kleinen Kräften zu untersuchen, also unter geringsten Verformungen des Prüfstückes ein Öffnen bzw. Schließen des Steuerorgans herbeizuführen. It is now the endeavor, the linearity of the force extension function to be examined with very small forces, i.e. with the slightest deformation of the Test piece to bring about an opening or closing of the control element.

Um dies zu erreichen, wird nun gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Ventilsitz und der Ventilteller in dem Ventilgehäuse verstellbar sind und daß ein Ventilteil, beispielsweise der Ventilteller, beiderseits vom Druck im Druckumsetzer beaufschlagt und in Abhängigkeit von den Verformungen des Prüfkörpers verstellt wird, während das andere Ventilteil, beispielsweise der Ventilsitz, mittels einer Stellvorrichtung bewegbar ist. Damit die Verformung der Probe nun mit Toleranzen in der Größenordnung von IO-smm konstant gehalten und geregelt werden kann, muß das Überströmventil bei einer Änderung der Verformung in der Größenordnung von 10-4 mm öffnen, und wenn die Verformung nicht eintritt, muß es geschlossen bleiben. Diese hohe Empfindlichkeit des Überströmventils beruht gegenüber den bekannten Schiebern darin, daß ein Ventil mit exakt aufeinander aufgeschliffenem Ventilsitz und Ventilteller Verwendung findet. In order to achieve this, it is now proposed according to the invention, that the valve seat and the valve disc are adjustable in the valve housing and that a valve part, for example the valve plate, on both sides of the pressure in the pressure converter applied and adjusted as a function of the deformations of the test body is, while the other valve part, for example the valve seat, by means of a Adjusting device is movable. So that the deformation of the sample is now with tolerances can be kept constant and regulated in the order of magnitude of IO-smm must the overflow valve with a change in deformation of the order of 10-4 mm open, and if the deformation does not occur, it must remain closed. These high sensitivity of the overflow valve is based on the known slide valves in that a valve with exactly one another grinded valve seat and valve disc Is used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist ein mit der Abströmleitung des Überströmventils verbundener, an sich bekannter Servozylinder, dessen Kolben die Regelstange des Druckerzeugers betätigt, einen drosselnden Auslaß auf. Durch die Zuleitung des aus dem Überströmventil abströmenden Druckmittels in diesen Servozylinder in Verbindung mit dem in dem Auslaß befindlichen Drosselorgan wird für einen im Servozylinder herrschenden konstanten Druck gesorgt. In a further embodiment of the invention, a with the discharge line of the overflow valve connected, known servo cylinder, its piston the control rod of the pressure generator actuated, a throttling outlet. By the supply line for the pressure medium flowing out of the overflow valve into this servo cylinder in connection with the throttle element located in the outlet is for an im The constant pressure prevailing in the servo cylinder is ensured.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der schematischen Darstellung der Zeichnung näher erläutert. The invention is shown below on the basis of the schematic representation the drawing explained in more detail.

Der Druckumsetzer der Prüfmaschine weist einen Kolben 1 und einen Zylinder 2 auf. In den Zylinder 2 fördert eine regelbare Pumpe 3 als Druckerzeuger stetig ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel, vorzugsweise Öl. Der Kolben 1 wirkt auf eine zu untersuchende Werkstoffprobe 4 ein, deren eines Ende mit dem Kolben 1 verbunden ist und deren anderes Ende mit einem unbewegbaren Einspannkopf 5 fest verbunden ist. An dem Kolben 1 ist ein starrer Bügel 6 befestigt, der mit dem bewegbaren Ventilteller 7 eines Überströmventils 8 verbunden ist. The pressure converter of the testing machine has a piston 1 and a Cylinder 2 open. A controllable pump 3 as a pressure generator promotes the cylinder 2 always a hydraulic or pneumatic pressure medium, preferably oil. The piston 1 acts on a material sample 4 to be examined, one end of which with the Piston 1 is connected and the other end with an immovable clamping head 5 is firmly connected. On the piston 1, a rigid bracket 6 is attached, which with the movable valve disk 7 of an overflow valve 8 is connected.

Die beiden praktisch gleich großen wirksamen Flächen des Ventiltellers stehen unter dem Einfluß des im Zylinder 2 des Druckumsetzers 1, 2 herrschenden Druckes. Um den Druck im Zylinder 2 auf die obere wirksame Fläche des Ventiltellers einwirken zu lassen, ist der obere Teil des Ventilgehäuses 9, durch den eine mit dem Bügel 6 verbundene Ventilstange 10 hindurchgeführt ist, über eine Leitung 11 an den Zylinder 2 angeschlossen. Um den Druck im Zylinder 2 auf die untere wirksame Fläche des Ventiltellers einwirken zu lassen, ist eine vom Zylinder 2 abgezweigte weitere Leitungl2 mit einem elastisch verformbaren Anschlußstück 13 durch den Ventilsitz 14 hindurchgeführt. Der Ventilsitz ist im Ventilgehäuse 9 ebenfalls beweglich, und zwar nach Maßgabe eines Stellmotors 15, der unabhängig von Verformungen der Probe arbeitet und über ein Antriebszahnrad 16 und eine Zahnstange 17 auf den Ventilsitz einwirkt.The two practically equally large effective areas of the valve disk are under the influence of the prevailing in cylinder 2 of pressure converter 1, 2 Pressure. To the pressure in cylinder 2 on the upper effective area of the valve head to act, is the upper part of the valve housing 9, through the one with the valve rod 10 connected to the bracket 6 is passed through a line 11 connected to cylinder 2. To the pressure in cylinder 2 on the lower effective Allowing the surface of the valve disk to act is one that branches off from cylinder 2 further line 12 with an elastically deformable connector 13 through the valve seat 14th passed through. The valve seat is also in the valve housing 9 movable, in accordance with a servomotor 15, which is independent of deformations the sample works and via a drive gear 16 and a rack 17 on the Acts on the valve seat.

Eine Abströmleitung 18 des Überströmventils kann ins Freie münden, wie es durch die unterbrochene Linie ion dargestellt ist. Aus noch näher zu erläuternden Gründen ist es jedoch zweckmäßiger, die Abströmleitung 18 an einen Servozylinder 19 anzuschließen. Der Kolben 20 des Servozylinders wirkt auf die durch ein Gewicht 21 (Rückstellkraft) belastete Regelstange 22 der Pumpe 3 ein. An den Zylinder 19 ist weiter eine Abströmleitung23 angeschlossen, in die eine Drossel 24 eingeschaltet ist und die ins Freie mündet.A discharge line 18 of the overflow valve can open into the open, as shown by the broken line ion. Made to be explained in more detail For reasons, however, it is more expedient to connect the discharge line 18 to a servo cylinder 19 to be connected. The piston 20 of the servo cylinder acts on the by a weight 21 (restoring force) loaded control rod 22 of the pump 3. To cylinder 19 a discharge line 23 is also connected, into which a throttle 24 is switched on and which flows into the open.

Soll die Verformung der Probe 4 konstant gehalten werden, so steht der Stellmotor 15 still. Die Pumpe 3 fördert in den Zylinder 2, in dem sich ein Druck aufbaut, der auf die Probe 4 und auf beide Seiten des Ventiltellers 7 einwirkt, diesen also nicht beeinflußt. If the deformation of the sample 4 is to be kept constant, then stands the servomotor 15 is still. The pump 3 delivers into the cylinder 2, in which a Pressure builds up, which acts on the sample 4 and on both sides of the valve disk 7, so does not affect this.

Führt nun der auf die Probe einwirkende Druck zu einer Verformung der Probe, so wird mittels des Bügels 6 der Ventilteller 7 um ein entsprechendes Maß vom Ventilsitz 14 abgehoben. Hierdurch kann Druckmittel aus dem Zylinder 2 über das Überströmventil 8 abströmen, der Druck im Zylinder 2 erfährt eine Minderung, und die Probe wird wieder auf ihre Ausgangslänge zurückgeführt. Der Zeitraum zwischen der Verformung der Probe 4 und dem Öffnen des Überströmventils 8 ist dabei so klein, daß sich praktisch eine Verformung der Probe erst gar nicht einstellen wird. Durch entsprechende Einstellung des Ventiltellers 7 mittels des Stellmotors 15 kann erreicht werden, daß bei geschlossenem Überströmventil 8 die Probe um ein bestimmtes Maß verformt und diese Verformung konstant gehalten wird.Now the pressure acting on the sample leads to a deformation of the sample, the valve disk 7 is adjusted by means of the bracket 6 by a corresponding Measure lifted from the valve seat 14. This allows pressure medium from the cylinder 2 over the overflow valve 8 flow off, the pressure in cylinder 2 is reduced, and the sample is returned to its original length. The period between the deformation of the sample 4 and the opening of the overflow valve 8 is so small that that practically no deformation of the sample will even occur. By corresponding setting of the valve disk 7 by means of the servomotor 15 can be achieved be that with the overflow valve 8 closed, the sample by a certain amount deformed and this deformation is kept constant.

Soll die Verformung der Probe gemäß einem vorbestimmten Programm geändert werden, so ist es lediglich erforderlich, den Ventilsitz 14 mittels des Stellmotors 15 entsprechend dem Programm zu verstellen. Entsprechend dem Programm wird sich dann der Druck im Zylinder 2 und damit die Verformung der Probe 4 einstellen, während Abweichungen der Verformung der Probe vom Programm zu Regeleffekten des Überströmventils unmittelbar abhängig von den Probenverformungen führen werden, wie sie oben für die Konstanthaltung der Verformung der Probe beschrieben wurden und die eine genaue Einhaltung der programmgemäßen Verformung der Probe gewährleisten. Should the deformation of the sample according to a predetermined program are changed, it is only necessary to the valve seat 14 by means of Adjust the servomotor 15 according to the program. According to the program the pressure in cylinder 2 and thus the deformation of sample 4 will then set, while the deformation of the sample deviates from the program to control effects of the Overflow valve are directly dependent on the specimen deformations, as described above for keeping the deformation of the specimen constant and which ensure exact compliance with the deformation of the specimen according to the program.

Die Einführungen des aus dem Überströmventll 8 abströmenden Druckmittels in den Servozylinder 19 in Verbindung mit der in der Abströmleitung 23 befindlichen Drossel 24 bewirkt, daß im Servozylinder ein konstanter Druck herrscht. Dieser Druck ist bestimmt durch die Fläche des Servokolbens und die Größe des Gewichts 21 sowie die Drosselwirkung der Drossel 24. Diesem konstanten Druck entspricht abgesehen von Bremseinflüssen auf das Druckmittel ein konstanter Druckmitteldurchsatz durch den Servozylinder 19 und damit durch das Überströmventil 8. The introductions of the pressure medium flowing out of the overflow valve 8 in the servo cylinder 19 in connection with the one in the discharge line 23 Throttle 24 has the effect that there is a constant pressure in the servo cylinder. This pressure is determined by the area of the servo piston and the size of the weight 21 as well the throttling effect of the throttle 24. Apart from this, this constant pressure corresponds to of braking influences on the pressure medium through a constant pressure medium throughput the servo cylinder 19 and thus through the overflow valve 8.

Hierdurch wird erreicht, daß die Regelfunktion des Überströmventils 8 nicht aus wechselweisem Öffnen und Schließen besteht - was zu beträchtlicher Unruhe und Ungenauigkeiten führen würde -, sondern aus einem hochfrequenten Spielen um eine ganz definierte Stellung, in der das Ventil ein wenig geöffnet hat. Diese Stellung, d. h., dieser Eröffnungsquerschnitt wird bestimmt und dauernd aufrechterhalten durch den Servomechanismus (Kolben, Zylinder und Rückstellgewicht), da dieser einen ganz bestimmten Öldurchfluß, also auch einen ganz bestimmten Eröffnungsquerschnitt des Überströmventils 8 aufrechterhält.This ensures that the control function of the overflow valve 8 does not consist of alternating opening and closing - which leads to considerable unrest and inaccuracies - but from a high frequency gambling around a very defined position in which the valve opens a little Has. This position d. That is, this opening cross-section is determined and permanently maintained by the servomechanism (piston, cylinder and reset weight), as this one is completely certain oil flow, so also a very specific opening cross-section of the Overflow valve 8 maintains.

Hinsichtlich der Funktion der erfindungsgemäßen Mittel wird noch ausgeführt, daß auch dann, wenn sich die Anlage im Gleichgewicht befindet, d. h. das Werkstück seine Dehnung konstant beibehält, der Ventilsitz 7 immer ein bißchen geöffnet ist, denn es strömt aus der Leitung 12 durch den Ventilsitz 7, die Leitung 18, den Zylinder 19 und die Drossel 24 ja unter allen Umständen immer etwas Öl ab. Wenn sich also das Prüfstück verlängert, dann kann durchaus der Ventilsitz weiter schließen, so daß eine Deformierung des Übertragungsgestänges 6 nicht eintreten kann. Regarding the function of the agents according to the invention is still stated that even when the plant is in equilibrium, d. H. the workpiece maintains its elongation constant, the valve seat 7 always a little is open, because it flows out of the line 12 through the valve seat 7, the line 18, the cylinder 19 and the throttle 24 always drain some oil under all circumstances. So if the test piece is lengthened, then the valve seat can certainly go further close so that deformation of the transmission linkage 6 does not occur can.

Auf Grund dieser Umstände und nicht allein aus der plattenförmigen Ausbildung des tÇberströmventils ergibt sich die hohe Ansprechempfindlichkeit der Anlage. Wenn nämlich das Ventil 7 ein wenig geschlossen wird, dann würde, wenn das Öl bei 18a frei ausströmen könnte, sich unter dem Ventilsitz ein etwas höherer Druck, und zwar langsam aufbauen. Because of these circumstances and not just because of the plate-like shape Design of the overflow valve results in the high sensitivity of the System. If the valve 7 is closed a little, then if that Oil could flow out freely at 18a, a slightly higher pressure under the valve seat, and build up slowly.

Beim Erfindungsgegenstand bedeutet das Schließen des Ventils 7, daß in den Zylinder 19 etwas weniger Ö1 einfließt, als durch die Drossel 24 entweicht. Der Betrag, der durch die Drossel entweicht, ist ja durch die Kolbenfläche 20 und das Gewicht 21 festgelegt und konstant. Jeder Tropfen Öl, der durch die Leitung 18 weniger in den Zylinder 19 eintritt, bedeutet also quantitativ eine Verschiebung des Kolbens 20 und damit ein Heraufregeln der Fördermenge und äußerst schnelle Drucksteigerung in der Leitung 13, d. h. auch im Ventil 7 und im Prüfzylinder 2. Ein rasches Ansprechen bedeutet jedoch gleichzeitig kurze Regelzeit und damit kleinere Überschwingweite als bei der Ausführung, bei der das Öl durch die Leitung 18 a frei austritt.In the subject matter of the invention, the closing of the valve 7 means that A little less oil flows into the cylinder 19 than escapes through the throttle 24. The amount that escapes through the throttle is indeed through the piston surface 20 and the weight 21 is fixed and constant. Every drop of oil that goes through the pipe 18 less enters the cylinder 19, so quantitatively means a shift of the piston 20 and thus an increase in the delivery rate and an extremely rapid increase in pressure in line 13, d. H. also in valve 7 and in test cylinder 2. A rapid response however, at the same time means a short control time and thus a smaller overshoot range than in the version in which the oil exits freely through line 18 a.

Die Übertragungsgestänge sind im übrigen so anzuordnen und auszubilden, daß sie durch Temperaturänderungen dieselben Längenänderungen erleiden, wie sie beim Prüfstück auch auftreten. The transmission rods are to be arranged and designed in such a way that that they suffer the same changes in length as they do due to changes in temperature also occur in the test piece.

Claims

Claims: 1. Hydraulically or pneumatically working materials testing machine with a pressure generator continuously conveying into the pressure converter and one to the Pressure converter connected and depending on the deformation of the test body controlled overflow valve to keep the deformation constant or to achieve it a predetermined course of the deformation speed of the test body, d a -characterized in that the valve seat (14) and the valve disk (7) in the Valve housing (9) are adjustable and that a valve part, for example the valve disk (7), acted upon on both sides by the pressure in the pressure converter and as a function of the deformation of the test body (4) is adjusted, while the other valve part, for example the valve seat (14), movable by means of an adjusting device (15 to 17) is.

2. Materials testing machine according to claim 1, characterized in that that one with the discharge line (18) of the overflow valve (8) connected, known servo cylinder (19), the piston (20) of which the control rod (22) of the Pressure generator (3) operated, has a throttling outlet (23, 24).

Considered publications: German Patent Specifications No. 760 474, 764 138; Swiss Patent No. 245 722; British patent specification No. 593 005; U.S. Patent Nos. 2445 682, 2445 683.