DE415811C

DE415811C - Device for testing machines with pressurized fluid operation for the execution of fatigue tests through alternating stress

Info

Publication number: DE415811C
Application number: DEA42302D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-05-17
Filing date: 1924-05-25
Publication date: 1925-07-01

Description

Vorrichtung für Prüfungsmaschinen mit Druckflüssigkeitsbetrieb zur Ausführung von Ermüdungsversuchen durch Wechselbeanspruchung. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche in Verbindung mit irgendeiner durch Druckflüssigkeit betriebenen Materialprüfungsmaschine (wie Zerreißmaschine, Druckpresse, Biegemaschine) verwendet werden kann, um Ermüdungsversuche durch Wechselbeanspruchung auszuführen.Device for testing machines with hydraulic fluid operation for Execution of fatigue tests through alternating loads. Subject of the invention is a device which in connection with any by pressure fluid operated material testing machine (such as tearing machine, printing press, bending machine) can be used to carry out fatigue tests through cyclic loading.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist mindestens einen mit Flüssigkeit gefüllten Zylinder auf, in welchem ein Kolben hin und her bewegt wird, und welcher mit dem Preßzylinder der Prüfungsmaschine in ungehinderter Verbindung steht, so. daß beim Vorgang des Kolbens eine Drucksteigerung im Preßzylinder und beim Rückgang des Kolbens eine Druckverminderung hervorgerufen wird. Diese Belastungsimpulse erfolgen nicht stoßweise, sondern nach dem Sinusgesetz; die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Impulse folgen, hängt ab von der Geschwindigkeit, mit welcher die Vorrichtung, die im folgenden Pulsator genannt wird, läuft.The device according to the invention has at least one with liquid filled cylinder in which a piston is moved back and forth, and which is in unimpeded connection with the press cylinder of the testing machine, so. that during the operation of the piston there is an increase in pressure in the press cylinder and during the decrease the piston causes a pressure reduction. These load impulses take place not intermittently, but according to the law of sine; the speed at which the impulses follow each other depends on the speed at which the device, hereinafter referred to as the pulsator, runs.

Die Größe der Druckschwankungen hängt ab von der Menge der hin und her getriebenen Flüssigkeit, von der elastischen Formänderung der Prüfungsmaschine und des Pulsators und von der elastischen und bleibenden Formänderung des Probekörpers, der in der Prüfungsmaschine eingebaut ist. Zur Begrenzung des Druckes nach oben dient zweckmäßigerweise ein Abblaseventil, das so belastet wird, daß es gehoben wird, wenn die obere Druckgrenze im Preßzylinder der Prüfungsmaschine erreicht wird. Die untere Druckgrenze wird erreicht, wenn der Pulsatorkolben ganz zurückgegangen ist. Sie bliebe konstant, wenn keine Druckflüssigkeit verlorenginge und der Probekörper keine bleibende Formänderung erlitte. Zum Ausgleich dieser beiden Einflüsse kann eine Hilfspumpe vorgesehen sein, die dem Preßzylinder beständig etwas mehr Druckflüssigkeit zuführt, als während des Betriebes verlorengeht und als durch das Vorrücken des Preßkolbens der Prüfungsmaschine bedingt ist. Der überschuß an Druckflüssigkeit wird dann bei jedem Spiel des Pulsators durch das Abblaseventil ausgetrieben.The size of the pressure fluctuations depends on the amount of back and forth driven fluid, from the elastic deformation of the testing machine and the pulsator and the elastic and permanent deformation of the specimen, which is built into the testing machine. To limit the pressure upwards A relief valve is expediently used, which is so loaded that it is lifted when the upper pressure limit is reached in the press cylinder of the testing machine. The lower pressure limit is reached when the pulsator piston has completely receded is. It would remain constant if no hydraulic fluid was lost and the test specimen no permanent change in shape suffered. To balance these two influences can an auxiliary pump can be provided, which constantly supplies the press cylinder with a little more pressure fluid as is lost during operation and as by the advancement of the The plunger of the testing machine is conditional. The excess of hydraulic fluid is then expelled through the relief valve with every game of the pulsator.

Um auch die untere Druckgrenze nach Belieben einstellen zu können, ist es erforderlich, daß man die Menge der vom Pulsatorkolben hin und her getriebenen Druckflüssigkeit, z. B. Drucköl, verändern kann. Dies wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß man zwei Pulsatoren, d. h. zwei Zylinder, in welchen Plungerkolben durch Kurbelmechanismen hin und her bewegt werden, vorsieht, wobei beide Zylinder außer mit dem Preßzylinder der Prüfungsmaschine miteinander in ungehinderter Verbindung stehen, und ferner Mittel vorsieht, um eine Phasenverschiebung der beiden Kolbenbewegungen während des Betriebes zu erzeugen, so daß die Gesamtwirkung der beiden Pulsatoren von der Summe bis zur Differenz der beiden Einzelwirkungen geändert werden kann. Diese Phasenverschiebung kann bei zwangläufiger Verbindung der beiden Kurbelwellen durch Neigen des einen Pulsators erfolgen, oder es kann zwischen beide Kurbelwellen ein verstellbares Differentialgetriebe, z. B. ein Planetengetriebe, eingeschaltet sein. Durch diese weiteren Maßnahmen wird eine Vorrichtung erhalten, welche zur Erzeugung von Druckschwankungen dient, deren obere und untere Grenzen während des ganzen Versuches konstant bleiben, gleichgültig, ob während des Versuches eine dauernde Formänderung des Probestückes stattfindet oder nicht. Die Einrichtung kann daher zu Ermüdungsversuchen dienen, die bis zum Bruch des Probestückes durchgeführt werden. Die Grenzen, zwischen denen man die Beanspruchung während des Versuches schwanken lassen will, lassen sich festlegen und verändern.In order to be able to set the lower pressure limit as desired, it is necessary to consider the amount of the pulsator piston driven back and forth Hydraulic fluid, e.g. B. pressure oil, can change. This is beneficially thereby achieves that one has two pulsators, d. H. two cylinders in which plunger to be moved back and forth by crank mechanisms, with both cylinders apart from the press cylinder of the testing machine, they are in unhindered communication with one another stand, and further Provides means to phase shift the generate both piston movements during operation, so that the overall effect of the two pulsators from the sum to the difference of the two individual effects can be changed. This phase shift can occur with a positive connection of the two crankshafts can be done by tilting one pulsator, or it can between the two crankshafts an adjustable differential gear, z. B. a planetary gear, to be on. By means of these further measures, a device is obtained which is used to generate pressure fluctuations, their upper and lower limits remain constant during the entire experiment, regardless of whether during the experiment a permanent change in shape of the specimen takes place or not. The establishment can therefore be used for fatigue tests carried out until the test piece breaks will. The limits between which the stress can be exerted during the experiment want to fluctuate, can be determined and changed.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt, in. welcher Abb. i einen Pulsator in Verbindung mit einer mit Druckflüssigkeit betriebenen Prüfungsmaschine im Vertikalschnitt darstellt, wobei noch das Abblaseventil und die Hilfspumpe gezeigt sind.Embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing shown, in which Fig. i a pulsator in connection with a pressure fluid operated testing machine in vertical section, with still the relief valve and the auxiliary pump are shown.

Abb.2 bis 4 zeigen in schematischer Darstellung die Verbindung von zwei Pulsatoren, bei welchen die Phasenverschiebung der beiden Kolbenbewegungen durch Neigen des einen Pulsatorzylinders relativ zum andern erfolgt, und Abb.5 zeigt eine Ausführungsvariante für die Erzeugung der Phasenverschiebung bei zwei Pulsatoren.Fig. 2 to 4 show a schematic representation of the connection of two pulsators, in which the phase shift of the two piston movements by tilting one pulsator cylinder relative to the other, and Fig.5 shows a variant for generating the phase shift in two pulsators.

Im Ausführungsbeispiel nach Abb. i weist der Pulsator einen Zylinder i auf, in welchem ein Plungerkolben 2 vom Kurbelmechanismus aus hin und her bewegt wird; 3 ist die Achse der Kurbelwelle, 4 der Kurbelzapfen, 5 die Pleuelstange und 6 der Kreuzkopf des Kurbelmechanismus. Der Zylinder i ist über Leitung 7 in ungehinderter Verbindung mit dem Zylinder 8 der Prüfungsmaschine. In der Leitung 7 ist ein Abblaseventil 9 eingebaut, dessen Belastung durch Änderung der Spannung der Feder i o geändert werden kann. i i ist eine Hilfspumpe, die ständig Druckflüssigkeit aus dem Behälter 12 ansaugt und durch die Leitung 13 in den Zylinder 8 der Prüfungsmaschine treibt.In the embodiment according to Fig. I, the pulsator has a cylinder i, in which a plunger 2 moves back and forth from the crank mechanism will; 3 is the axis of the crankshaft, 4 is the crank pin, 5 is the connecting rod and 6 the cross head of the crank mechanism. The cylinder i is unimpeded via line 7 Connection to cylinder 8 of the testing machine. In the line 7 is a relief valve 9 installed, whose load changed by changing the tension of the spring i o can be. i i is an auxiliary pump that constantly supplies pressure fluid from the container 12 sucks and drives through the line 13 into the cylinder 8 of the testing machine.

Beim Vorgang des Pulsatorkolbens wird eine Drucksteigerung im Preßzylinder und beim Rückgang des Kolbens eine Druckverminderung hervorgerufen. Die obere Grenze des Druckes wird durch entsprechende Einstellung der Feder io, und die untere Grenze wird durch das Hubvolumen des Pulsators bestimmt. Die von der Hilfspumpe i i in den Zylinder 8 der Prüfungsmaschine geförderte Druckflüssigkeit ersetzt die Leckverluste und liefert den Mehrbedarf beim Vorrücken des Preßkolbens bei bleibenden Formänderungen des Probestückes, so daß die beiden Druckgrenzen während eines Versuches sich nicht ändern.During the operation of the pulsator piston, there is an increase in pressure in the press cylinder and caused a pressure reduction as the piston retreats. The upper limit the pressure is set by the appropriate setting of the spring io, and the lower limit is determined by the stroke volume of the pulsator. The from the auxiliary pump i i in The hydraulic fluid delivered to the cylinder 8 of the testing machine replaces the leakage losses and supplies the additional requirement when advancing the plunger with permanent changes in shape of the test piece, so that the two pressure limits do not differ during an experiment change.

In den Abb. 2 bis 4 sind zwei Pulsatoren I und II dargestellt, welche von einer gemeinsamen Kurbelwelle 3 aus angetrieben werden. i und i' sind die Zylinder, 2 und 2' die Plungerkolben, 4 und 4'- die Kurbelzapfen, 5 und 5' die Pleuelstangen und 6 und 6' die Kreuzkopfzapfen von Pulsator I und II. Der Pulsator I ist durch eine Leitung 7 und der Pulsator TI durch eine Leitung 14 an eine Leitung 15 angeschlossen, die nach dem Preßzylinder der Prüfungsmaschine führt. Die Pulsatoren sind ungehindert unter sich und mit dem Preßzylinder verbunden. Der Pulsator I ist fest, während Zylinder und Gestell des Pulsators II um die Achse der Kurbelwelle 3 mittels Schneckenrad 16 und Schnecke 17 gedreht und in eine gegenüber Pulsator 1 geneigte Lage gebracht werden können. In Abb.3 ist der feste Pulsator 1 teilweise im Schnitt quer zur Kurbelwelle dargestellt, während Abb.4 den drehbaren Pulsator II in strichpunktierten Linien in senkrechter Stellung und teilweise im Schnitt in geneigter Stellung darstellt.In Figs. 2 to 4 two pulsators I and II are shown, which are driven by a common crankshaft 3 from. i and i 'are the cylinders, 2 and 2 'the plungers, 4 and 4' the crank pins, 5 and 5 'the connecting rods and 6 and 6 'the crosshead pins of pulsator I and II. Pulsator I is through a line 7 and the pulsator TI connected by a line 14 to a line 15, which leads to the press cylinder of the testing machine. The pulsators are unimpeded connected between themselves and with the press cylinder. The pulsator I is firm while Cylinder and frame of the pulsator II around the axis of the crankshaft 3 by means of a worm wheel 16 and screw 17 rotated and brought into a position inclined with respect to pulsator 1 can be. In Fig.3 the fixed pulsator 1 is partially in section transverse to the crankshaft shown, while Fig.4 shows the rotatable pulsator II in dash-dotted lines represents in a vertical position and partially in section in an inclined position.

Stehen die beiden Pulsatorzylinder, wie in Abb. 2 dargestellt, so, daß die beiden Plungerkolben im gleichen Sinne ihre Endlagen erreichen, so arbeiten die beiden Pulsatoren in gleichem Sinne, und die Gesamtleistung ist gleich der Summe der Einzelleistungen. Wird der eine Pulsatorzylinder durch Drehen um die Achse der Kurbelwelle geneigt, so erreichen die beiden Plungerkolben ihre Endlage zu verschiedenen Zeiten, und es findet eine Verminderung der von beiden Pulsatoren gleichzeitig ausgetriebenen Flüssigkeitsmenge statt. Würde man den einen der Pulsatoren um 18o° gegenüber .dem andern neigen, so würden sich die von beiden Pulsatoren ausgetriebenen Flüssigkeitsmengen vollständig aufheben, vorausgesetzt, daß beide Pulsatoren das gleiche Hubvolumen besitzen. Auf diese Weise läßt sich die Gesamtwirkung der beiden Pulsatoren von der Summe bis zur Differenz der beiden Einzelwirkungen verändern, wodurch die untere Druckgrenze verändert werden kann, und zwar während des Betriebes.If the two pulsator cylinders are in position, as shown in Fig. 2, that the two plungers reach their end positions in the same sense, so work the two pulsators in the same sense, and the total power is equal to the sum of the individual services. Is the one pulsator cylinder by rotating around the axis of the If the crankshaft is inclined, the two plungers reach their end positions at different points Times, and there is a diminution of that expelled by both pulsators at the same time Amount of liquid instead. If you were to move one of the pulsators by 180 ° opposite others tend, so would the amounts of liquid expelled by the two pulsators cancel completely, provided that both pulsators have the same stroke volume own. In this way, the overall effect of the two pulsators can be change the sum to the difference between the two individual effects, thereby reducing the lower Pressure limit can be changed during operation.

Die Phasenverschiebung zwischen den Kolbenbewegungen der beiden Pulsatoren kann auch dadurch erreicht werden, daß die beiden Kurbeln während des Betriebes gegeneinander verstellt werden. Zwei Pulsatoren, bei welchen die Phasenverschiebung in dieser Weise erfolgt, sind in Abb.5 dargestellt.The phase shift between the piston movements the both pulsators can also be achieved by holding the two cranks during of the operation can be adjusted against each other. Two pulsators in which the phase shift Done in this way are shown in Fig.5.

Zwischen ,den beiden Kurbelwellen 3 und 3' von Pulsator I bzw. II ist ein Planetengetriebe, bestehend aus dem auf der Kurbelwelle 3 festen Kegelrad 18 und dem auf der Kurbelwelle 3' festen Kegelrad 18' und den beiden mit den Kegelrädern 18 und 18' im Eingriff stehenden Planetenkegelrädern i9 und 2o, eingeschaltet. Letztere sind im Gehäuse 21 drehbar gelagert, und das Gehäuse ist um :die gemeinsame Achse der Kurbelwellen 3 und 3' mittels eines auf dem Gehäuse vorgesehenen Schneckenradkranzes 2z und der Schnecke 23 drehbar. Durch Verdrehen des Kranzes 22 findet eine Phasenverschiebung der beiden Kurbelmechanismen und dadurch der Kolbenbewegung in Pulsator I gegenüber derjenigen in Pulsator II statt mit der beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Wirkung.Between, the two crankshafts 3 and 3 'of pulsator I and II is a planetary gear, consisting of the bevel gear fixed on the crankshaft 3 18 and the bevel gear 18 'fixed on the crankshaft 3' and the two with the bevel gears 18 and 18 'meshing planetary bevel gears i9 and 2o, switched on. Latter are rotatably mounted in the housing 21, and the housing is about: the common axis of the crankshafts 3 and 3 'by means of a worm gear ring provided on the housing 2z and the screw 23 rotatable. By rotating the ring 22 there is a phase shift of the two crank mechanisms and thus the piston movement in pulsator I. that in Pulsator II instead of that in the previous embodiment described effect.

Bei der Einrichtung nach Abb.5 könnte der flüssigkeitsgefüllte Raum, bestehend aus den beiden Zylindern und der Verbindungsleitung, einerseits mit einem Flüssigkeitsbehälter und einem Saugventil, anderseits nach der Druckleitung mit einem Druckventil versehen sein. Beide Pulsatoren bilden dann eine einfach wirkende Pumpe, deren Fördermenge sich bei einer Phasenverschiebung der beiden Kurbelmechanismen ändert, was z. B. bei hydraulischer Kraftübertragung allgemein von Wichtigkeit ist.With the device according to Figure 5, the liquid-filled space, consisting of the two cylinders and the connecting line, on the one hand with a Liquid container and a suction valve, on the other hand after the pressure line be provided with a pressure valve. Both pulsators then form a single-acting one Pump whose delivery rate changes due to a phase shift in the two crank mechanisms changes what z. B. is of general importance in hydraulic power transmission.

An Stelle der Hilfspumpe könnte auch die Druckpumpe der Prüfungsmaschine benutzt werden, um den durch Leckverluste und Formänderung des Probestückes eintretenden Flüssigkeitsbedarf zu ersetzen.Instead of the auxiliary pump, the pressure pump of the testing machine could also be used can be used to prevent leakage and change in shape of the specimen Replace fluid requirements.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for testing machines with hydraulic fluid operation for carrying out fatigue tests through alternating stresses, characterized by at least one cylinder filled with liquid, in unimpeded connection with the press cylinder of the testing machine, in which a piston is arranged to be movable back and forth from a motorized power source in such a way that during the process of the piston causes an increase in pressure in the press cylinder and a decrease in pressure when the piston decreases.

2. Apparatus according to claim i, characterized by two cylinders in which plungers by crank mechanisms by mechanical Force to be moved back and forth, and which except with the press cylinder of the testing machine be in unhindered communication with each other and possess a facility : whose a phase shift of the two piston movements to each other during the Operation is generated, so that the overall effect of both pistons and cylinders from the difference to the sum of the two individual effects and thus the lower Limit of pressure fluctuations in the testing machine can be changed.

3. Device according to claims i and 2, characterized in that the two crankshafts of both crank mechanisms are inevitably connected to each other and one cylinder about the axis of the crankshaft relative to the other cylinder is inclined to the phase shift of the two piston movements. q .. Device according to claims i and 2, characterized in that the two cylinders are fixed and the two crankshafts during the walk through mutual. Rotation against each other are adjustable. 5. Apparatus according to claim q., Characterized in that for the purpose of mutual Rotation of the crankshafts switched on a planetary gear between the latter is adjustable by worm and worm wheel. 6. Apparatus according to claim i, characterized in that a relief valve is provided on the pressure fluid space that opens when the maximum permissible fluid pressure is exceeded, so as to determine the upper limit of the pressure fluctuations. p. Device according to claims i and 6, characterized in that an auxiliary pump is attached to the press cylinder of the testing machine is connected, which constantly introduces a little more pressure fluid into the press cylinder than is lost, whereby it is achieved that the load limits during a The fatigue test remain unchanged.