DE2757541C2

DE2757541C2 -

Info

Publication number: DE2757541C2
Application number: DE2757541A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Storck; Guenter 6101 Messel Zuber
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1980-02-28
Also published as: US4196635A; JPS5499687A; JPS578412B2; GB1601647A; DE2757541B1

Description

am Kolbenstangenende des Längskraftzylinders ein gabelförmiges Bauteil angeordnet ist, das mit seinen Gabelenden in einem mit der Kolbenstange des Drehzylinders verbundenen Gegenstück längsbeweglich, jedoch nicht verdrehbar geführt ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß das Gehäuse des Längskraftzylinders mit dem Gehäuse des Drehzylinders über ein rahmenförmiges Bauteil verbunden ist, in das ein Koibenstangenende des Längskraftzylinders und die Kolbenstange des Drehzylinders hineinragen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann der Drehzylinder fest eingebaut werden, so daß übermäßige Beanspruchung des Zylinders selbst und der Anschlußleitungen vermieden werden. Eine Beeinflussung der Belastung des Prüflings oder des Meßergebnisses durch die Masse des Drehzylinders ist ebenfalls ausgeschaltet. Die Führungen für das gabelförmige Bauteil lassen sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln reibungsarm und spielfrei gestalten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die Reibungskräfte bei Längsbewegungen weitgehend vermeidet, wird darin gesehen, daß jedes Gabelende auf beiden Seiten Laufflächen aufweist und daß am Gegenstück zur Längsführung der Gabelenden und zur übertragung von Drehmomenten je zwei Laufrollen angeordnet sind, zwischen denen die Gabelenden an ihren Laufflächen geführt werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich dadurch, daß jeweils eine Laufrolle fest und die zweite Laufrolle in Richtung auf die zugeordnete Lauffläche schwenkbar angeordnet ist und daß die schwenkbar angeordnete Laufrolle mit einei einstellbaren Feder an das Gabelende anpreßbar ist. Hierbei wird es als zweckmäßig angesehen, daß die schwenkbar angeord nete Laufrolle in einem Gehäuse gelagert ist, daß das Gehäuse um eine außerhalb der Drehachse der Laufrolle liegende parallele Achse in Richtung auf das jeweilige Gabelende schwenkbar ist und daß die einstellbare Feder auf das Gehäuse wirkt. Durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ergibt sich ein einfacher Aufbau der Prüfeinrichtung. Gleichzeitig läßt sich völlige Spielfreiheit bei der Übertragung von Drehmomenten erreichen, wobei die Reibungskräfte durch die einstellbare Feder klein gehalten werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn das Gegenstück hydrostatische Lager zur Führung der Gabelenden aufweist und wenn die hydrostatischen Lager einstellbar angeordnet sind. Diese Anordnung ergibt besonders geringe Reibungskräfte bei der Drehmomentübertragung bzw. bei Längsbewegungen der Kolbenstange des Längskraftzylinders, da in den Führungen nur flüssige Reibung auftritt. Gleichzeitig ist eine weitgehende Spielfreiheit der KupplU'igsverbindung zwischen Längszylinder und Drehzy¹ inder gewährleistet.

Die Erfindung v^rd nachstehend an Au¹^führungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und näher ertäute^rl. Es zeigt

Fig. 1 Schemaz'iichnung der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung,

Fig. 2 u. 3 Einzelheiten der Kupplungsverbindung (Schnitt AA = Fig· 2 und BB = Fig. 3),

Fig. 4 Kupplungsverbindung mit hydrostatischer Lagerung

Fig. 1 zeigt eint?>) Maschinenrahmen mit Grund

platte 1, Säulen 2 and Querjoch 3. Der Maschinenrahmen kann beliebiger, im Prüfmaschinenbau bekannter Art sein, z. B. ein 2- oder 4-Säulen-Rahmen. Zwischen Grundplatte 1 und Querjoch 3 ist ein Priifling 4 eingebaut und beispielsweise über eine Kraft- und Momentenmeßeinrichtung 5 mit dem Querjoch verbunden.

Unterhalb der Grundplatte 1 ist ein I ,ängskraftzylicider 10 angebaut. Seine Kolbenstange 11 ist durch eine öffnung in der Grundplatte 1 geführt und mit dem Prüfling 4 verbunden. Ober einen Kolben 12 im Längskraftzylinder 10 und die Kolbenstange 11 können durch Zuführung von Druckmittel in die Zylinderkammern 13, 14 über die Anschlüsse 15, 16 in bekannter Weise Kräfte (Zug, Druck, Wechsellasten) auf dt-n Prüfling 4 ausgeübt werden. Die Druckmittelversorgung und die Steuerung solcher Prüfeinrichtungen ist bekannt.

Am Längskraftzylinder 10 ist ein rahmenförmiges Bauteil 30 angebaut, das den Längskraftzylinder fest mit einem Drehzylinder 20 verbindet. Längskraftzylinder und Drehzylinder sind koaxial angeordnet. Das Kolbenstangenende 11' des Längskraftzylinders 10 und die Kolbenstange 21 eines Drehkolbens 22 ragen in das rahmenförmige Bauteil 30 hinein. Dieses Bauteil ist möglichst verdrehsteif ausgebildet, da es die zwischen dem Gehäuse des Drehzylinders und dem Gehäuse des Längskraftzylinders auftretenden Drehmomente aufnehmen und übertragen muß.

Am Kolbenstangenende 11' des Längskraftzylinders 10 ist ein gabelförmiges Bauteil 31 angeordnet und z. B. über einen Flaiischanschluß fest mit der Kolbenstange 11' verbunden. Die Kolbenstange 21 des Drehkolbens 22 weist einen Flanschanschluß 23 auf, mit dem ein Gegenstück 40 fest verbunden ist. Das Gegenstück 40 dient zur Führung der Gabelenden 32 des gabelförmigen Bauteils 31.

Der Drehzylinder 20 bzw. der Drehkolben 22 kann über die Anschlüsse 24, 25 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dadurch werden an der Kolbenstange 21 bzw. dem Anschlußflansch 23 des Drehkolbens 22 Drehmomente bzw. Drehbewegungen (beispielsweise bis etwa ± 60 Grad) erzeugt. Die Drehmomente bzw. Drehbewegungen werden über das Gegenstück 40 und die Gabelenden 32 des gabelförmigen Bauteiis 31 auf die Kolbenstange 11', 11 und von dieser auf den Prüfling 4 übertragen.

Durch die gleichzeitige Betätigung des Kolbens 12 im Längskraftzylinder 10 und des Drehkolbens 22 im Drehzylinder 20 können sowohl Längskräfte bzw. Längsbewegungen als auch Drehmomente bzw. Drehbewegungen auf den Prüfling 4 übertragen werden. Bei Längsbewegungen gleitet hierbei das gabelförmige Bauteil 31 mit seinen beiden Gabelenden 32 in den Führungen des Gegenstücks 40. Bei Drehbewegungen des Drehkolbens 22 verdrehen sich auch die Kolbenstange 11, 11' und der Kolben 12 im Längskraftzylinder 10.

Wie in Fig. 1 bei 26 gestrichelt angedeutet, kann der Drehzylinder 20 auch mit dem Maschinenrahmen (Grundplatte 1) oder mit dem Fundament verbunden sein. Die Anordnung muß so gestaltet sein, daß die gewünschten Drehmomente bzw. Drehbewegungen auf den Prüfling 4 übertragen werden können. Bei elner solchen Anordnung kann das rahmenförmige Bauteil 30 entfallen, da der Drehzylinder 20 in diesem Fall über andere Bauteile, z. B. den Unterbau 6, gegenüber dem Längskraftzylinder bzw. dem Maschi-

nenrahmen abgestützt ist.

In den Fig. 2 und 3 ist die Kupplungsverbindung zwischen Längszylinder und Drehzylinder mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Das gabelförmige Bauteil 31 ist über einen Flanschanschluß 33 mit der Stirnseite der Kolbenstange 11' verbunden. Zur Verbindung zwischen der Kolbenstange 11' und dem gabelförmigen Bauteil 31 können auch beliebige andere geeignete Verbindungselemente vorgesehen werden. Die Gabelenden 32 weisen auf beiden Seiten glatte Laufflächen 34 auf, die parallel zueinander liegen. Das gabelförmige Bauteil kann beispielsweise in Schweißkonstruktion ausgeführt sein.

Das Gegenstück 40 ist mit seiner Grundplatte 41 über den Anschlußflansch 23 mit der Kolbenstange 21 bzw. dem Drehkolben 22 des Drehzylinders 20 verbunden und macht die Drehbewegung des Drehkolbens mit. Zwei Laufrollen 42 sind mit ihren Wellen und Lagern in Stegen 44 des Gegenstücks 40 fest angeordnet. Zwei weitere Laufrollen 43 sind schwenkbar eingebaut. Hierzu sind Gehäuse 45 innerhalb der Stege 44 vorgesehen, die die Laufrollen mit Wellen und Lagern aufnehmen und die um eine zur Laufrollenachse parallele Achse 46 schwenkbar sind.

A η den Gehäusen 45 sind einstellbare Federn, z. B. Tellerfedern 47 angeordnet, mit denen die Gehäuse 45 und damit die Laufrollen 43 über geeignete Stellmittel 48 an die Laufflächen 34 der Gabelenden 32 anpreßbar sind. Die Gabelenden bzw. Laufflächen stützen sich hierbei jeweils auf die fest eingebauten Laufrollen 42 ab. Durch die Wahl der Vorspannkraft der Federn 47 kann die Verbindung zwischen den Gabelenden 32 und den Laufrollen 42, 43 für die zu übertragenden Drehmomente spielfrei gehalten werden. Durch die diagonale Anordnung der einstellbaren Laufrollen können Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist eine gleichmäßige Nachstellung der Laufrollen möglich.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit hydrostatischer Lagerung der Gabelenden entsprechend der Fig. 3 (nur ein Gabelende dargestellt). Das an der Kolbenstange 11' des Längskraftzylinders 10 angeordnete gabelförmige Bauteil 31 mit den Gabelenden 32 und das Gegenstück 40 entsprechen im wesentlichen der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung. An Stelle der Laufrollen sind jedoch am Gegenstück hydrostatische Lager zur Führung und Abstützung der Gabelenden vorgesehen.

Die Lagerung besteht aus einem Lagerteil 50, das um eine Achse 51 schwenkbar zwischen den Stegen 44 des Gegenstücks 40 angeordnet ist. Die schwenkbare Anordnung ist vorgesehen, damit sich das Lager-

¹⁽¹ teil elastischen Verformungen der Gabelenden anpassen kann. Ein gegenüberliegendes Lagerteil 52 ist um eine zur Achse 51 parallele Achse 53 ebenfalls zwischen den Stegen 44 schwenkbar. Die Lagerteile weisen Lagertaschen 54,54' auf, die über Zuführungsleitungen 55, 55' mit Druckmittel versorgt werden. Im Lagerspalt zwischen den Lagerteilen 50, 52 und den Lauf- bzw. Führungsflächen 34 der Gabelenden 32 bildet sich dadurch in bekannter Weise ein Druckmittelfilm aus, der bei Längsbewegungen der Gabelenden

2» (durch Doppelpfeil angedeutet) besonders geringe Reibungskräfte verursacht. Das aus den Lagerspalten austretende Lecköl kann in geeigneter Weise aufgefangen und abgeführt werden (nicht dargestellt).

2> Die Lauf- bzw. Führungsflächen 34 der Gabelenden 32 und die entsprechenden Gegenflächen der Lagerteile 50,52 können eben (wie in Fig. 2 und 3 dargestellt) oder beispielsweise zylinderförmig ausgeführt wrden. Die Gabelenden können hierbei auch

J(I einen runden Querschnitt aufweisen.

Durch die schwenkbare Lagerung der Lagerteile 50, 52 an den Achsen 51, 53 können sich die Lagerteile auf elastische Verformungen der Gabelenden einstellen. Auf diese Weise wird die Lagerführung

J5 verbessert. Das Lagerteil 52 wird (ähnlich wie die Laufrolle 43 bzw. das Gehäuse 45 in Fig. 2/3) zusätzlich durch Tellerfedern 47 mit der Stelleinrichtung 48 gegen das Gabelende gepreßt. Die Einstellbarkeit der Lagerteile 50, 52 kann auch in anderer Weise, z. B.

■ίο durch geeignete Führungen oder einstellbare Lagerungen sichergestellt werden. Auch andere Ausführungen von hydrostatischen Lagerungen können vorgesehen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Prüfeinrichtung für die gleichzeitige Belastung eines Prüflings mit Längskräften und Drehmomenten, mit einem Maschinenrahmen (z. B. einem 2-Säulen-Rahmen), einem am Maschinenrahmen angebauten hydraulischen Belastungszylinder zur Erzeugung der Längskräfte (Längskraftzylinder) und einem hydraulischen Drehzylinder zur Erzeugung der Drehmomente, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Drehzylinder (20) ist an der dem Prüfling (4) abgewandien Seite des Längskraftzylinders (10) fest angeordnet;

b) die Achsen von Drehzylinder (20) und Längskraftzylinder (10) liegen koaxial zueinander;

c) zwischen Längskraftzylinder (10) und Drehzylinder (20) ist am Kolbe.nstangenende (H') des Längskraftzylinders ein gabelförmiges Bauteil (31) angeordnet, das mit seinen Gabelenden (32) in einem mit der Kolbenstange (21) des Drehzylinders (20) verbundenen Gegenstück (40) längsbewegüch, jedoch nicht verdrehbar geführt ist.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Längskraftzylinders (10) mit dem Gehäuse des Drehzylinders (20) über ein rahmenförmiges Bauteil (30) verbunden ist, in das ein Kolbenstangenende (H') des Längskraftzylinders (10) und die Kolbenstange (21) des Drehzylinders (20) hineinragen.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gabelende (32) auf beiden Seiten Laufflächen (34) aufweist und daß am Gegenstück (40) zur Längsführung der Gabelenden (32) und zur Übertragung von Drehmomenten je zwei Laufrollen (42,43) angeordnet sind, zwischen denen die Gabelenden (32) an ihren Laufflächen (34) geführt werden.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Laufrolle (42) fest und die zweite Laufrolle (43) in Richtung auf die zugeordnete Lauffläche (34) schwenkbar angeordnet ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbar angeordnete Laufrolle (43) mit einer einstellbaren Feder (47) an das Gabelende (32) anpreßbar ist.

6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die schwenkbar angeordnete Laufrolle (43) in einem Gehäuse (45) gelagert ist;

b) das Gehäuse (45) um eine außerhalb der Drehachse der Laufrolle (43) liegende parallele Achse (46) in Richtung auf das jeweilige Gabelende (32) schwenkbar ist, und

c) die einstellbare Feder (47) auf das Gehäuse (45) wirkt.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenstück (40) hydrostatische Lager (50-54,54') zur Führung der Gabelenden (32) aufweist.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Lager (50-54, 54') einstellbar angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für die gleichzeitige Belastung eines Prüflings mit Längskräften und Drehmomenten, mit einem Maschinenrahmen (z. B. einem 2-Säulen-Rahmen), einem am Maschinenrahmen angebauten hydraulischen Belastungszylinder zur Erzeugung der Längskräfte und einem hydraulischen Drehzylinder zur Erzeugung der Drehmomente.

Es sind Prüfeinrichtungen für die gleichzeitige Belastung eines Prüflings mit Längskräften und Drehmomenten bekannt, bei denen auf der Kolbenstange des hydraulischen Belastungszylinders für die Erzeugung von Längskräften ein sogenannter Drehzylinder angeordnet ist. Drehzylinder arbeiten nach dem Flügelprinzip. Ein mit ein oder zwei Flügeln versehener Drehkolben ist in einem Gehäuse mit ein oder zwei nach innen gerichteten Flügeln oder Stegen verdrehbar gelagert und gegen das Gehäuse abgedichtet. Wenn Druckmittel in die von Drehkolben und Gehäuse gebildeten Kammern gleitet wird, kann der Drehkolben um etwa ±150 oder ± 60 Grad aus seiner Mittellage gegenüber dem Gehäuse verdreht werden. Bei fest angeordnetem Gehäsue können dadurch mit dem Drehkolben Drehmomente erzeugt und beispielsweise auf einen Prüfling übertragen werden. Die Verbindung eines Längskraftzylinders mit einem Drehzylinder erlaubt daher die gleichzeitige Erzeugung von Längskräften und Drehmomenten und eine entsprechende Belastung von Prüflingen.

Bei einer bekannten Anordnung ist der Drehzyünder an der Kolbenstange des Längskraftzylinders angebaut und wird bei Längsbewegungen des Längskraftzylinders mitbewegt. Die Kolbenstangen des Längskraftzylinders und des Drehzylinders sind fest miteinander verbunden. Kolbenstangen und Kolben führen Längs- und Drehbewegungen gemeinsam aus. Das Gehäuse des Drehzylinders ist in Längsrichtung geführt und in Drehrichtung am festen Teil der Prüfeinrichtung abgestützt, damit ein Drehmoment auf den mit dem Drehkolben verbundenen Prüfling übertragen werden kann. Die Längskraft wird über den Drehkolben auf den Prüfling übertragen.

Bei größeren Längsbewegungen und höheren Prüffrequenzen ist der Drehzylinder mit seinen Zuführungsleitungen für das Druckmittel hohen Belastungen ausgesetzt. Zudem entstehen unerwünschte Massenkräfte und erhebliche Reibung in den für den Drehzylinder erforderlichen Längsführungen. Außerdem ist das Führungsspiel in Umfangsrichtung nur schwer auszuschalten. Durch diese Faktoren kann die Belastung des Prüflings bzw. das Meßergebnis beeinflußt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Prüfeinrichtung für die gleichzeitige Belastung eines Prüflings mit Längskräften und Drehmomenten zu schaffen, die einen festen Einbau des Drehzylinders erlaubt, bei Längsbewegungen nur geringe Reibungskräfte verursacht und bei der Drehbewegungen bzw. Drehmomente spielfrei übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der. Drehzylinder in der dem Prüfling abgewandten Seite des Längskraftzylinders fest angeordnet ist, daß

b) die Achsen von Drehzylinder und Längskraftzylinder koaxial zueinander liegen und daß

c) zwischen Längskraftzylinder und Drehzylinder