DE2006092B2

DE2006092B2 - Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen

Info

Publication number: DE2006092B2
Application number: DE2006092A
Authority: DE
Inventors: Helmut 2800 Bremen Grueneberg
Original assignee: Aviatest 4000 Duesseldorf GmbH
Current assignee: Aviatest 4000 Duesseldorf GmbH
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1974-08-29
Also published as: US3727456A; DE2006092A1; GB1326586A; FR2080476A5; DE2006092C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festrgkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen« bestehend aus einer mit dem Prüfling verbindbaren Deckeinrichtung und einem hierauf Wirkenden, periodisch eine Drtickzeitkurve erzeugenden Regelkreis mit einem Soll-Ist wertregier, auf den der vorgewählte Solldruck sowie der mittels eines Druckaufnehttiers aufgenommende Istdruck aufgegeben wird. Derartige Vorrichtungen finden insbesondere bei Lüftung Raunifahftgefätefi aber auch in der übrigen Industrie Verwendung. Die Größe des zum Prüfeh erforderliche« öfuckstoßes irt Form eitler Druck-Zeii-Punktion käflfi du» den jeweiligen Prüfvorschriften der Bauelemente entnommen werden.

Eine bekannte Prüfvorrichtung verwendet meeha- «isch-hydfaulifiihe Bauelemente, bei denen geeignet •umgebildete Kurvenscheiben bei Rotation ihre UngleieHföfmlgkeit auf einen Hydraulikzylinder und die so efüeugtefl Orüökuntefielilede auf ein naehgesehaltetes, tu prüfende! Bauelement übertragen. Bei gewünschter Veränderung der Druekäeltfunktlon Ist ein Auswechseln der Kurvenscheibe notwendig, Ungleiehförmigkelten In Pem van örueknlveauabwelehungen, die eine Korrektur notwendig machen, erfordern ein m*l· ehanisehei Nachstellen und damit eine ständige Überwachung der Prüfeinrichtung wihrend der Prüfung. Außerdem Ift durch den meist voluminösen Jaji und die Beschleunigung größerer Massen die installierte Leistung notwendigerweise groß. Weiterhin wirkt sich der hohe VersoWeW, der an der Kurvenscheibe durch die Berührung mit dem Kolben des Hydraulikzylinders

« auftritt, ungünstig aus. , _Λ , _ . . .

Ebenfalls bekannt ist eme Anlage zur Festigkens- und Lebensdauerprüfung von Druckkesseln mit einem hydraulisch-mechanischen Regelkreis, bestehend aus einer mit dem Prüfling verbindbaren Diiiekemnchtung

to und einem hierauf wirkenden periodisch eine Druck zeitkurve erzeugenden Regelkreis mit einem Soll-Isi wertregier, auf den der vorgewählte Solldruck sowie der mittels eines Druckaufnehmers aufgenommende Istdruck aufgegeben wird. Dieser Regelkreis ist so ein

»5 gerichtet, daß er mit einer selbsterregien von der Aus Fegung der Anlage und der Bauelemente des Regelkrei ses abhängigen Eigenfrequenz schwingt Hierdurch im es möglich, eine periodische Druckbeaufschlagung eines zu prüfenden hydraulischen Bauelementes zu be

ao wirken, es kann jedoch nur eine einzige Kurvenfivr ι erzielt werden, nämlich eine Sägezahnkurve. Hierbei .-,ι zwar die Frequenz und die Druckhöhe dieser Sägezahi kurve veränderbar, da der Druckanstieg und der Dm I kabfall von den Leilungs- und Ventilqi-srschnitten um:

as von der Förderleistung der verwendeten Pumpe abhai gig sind und da die Druckhöhe vom auf den Soll-ht wertregier aulgegebenen Solldruck abhängig ist; ein beliebige andere Kurvenform läßt sich mit dieser An>,: ge jedoch nicht erzielen, da einerseits keine Möglic;.

keit zur schnellen Veränderung des vorgeschrieben. ; Solldrucks besteht, noch die in der Anlage verwendete Ventile einer solchen Veränderung folgen könnten, ei. es sich hier nur um Ventile handelt, die entweder geoii net oder geschlossen sind, im übrigen aber keinerl,_, Durchflußregelung haben.

Zwar ist aus der US-PS 3 098 382 eine Vorrichtung bekannt, die eine Druckeinrichtung aufweist, deren Bt tätigungsvorrichtung aus einem Servoventil und einei:: dieses beeinflussenden Funkengenerator besteht wobei ein Druckaufnehmer vorgesehen ist, der das auf genommende Drucksignal in ein elektrisches Signal umwandelt und als Istwert in das Servoventil zurück führt. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich jedoch nicht um eine Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebens dauerprOfung von hydraulischen Bauelementen, die durch periodisch auftretende, gesteuerte Dfuckimpulse so lange beaufschlagt werden, bis sie durch Ermüdung ausfallen, sondern es handelt sich um eine Vorrichtung zur Prüfung von Luftfahrtgeräten, die dazu dient, ganze

S* hydraulische Systeme oder ihre Einzelteile auf ihre Funktion zu prüfen, indem drei Variablen verändert werden, nämlich der Druck, der Durchfluß und der innere Zustand. Zwar kann man bei dieser Vorrichtung durch ein Steuergerät die Variablen auf bestimmte

SS Weise nach einem vorgegebenen Programm verändern, jedoch dienen diese Veränderungen nicht dazu, einen Lebensdauertest durchzuführen, sondern einen Funktionstest unter Simulierung der Betriebsverhältnisse, Daher weist diese Verrichtung weder einen Im-

ie pulsgebet¹ auf· der periodisch ein Signal mit geringer Frequenz erzeugt« noch einen Funktionswandler, der mit dem Impulsgeber zusammenarbeitet und einen bestimmten sich immer wiederholenden Steuerimpuls erzeugt,

ti Aber auch mittels der Lehre dieser US-PS 3 098 382 ist es nicht möglich, die bekannte Anlage so Umzügestalten, daß eine vorbestimmte Druckzeltkurve erzeugt werden kann, Da nämlich diese Anlage so eingerichtet

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ist, daß sie nur mit einer bestimmten seltmerregteri Ergenfrequeira schwingen kann, muß es zu einer Indifferenz zwischen dem mittels eines Funktionsgenerator« aufgezwungenen Druckzeitverlaufs und dem sich aus der Eigenfrequenz der ganzen Anlage ergebenen Druckzettverlauf kommen, so daß am Prüfling mit Sicherheit nicht die gewünschte Druckzeitkurve erzielt wtrdl

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu i<» schaffen mit schneller und einfacher Anpaßbarkeit gegenüber allen gestellten Anforderungen, mit einer großen Gleichmäßigkeit der Prüfung mit geringem Verschleiß, mil kleinem Energiebedarf, geringer Störanfälligkeit, kleiner Bauweise und geringem Kostenaufwand. die es gestattet, die Bauelemente mit periodischen Druckhnpulsen zu beaufschlagen, deren Frequenz- und deren Druckzeitverlauf beliebig vorgegeben werden könnet», and bei denen keinerlei verfälschende Einflüsse durch selbsterregte Schwingungen eintreten können. »o

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß dem Regelkreis ein Impulsgeber, der periodisch ein Signal mit geringer Frequenz erzeugt und ein diesem nachgeschalteter Funktionswandler, in weichem durch Eingabe des vom Impulsgeber erzeugten Signals ein as der gewünschten Druckzeitkurve entsprechendes periodisches Signal erzeugt wird, zugeordnet sind, deren Signale als Sollwert über einen Summierverstärker einem elektro-hydraulischen Servoventil eingegeben werden, welches die als Zylinder/Kolbeneinrichtung ausgebildete Druckeinrichtung über einen mit dieser verbundenen Arbeitszylinder beaufschlagt, während als Istwert der im Druckaufnehmer, der einerseits hydraulisch mit der Druckeinrichtung und andererseits elektrisch mit dem Summierverstärker verbunden ist, in ein elektrisches Signal umgewandelte, gemessene Druckverlauf in das Servoventil eingegeben werden.

Durch die Erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung unter Verwendung von elektronischen Bauteilen zur Erzeugung der Druckzeitkurve und die elektro- hydraulische Soll-Istwert vergleichsschaltung wird sowohl eine gleichbleibende Kurvenform über eine lange Prüfperiode gewährleistet, als auch schnellstes Einstellen einer jeden anderen gewünschten Kurvenform ermöglicht. Ein Verschleiß, wie bei mechanisch-hydrauli- sehen Bauelementen, tritt bei diesen Bauteilen nicht ein, so daß jede Kurvenform jederzeit exakt reproduzierbar ist. Die Abmessungen der elektronischen Bauteile sind um ein Vielfaches kleiner als die entsprechend mechanisch-hydraulischer Elemente; außerdem sind elek- tronische Bauelemente wesentlich preisgünstiger. Dadurch, dall die für die Betätigung des Servoventil notwendige Leistung durch einen Summierverstärker aufgebracht wird, d«m außer dem Sollwert aus dem Impulsgeber auch der tatsächliche Istwert zugeführt wird, die dann zu einem Signal für die Ansteuerung des Servoventil» verarbeitet warden, erfolgt eine kontinuierliche selbsttätige Nachregelung auf den einmal eingestellten Sollwert ,

Um die minimalen Spannungsschwankungen, die ^βο beim Druckaufnehmer bei Betrieb der Anlage entstehen, in eine für die SolMstwertvergleichsschaltung aus* wertbare Größe umzuwandeln, sind erfindungsgemäß den Druckaufnehmern ein oder mehrere Verstärker nachgeschflltef. Die Größe des Istwertes wird somit in '5 eine dem Sollwert adäquate Größe umgewandelt, da nur so ein unverfälschtes Ergebnis erzielt wird.

Um eine solche Anlege auch ohne dauernde !Control· te arbeiten lassen zu können, wird erfindungsgem&Q die vom Druckaufnehmer erzeugte Impulsstoßkurve durch ein Registriergerät aufgezeichnet. Hierdurch kann nach erfolgter Festigkeit«- und Lebensdauerprüfung der hydraulischen Bauelemente sowohl kontrolliert werden, ob die vorgeschriebenen Prüfbedingungen eingehalten wurden, als auch der Nachweis der durchgeführten Prüfung erbracht werden.

Im Nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand eines Ausfübrungsbeispiels schematisch erläutert:

Bn an einer Spannungsquelle S angeschlossener an sich bekannter R-C-Generator I ist mit einem elektronischen, in seinem Aufbau ebenfalls an sich bekannten Funktionswandler 2 verbunden, der seinerseits über einen handelsüblichen Summierverstärker 3 und ein Servoventil 4 mit einem Arbeitszylinder 5 in Verbindung steht. In diesem Arbeitszylinder 5 ist ein Kolben 6 verschiebbar gelagert, der den Arbeitszylinder in die Druckr.iume a und b unterteilt. Am Kolben 6 befindet sich eine Kolbenstange 7, an ;£rem freien Ende ein Kolben 8 angebracht ist, der in e>nem Zylinder 9 geführt wird. Vor dem Kolben 8 im Zylinder 9 befindet sich der Druckraum c, an dem ein Prüfling 10 und ein Drickaufnehmer 11, der hydraulische Druckstöße in elektrische Impulse umwandelt, angeschlossen sind. Über einen TF- oder anderen geeigneten Verstärker 12 und gegebenenfalls einen weiteren, an sich bekannten Anpassungsverstärker 13 ist der Druckaufnehmer 11 mit dem Summierverstärker 3 verbunden. Gleichzeitig ist zwischen Verstärker 12 und Summierverstärker 3 ein Registriergerät 14 angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Der R-C-Generator 1 erzeugt eine geringe rechteckförmige Spannung. Durch dieses Rechtecksignal wird im Funktionswandler 2 die gewünschte Druck-Zeit-Kurve in Form einer Spannungs-Zeit-Funktion erzeugt, deren Größe unterhalb des Funktionsvandlers beispielsweise dargestellt ist und die dem Summierverstärker 3 eingegeben wird.

Das Ausgangssignal des Summierverstärkers dient als Eingangssignal der Servoeinheit Je nach Polarität dieser Spannung steuert das Servoventil 4 das Drucköl einer hydraulischen Versorgungseinheit in die Druckräume a oder b des Arbeitszylinders 5. Bei Druckaufbau in der Kammer a wirkt auf den Kolben eine Kraft aus Kolbenfläche mal Druck. Diese Kraft bewirkt, daß sich im Druckraum c des zweiten Zylinders 9, entsprechend seiner zugehörigen Kolbenfläche ein bestimmter Druck einstellt. Dieser Druck wirkt unmittelbar auf den F'rüfiing 10. Der am Zylinder 9 angeschlossen«; Druckaufnehmer U setzt den im Druckraum c herrschenden Druck in eine elektrische Spannung um und führt diese über den TF-Verstärker und den Anpassungsyerstärker' 13 auf den Summierverstärker 3 zurück, in dem ein Soll-Ist-Wert-Vergleich ^anfindet.

Änderungen der Prüf-Belastungskurve sind durch Veränderung der Spannungs-Zeit-Funktion schnell und einfach am Funktionswandler 2 einstellbar, Verände· rungen der Druckspitzen sind durch Veränderungen der Verstärkungsfaktoren des Summierverstärkers 3 sowie des Anpassungsverstärkers 13 ebenfalls auf einfache Weise möglich.

Zur Kontrolle und Dokumentation wird der erzeugte Druckverlauf im Registriergerät 14, dessen Aufbau ebenfalls von an sich bekannter Art ist, festgehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

001002 %

f. Vofrfehtung zur Festigkeit- und Lebensdwuer· prflftjng von nyaraunenew Bauelementen, bestehend em einer mit dem Pröfling verbindbaren Druckein· nchtung und entern hierauf wirkenden, periodisch eine DruckseTtkarve erzeugenden Regelkreis mit entern Soll-lstwertregler, auf den der vorgewählte Solldruck sowie der mittels eines Druckaufnehmers aufgenommende Istdruck aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis ein Impulsgeber (IX der periodisch ein Signal mit geringer Frequenz erzeugt und ein diesem nachgeschalteter Funktionswandler (2), in welchem durch Eingabe des vom Impulsgeber (t) erzeugten Signals ein der gewünschten Druckzettkurve entsprechendes periodisches Signal erzeugt wird, zugeordnet sind, deren Signale als Sollwert fiber einen Summierverstärker (3) einem elektro-hydraulischen Servoventil (4) eingegeben werden, welches die als Zylinder/Kolbeneinrichtung ausgebildete Druckeinrichtung (8, 9) über einen mit dieser verbundenen Arbeitszylinder (5. 6, 7) beaufschlagt, während als Istwert der im Druckaufnehmer (It), der einerseits hydraulisch mit der Druckeinrichtung (9) und andererseits elektrisch mit dem Summierverstärker (3) verbunden ist, in ein elektrisches Signal umgewandelte, gemessene Druckverlauf in das Servoventil (4) eingegeben werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckaufnehmer (11) ein oder mehrere Verstärker (IS, 13) nachgeschaltet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druckaui/iehmer (11) erzeugte Impulsstoßkurve durch ein Registriergerät (14) aufgezeichnet wird.