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Zentrierungslager für Materialprüfmaschinen Die Erfindung betrifft
Zentrierungslager für Materialprüfmaschinen, insbesondere für solche zur Ausführung
von Druckversuchen an langen. Probekörpern, bei denen die Proben zwischen zwei Druckplatten
eingesetzt und diese auf hydraulischem oder mechanischem Wege gegeneinander gepreßt
werden. Die Erfindung bezweckt eine derartige Lagerung der Druckplatten, daß es
auch möglich ist, verhältnismäßig lange Probekörper während der Belastung nachzurichten
bzw. zu zentrieren, was bei den bisher bekannten Prüfmaschinen zeitraubender und
schwieriger war.
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Durch die Zentrierungslager gemäß der Erfindung ist eine genaue Zentrierung
ohne Entlastung bequem möglich, was, abgesehen von Zeitersparnis und Vermeidung
vieler Schwierigkeiten, von großer Bedeutung ist, weil erst durch Beobachtung der
Formänderung des Probestabes die für zuverlässige Prüfungsergebnisse notwendige
Zentrierung festgestellt werden kann und außerdem die Exzentrizität sich mit der
Last in unbekannter Weise ändert.
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Bei den üblichen Prüfmaschinen für Druck-oder Zugversuche wird der
Probestab zwischen zwei Kraftübertragungskörper mittels Lager eingespannt, die durch
hydraulische oder mechanische Kraft in der Achsenrichtung des Probestabs bewegt
werden.
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Die Lager werden grundsätzlich so geformt, daß die Wirkung von mechanischen
Ungenauigkeiten in der Maschine möglichst vermieden wird. Bei Druckproben wird der
Probestab, der angenähert prismatische oder zylindrische Form haben kann, zwischen
Druckplatten eingespannt, von denen gewöhnlich für Druckversuche die eine- kugelig,
die andere fest gelagert ist, während für Knickversuche eine Kombination mit Schneidenlagern
angeordnet ist. Bei Zugproben wird der Probestab zwischen Keilen oder durch Schraubenverbindungen
befestigt; doch wird eine Exzentrizität nie völlig vermieden.
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Die Längenänderung des Probestabs wird an verschiedenen Stellen bei
steigender Belastung gemessen. Es ist dabei von größter Bedeutung, daß der Probestab
die ursprüngliche Geradheit behält, weil sonst bei Biegungsspannungen die Längenänderung
an verschiedenen Stellen beeinflußt wird. Um die ursprüngliche Geradheit des Probestabs
zu erhalten, ist eine genaue stetige Zentrierung erforderlich. Durch die obenerwähnte
bekannte Lagerung wird nur eine mehr oder weniger vollkommene Anpassung der Druckplatten
an die Stabendflächen erreicht, und zwar derart, daß die eine Druckplatte gedreht
werden kann, wenn die Reibung zwisghen Lagerschale und Lagerkugel diese nicht verhindert.
Deswegen mußte man bei Druckversuchen verhältnismäßig kurze Probestäbe benutzen,
um nicht durch die unvermeidlichen Biegungsspannungen ein Ausknicken der Probestäbe
zu bewirken.
Bei wissenschaftlichen Prüfungen und Knickversuchen
wird der Probestab .ge-wÖhnlich zentriert. Die Zentrierung kann bei den bekannten
Materialprüfmaschinen nur unter-Vorlast erreicht werden, bei welcher i'ült Hilfe
von Meßgeräten der Unterschied der Deformation verschiedener Seiten festgestellt
wird. Wenn der Unterschied den. Anforderungen nicht entspricht und daher eine Zentrierung
vorgenommen werden muß,- so muß im allgemeinen die Maschine entlastet und der Probestab
nachgerichtet oder zentriert werden. Diese umständliche Einstellung mit wiederholen
Entlastungen muß so lange erfolgen, bis, eine genügende Zentrierung erreicht ist,
und zwar sowohl bei Zugversuchen als auch bei Druckversuchen. Bei Knickversuchen
berechnet man die erforderliche Verschieb-üng beider Stabenden auf Grund von Ausbiegungsmessungen
bei den Probebelastungen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß sich die Exzentrizität
z. B. wegen der Formänderungen einzelner- - Maschinenteile mit der Last ändert.
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Alle diese Nachteile werden für Druckversuche durch die Zentrierungsläger
gemäß der Erfindung vermieden, und zwar dadurch, daß an der einen oder an beiden
Druckplatten der 'Priifmasrlüne' "unter elastischei- Verbindüng_ an einer - Befestigungsplätte
ein" oder zwei kreüzweise# übereinander 'angeordnete Lagerkörper,- im letzteren
Fälle unter Vermittlung einef- Mittelplatte, gelagert sind, die mittels Steilschrauben
o. dgl. -so,- einstellbar sind, _daß d'ie an den Lagerkörpern gelagerte und elastisch-
befestigte Druckplatte in einer oder zwei zueinander senkrechten Richtungen in einer
zur 'Maschineriächse senkrechten Ebene eingestellt werden känn: Durch diese Anordnung
der Zentriertingslager können also die Stabenden -in Bezug auf die Maschinenachse
und Lastlinie, verschoben werden, ohne daß 'dabei eine Relativverschiebung zwischen
dem Stabende und der Lagerdrückplatte not= wendig -ist, so daß die Probe auch während
der Belastung nachgerichtet bzw. zentriert werden kann, wodurch zuverlässigere Priifungsergebnisse
"selbst bei 'größeren Meßlängen erhalten werden. ' # Vcarzug&-,veise # weisen
die Lagerkörper gemäß der Erfindung zylindrische Druckflächen auf und .sind mittels
-Schneidenlagei-ung o. dgl. drehbar um Achsen gelagert, die finit den Achsen der
entsprechenden Zylinderflächen zusamineilfallen - und senkrecht auf der .Maschineüachse
stehen. ' Ferner können die Lagerkörper mit seitlich- abstehefideri Armen fest verbünden
sein und mittels Stellschrauben o, dgl. um' ihre Achsen- gedreht werden.
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In den Figuren sind mehrere Ausführungs-, Beispiele der Zentrierungslager
gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: . Fig. i eine schaubildliche
Darstellung einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung, von der ein Teil der oberen
Platte weggeschnitten ist, Fig. 2 -einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform
der Lagerung nach Linie II-II der -F#g. 3,.
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Fig. 3':einen Schnitt nach Linie III-111 der Fig. 2; - -Fig.4 eine
Ausführungsform der Schneidenlagerung, Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform der
Schneidenlagerung, Fig.6 eine Zapfenlagerung, die mit der Schneidenlagerung in Fig.
1, 4. oder 5 gleichwertig ist, Fig.7 eine Ausführungsform des Kipp-' Lagers, " Fig.8
eine abgeänderte Ausführungsform ,für,- größere.Maschinen -und größere Versuchsstäbe.
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Die Erfindung soll im folgenden zuerst unter Hinweis auf die schematische
Darstellung in Fig. i erläutert werden. Die an der Druckplatte der Maschine befestigte
Befestigungsplatte'r dient 'zür-Befestigung-der einzelnen. Lagerteile. Die Schneidenplatte
2, die an der Platte i liegt, bildet die Drehungsschneide für den Lagerkörper 3.
Dieser besteht aus einer Kernplatte 4, die an der Lagerseite mit einer Schneidenpfanne
5 und an der Tragseite mit einer Kipplagerplatte 6 versehen ist. Die Lagerfläche
6' dieser Platte 6 ist zylindrisch, - und-' ihre Zylinderachse liegt in der freien
Fläche der Schneidenpfanne 5. Der Lagerkörper 3 ist so an der Platte z gelagert,
daß, die 'Zylinderachse mit der Schneide zusammenfällt.- Dabei kann dieser Lagerkörper
ohne Schwierigkeit gedreht werden, wenn das Lastmoment in Bezug auf die Schneidenachse
klein.genug ist und der Arm 7 entsprechend lang oder sonst die Drehungsvorrichtung
dementsprechend ausgeführt ist. Der Lagerkörper 3 'kann mit Hilfe der Stellschraube
8 um seine Achse gedreht werden. Die Zugfedern 9 drücken die Spitze der Schraube
gegen die Platte i und stellen so zwischen dem Arm 7- und der Platte i eine elastische
Verbindung her. Die Mittelplatte io ist senkrecht zur Schneidenplatte z und senkrecht
zur . Maschinenachse angeordnet und liegt gegen- die Kipplagerplatte 6,-; d. h.
die Lagerfläche 6'; an. Der Lägerkörper i-i ist in derselben Weise zusänimengesetzt
wie der Lagerkörper 3 und besteht aus der Kernplatte 12, der Pfannenplatte 13 und
der Lagerplatte 14. Die Teile z2, 13, 14 entsprechen den Teilen 4,.-5 und
6;
sie liegen aber rechtwinklig zu diesen. Die durch den
beweglichen Kipparm 15 hindurchgeführte Stellschraube 16 wird mittels Zugfedern
17 gegen die Platte.-i gedrückt. Die Druckplatte 18 mit dem Zapfen ig liegt gegen
die Lagerplatte 14 an. Der Zapfen i9 dient zum raschen Einstellen und Grobzentrieren
des Probestabs beim Einsetzen in die Ma- -schine und außerdem zur Verminderung der
Querreibung an den Enden der Probe. Die Federn -2o verbinden die Druckplatte i8
mit der Kernplatte 12 während des -Einsetzens des Probestabes; sie werden aber meist
während der Belastung ausgelöst, um eine freie Neigungsbeweglichkeit der Druckplatten
zu ermöglichen und die Nachrichtung zu erleichtern.
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Die Zentrierungskontrolle kann mit Hilfe von Biegungsmessern erreicht
werden, die in bestimmten Abständen so neben .dem Probestab angebracht werden, daß
die Ausbiegung d St es abes in zwei zueinander senkrechten Richtungen angezeigt
wird.
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Die Wirkungsweise der j#agerungsanor dnung ist folgende: Nachdem der
Probestab in die Maschine eingesetzt und leicht belastet ist, werden die Meßuhren
21, 23 und 22, 24 an dem Probestab angebracht. Während der Belastung wird dann die
Biegelinie des Probestabes durch die beiden Stellschraubenpaare in die genaue Anfangslage
nachgerichtet.
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Bei der Ausführungsform des Zentrierungslagers gemäß Fig. 2 und 3
besteht die Schneidenlagerung des Lagerkörpers 3 aus einer halbzylindrischen Schneide
32, die in eine Spur der Platte z hineinpaßt. Die Schneide 32 ist an der
,Verbreiterungsplatte 4' befestigt, die mit der Kernplatte .4 verbunden ist. Auf
der Tragseite der Kernplatte 4 ist die Kipplagerplatte 6 angeordnet, und zwar so,
daß die Achse der Zylinderfläche 6' mit der Achse der Zylinderschneide 32 zusammenfällt.
Das Kipplager 6 berührt die Mittelplatten io, die zum Anpassen und zur Gleitsicherung
mit Stiften 33 ausgerüstet sind.
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Die Schneidenlagerung des zweiten Lagerkörpers i i ist in derselben
Weise ausgeführt, indem die Mittelplatte io finit einer Spur versehen ist, in die
die Schneide 34 hineinpaßt. Die Kipplagerplatte 14 berührt die Verstärl:tingsplatte
i8' der Druckplatte 18.
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Je nach der Art der Prüfung werden verschiedene Ausführungsformen
der Lagerungselemente benutzt (s. Fig. 4, 5 und 6). Gemäß Fig. 4. ist die Pfannenplatte
5 bzw. 13 (s. Fig. i) mit einer V-förmigen Spur 36 versehen, um die Schneidenplatte
2 bzw. io (s. Fig. i) gegen Verschieben zu sichern.
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Gemäß Fig. 5 sind an den Pfannenplatten 5, 13 (s. Fig. i) zu
demselben Zweck zylindrische Zapfen 37,-39 ängeordne@, die in Spuren der
Schneidenplatte und Pfannenplatte einpassen'-Fig.6,.ist ein durchgehender zylin-Gemäß
drischer Zapfen »angeordnet, der in Spuren der Sehneidenplatte und 7Pfannenplatte
gelagert ist.
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Fig. 7 zeigt eine Anpassungs- und Sicherungsart der Kipplagerplatte
6 bzw. 14 (s. Fig. i). Bei dieser Ausführungsform sind die Kipplagerplatte und die
diese berührende Platte _io-bzw. 18 (s. Fig. i) mit entsprechenden Verzahnungen
4o, 41 an beiden Seiten versehen. Die Verzahnungen können auch seitlich an den Lagerteilen
befestigt werden.
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Die Arme 7 und 15 (s. Fig. i) können beliebig gestaltet sein. In Fig.8
ist eine abgeänderte Ausführungsform für eine größere Maschine mit doppelten Armen
dargestellt. Das Pendelkipplager 3 besteht hier aus einem Körper, der an den Enden
Zapfen 42 trägt, die in Bohrungen der Arme 7 einpassen und mittels Dornen 43 mit
den Armen fest verbunden sind. Die Stellschraube 8 ist durch einen Querbalken 44
geführt, der drehbar zwischen den äußeren Enden der Arme angeordnet ist. Hierdurch
wird eine größere Verstellmöglichkeit des Pendelkipplagers erreicht. Für Proben
mit rechteckigem Querschnitt ist es für einzelne Zwecke auch möglich, mir ein Lager
für jedes Ende zu verwenden, dabei wird aber die Nachrichtung nur in einer Richtung
möglich.