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Dokumentenidentifikation DE3712180A1 27.10.1988
Titel Prüfmaschine zur Untersuchung der Schwingfestigkeit von Blattfedern auf Resonanzbasis
Anmelder Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH, 8012 Ottobrunn, DE
Erfinder Hück, Manfred, 8011 Vaterstetten, DE
DE-Anmeldedatum 10.04.1987
DE-Aktenzeichen 3712180
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse G01M 7/00

Beschreibung[de]

Die Schwingfestigkeit von Blattfedern wird derzeit entweder mit Exzenterprüfständen oder auf geregelten servohydraulischen Prüfanlagen experimentell untersucht. Üblicherweise wird die Last in der Federmitte eingeleitet und an den Federenden unter möglichst wirklichkeitsnahen Einspannbedingungen abgenommen.

Blattfedern müssen während der Betriebsbeanspruchung eine große Anzahl von Lastspielen ertragen. Um die Schwingfestigkeit von Blattfedern auf experimenteller Basis beurteilen zu können, müssen deshalb im Versuch viele Lastspiele aufgebracht werden. Exzenterprüfstände benötigen dazu wegen der durch die nichtausgleichbaren Massenkräfte begrenzten Prüffrequenz häufig unvertretbar lange Versuchslaufzeiten. Außerdem muß der Antrieb für die Überwindung des Totpunktes beim Anfahren erheblich stärker ausgelegt werden, als das für den stationären Versuchsbetrieb notwendig ist. Reale Betriebsbelastungen bestehen darüber hinaus nicht aus konstanten, sondern aus variablen Lastamplituden, die von Exzenterprüfständen ebenfalls nicht simuliert werden können.

Mit servohydraulischen Prüfständen lassen sich zwar die im Betrieb an Blattfedern auftretenden variablen Belastungen simulieren, diese Anlagen sind jedoch wegen ihres hohen Energiebedarfs sehr kostspielig im Betrieb.

Aus diesen Gründen besteht Bedarf nach einem Prüfstand zur Prüfung von Blattfedern mit konstanten und variablen Schwingungsamplituden bei möglichst hoher (durch die Federerwärmung begrenzter) Versuchsfrequenz. Erwünscht sind zusätzlich geringer Energiebedarf und große Laufruhe.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Vier Blattfedern 1 werden entsprechend Fig. 1 paarweise zwischen zwei Schwingarmen 2 angeordnet und mit einem Querhaupt 3 vorgespannt, wodurch die statische, durch das Fahrzeuggewicht verursachte Einfederung simuliert wird. Die beiden Schwingarme mit den dazwischen gespannten vier Blattfedern bilden ein Schwingungssystem. Die Schwinglasten werden dadurch erzeugt, daß dieses Schwingungssystem durch einen Torsionsschwingungserreger 5 (z.B. Hydromotor) so in Resonanz erregt wird, daß beide Arme gegenphasig schwingen. Bei schwach gedämpften Blattfedern (z.B. Einblattfedern) genügt der Antrieb eines der beiden Schwingarme an seiner Lagerstelle 4, der andere Schwingarm schwingt dann automatisch in der Gegenphase. Bei stark gedämpften Blattfedern entsteht bei einseitiger Torsionserregung zwischen beiden Schwingarmen eine von der Größe der Dämpfung abhängige Phasenverschiebung. Um auch in diesem Fall die Gegenphase zu erzwingen, muß am zweiten Schwingarm ebenfalls ein Antrieb (wie in Fig. 1 dargestellt) vorgesehen werden.

Um die Wippbewegung zu ermöglichen und den Einspannpunkt der Blattfedern momentenfrei mit dem Schwingarm zu verbinden, werden die Blattfedern an den Einspannstellen 6 gelagert.

Durch die an den Enden der Schwingarme befestigten Zusatzmassen 7 kann die Resonanzfrequenz und damit die Prüffrequenz in weiten Bereichen beeinflußt werden. Der Drehwinkel der Schwingarme wird über Winkelgeber 8 meßtechnisch ermittelt und ist ein Maß für den Ist-Wert der Wegamplitude der Blattfedern. Der Ist-Wert wird in einem geschlossenen Regelkreis auf den gewünschten Soll-Wert der Wegamplitude unter Berücksichtigung der Resonanzbedingung geregelt. Gibt man dem Amplitudenregler keinen konstanten, sondern einen auf die Dynamik des Schwingungssystems abgestimmten veränderlichen Soll-Wert (z.B. durch einen Rechner) vor, so lassen sich in der Art einer zufallsartig modulierten Amplitude beliebige, jedoch definierte Häufigkeitsverteilungen versuchstechnisch nachbilden.

Durch das gegenphasige Schwingen der beiden Schwingarme und der zwischengespannten Blattfedern heben sich die Massenkräfte nach außen auf, der Prüfstand läuft ruhig und stellt nur geringe Anforderungen an das Fundament. Die erforderliche Antriebsleistung und die Antriebskraft sind gering, da die Resonanzüberhöhung ausgenutzt wird.

Mit der beschriebenen Prüfmaschine können auch statische und dynamische Federkennlinien (Kraft über Weg) aufgenommen werden. Dazu muß am Befestigungspunkt der beiden gegeneinander verspannten Blattfedern ein Kraftmeßgeber 9 angebracht werden. Bei der Aufnahme dynamischer Kennlinien wird der Weg über die Winkelgeber ermittelt, bei statischer Kennlinie wird das Querhaupt verstellt und der Verstellweg meßtechnisch ermittelt.

Fig. 1 erläutert schematisch die Prüfmaschine, es bedeuten:

  • 1 die Blattfedern

    2 die Schwingarme

    3 das verstellbare Querhaupt

    4 Lagerung der Schwingarme mit Einleitung der

    Torsionskräfte

    5 ist der Antrieb

    6 ist die Blattfedereinspannung

    7 sind Zusatzmassen zur Abstimmung

    8 sind Winkelgeber

    9 sind Kraftmeßgeber


Anspruch[de]
  1. 1. Prüfmaschine zur Untersuchung der Schwingfestigkeit von Blattfedern auf Resonanzbasis, dadurch gekennzeichnet, daß vier Blattfedern (1) jeweils paarweise zwischen einer Wippe, bestehend aus zwei Schwingarmen (2), verspannt werden. Bei schwach gedämpften Blattfedern wird einer der beiden Schwingarme über einen geeigneten Antrieb so in Schwingungen versetzt, daß der andere Schwingarm in Resonanz gegenphasig schwingt.
  2. 2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stark gedämpften Blattfedern beide Schwingarme angetrieben werden, um die Gegenphasigkeit der Schwingbewegung der beiden Schwingarme aufrecht zu erhalten.
  3. 3. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Sollwertvorgabe am Antrieb konstante und variable Verformungswege gefahren werden können.






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