DE2006092C3 - Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulischen Bauelementen, bestehend aus einer mit dem Prüfling v/erbindbaren Druckeinnchtung und einem hierauf wirkentlen, periodisch eine Druckzeitkurve erzeugenden Regelkreis mit einem Soll-Istwertregler, auf den der vorgewählte Solldruck sowie der mittels eines Druckaufnehmers aufgenommende Istdruck aufgegeben wird. Derartige Vorrichtungen finden insbesondere bei Luft- 5<> und Raumfahrtgeräten aber auch in der übrigen Industrie Verwendung. Die Größe des zum Prüfen erforderlichen Druckstoßes in Form einer Druck-Zeit-Funklion 'kann aus den jeweiligen Prüfvorschriften der Bauelemente entnommen werdeti.

Eine bekannte Prüfvorrichtung verwendet mccluinisch-hydraulische Bauelemente, bei denen geeignet ausgebildete Kurvenscheiben bei Rotation ihre Unglcichförmigkeit auf einen Hydraulikzylinder und die so erzeugten Druckunterschiede auf ein nachgeschaltetes, zu prüfendes Bauelement übertragen. Bei gewünschter Veränderung der Druckzeitfunktion ist ein Auswechseln der Kurvenscheiben notwendig. Ungleichförmigkeiten in Form von Druckniveauabweichungen, die eine Korrektur notwendig machen, erfordern ein niechanisches Nachstellen und damit eine ständige Überwachung der Prüfeinrichtung während der Prüfung. Außerdem ist durch den meist voluminösen Bau und ^t^TrSpS 3 0,8 382 cmc Vorrichtung bekannt die eine Druckeinrichtung aufweist, deren Betätigungsvorrichtu..g aus einem Servoventil und einem dieses beeinflussenden Funkengenerator besteht, wobei ein Druckaufnehmer vorgesehen .st, der das aufgenommende Drucksignal in ein elektrisches Signal umwandelt und als Istwert in das Servoventi. zurückführt Bei dieser Vorrichtung handelt es sich jedoch nicht um eine Vorrichtung zur Festigkeit*- und Lebensdaucrprüfung von hydraulischen Bauelementen, die durch periodisch auftretende, gesteuerte Druckimpulse so lange beaufschlagt werden, bis sie durch Ermüdung ausfallen, sondern es handelt sich um eine Vorrichtung zur Prüfung von Luftfahrtgeräten, die dazu dient, ganze 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 Weise nach einem vorgegebenen Programm verändern jedoch dienen diese Veränderungen nicht dazu, einen Lebensdauertest durchzrführen. sondern einen Funktionstest unter Simulierung der Betr.ebsverhaltnisse Daher weist diese Vorrichtung weder einen Impulsgcber auf, der periodisch ein Signal mit geringer Frequenz, erzeugt, noch einen Funktionswandler, der mit dem Impulsgeber zusammenarbeitet und einen bestimmten sich immer wiederholenden Steuerimpuls er-

"'Aber auch mittels der Lehre dieser US-PS 3 098 ist es nicht möglich, die bekannte Anlage so umzugestalten daß eine vorbestimmte Druckzeitkurve erzeugt werden kann. Da nämlich diese Anlage so eingerichtet

•si, daß sie nur mit einer bestimmten selbsterregten. Eigenfrequenz schwingen kann, muß es zu einer Indifferenz zwischen dem mittels eines Funktionsgenerator aufgezwungenen Druckzeitverlaufs und dem sich aus der Eigenfrequenz der ganzen Anlage ergebenen Druckzeitverlauf kommen, so daß am Prüfling mit Sicherheit nicht die gewünschte Druckzeitkurve erzielt wird.

Aufgabe άζτ vorliegenden Erfindung ist, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu %» schaffen mit schneller und einfacher Anpaßbarkeit gegenüber allen gestellten Anforderungen, mit einer großen Gleichmäßigkeit der Prüfung mit geringem Verschleiß, mit kleinem Energiebedarf, geringer Störanfälligkeit, kleiner Bauweise und geringem Kostenaufwand. die es gestattet, die Bauelemente mit periodischen Druckimpulsen zu beaufschlagen, deren Frequenz- und deren Druckzeitverlauf beliebig vorgegeben werden können, und bei denen keinerlei verfälschende Einflüsse durch selbs'crrcgte Schwingungen eintreten können. so

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

Durch die Erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung unter Verwendung von elektronischen Bauteilen zur Erzeugung der Druckzeitkurve und die elektrohydraulische Soll-Istwertverglcichsschaltung wird sowohl eine gleichbleibende Kurvenform über eine lange Prüfperiode gewährleistet, als auch schnellstes Einstellen einer jeden anderen gewünschten Kurvenform ermöglicht. Ein Verschleiß, wie bei mechanisoh-hydraulisehen 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 elektronisehe Bauelemente wesentlich preisgünstiger. Dadurch, daß die für die Betätigung des Servoventils notwendige Leistung durch einen Summierverstärker aufgebracht wird, dem außer dem Sollwert aus dem Impulsgeber auch der tatsächliche Istwert zugeführt wird, die dann zu einem Signal für die Ansteuerung des Servoventils verarbeitet werden, erfolgt eine kontinuierliche selbsttätige Nachregelung auf den einmal eingestellten Sollwert.

Um die minimalen Spannungsschwankungen, die beim Druckaufnehmer bei Betrieb der Anlage entstehen, in eine für die Soll-Istwertvergleichsschaltung auswertbare Größe umzuwandeln, sind erfindungsgemäß den Druckaufnehmern ein oder mehrere Verstärker nachgeschaltct. Die Größe des Istwertes wird somit in eine dem Sollwert adäquate Größe umgewandelt, da nur so ein unverfälschtes Ergebnis erzielt wird.

Um eine solche Anlage auch ohne dauernde Kontrolle arbeiten lassen zu können, wird erfindungsgemäß die vom Druckaufnehmer erzeugte Impulsstoßkurve durch ein Registriergerät aufgezeichnet. Hierdurch kann nach erfolgter Festigkeits- 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 Ausführungsbeispiels schematisch erläutert:

Ein an einer Spannungsquelle 5 angeschlossener an sich bekannter R-C-Generator 1 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 Druckräume a und b unterteilt. Am Kolben 6 befindet sich eine Kolbenstange 7, an derem freien Ende ein Kolben 8 angebracht ist, der in einem Zylinder 9 geführt wird. Vor dem Kolben 8 im Zylinder 9 befindet sich der Druckraum c. an dem ein Prüfling 10 und ein Druckaufnehmer 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 rechteck förmige Spannung. Durch dieses Rechtecksignal wird im Funktionswandler 2 die gewünschte Druck-Zeit-Kurvc in Form einer Spannungs-Zeit-Funktion erzeugt, deren Größe unterhalb des Funktionswandlcrs beispielsweise dargestellt ist und die dem Summierverstarker 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 Versorgungscinheit 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 fdes zweiten Zylinders 9, entsprechend seiner zugehörigen Kolbenfläche ein bestimmter Druck einstellt. Dieser Druck wirkt unmittelbar auf den Prüfling 10. Der am Zylinder 9 angeschlossene Druckaufnehmer 11 setzt den im Druckraum c herrschenden Druck in eine elektrische Spannung um und führt diese über den TF-Verstärker und den Anpassungsverstärker' 13 auf den Summierverstärker 3 zurück, in dem ein Soll-Ist-Wert-Vergleich stattfindet.

Änderungen der Prüf-Belasuingskurve sind durch Veränderung der Spannungs-Zeit-Funktion schnell und einfach am Funktionswandler 2 einstellbar, Veränderungen 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 Druckvcrlauf im Registriergerät 14, dessen Aufbau ebenfalls von an sich bekannter Art ist, festgehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur Festigkeits- und Lebensdauerprüfung von hydraulichen Bauelementen, bestehend S aus einer mit dem Prüfling vorbindbaren Druckeinrichtung und einem hierauf wirkenden, periodisch eine Druckzeitkurve erzeugenden Regelkreis mit einem Soll-Istwertregler, auf den der vorgewählte Soildruck sowie der mittels eines Druckau!nehmers aufgenommende Istdruck aufgegeben wird, d a durch gekennzeichnet, daß dem Regelkreis ein Impulsgeber (1), der periodisch ein Signal mit geringer Frequenz erzeugt und ein diesem nachgeschalteter Funktionswandler (2), in welchem durch Eingabe des vom Impulsgeber (1) erzeugten Signals ein der gewünschten Druckzeitkurve entsprechendes periodisches Signal erzeugt wird, zugeordne! sind, deren Signale als Sollwert über einen Summierverstärker (3) einem elektro-hydraulischen Scr- a° voventil (4) eingegeben werden, welches die als Zylinder/Kolbeneinrichtung ausgebildete Druckein richtung (8, 9) über einen mit dieser verbundenen Arbeitszylinder (5, 6. 7) beaufschlagt, während als Istwert der im Druckaufnehmer (11), der einerseits. »5 hydraulisch mit der Druckeinrichtung (9) und an dererscits elektrisch mit dem Summierverstärker (3) verbunden ist, in ein elektrisches Signal umgewandelte, gemessene Druckverlauf in das Scrvoveiui! (4) eingegeben werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Druckaufnehmer (H) ein oder mehrere Verstärker (12.13) nachgeschaltet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druckaufnehmer (11) erzeugte Impulsstoßkurve durch ein Registriergerät (14) aufgezeichnet wird.

   α- iwhleunigung größerer Massen die installierte die ^Besch „""'^g _ndi:_erweise groß. Weiterhin wirkt sich h^Uoⁿh^ge \ 2325 7er an der Kurvenscheibe durch Bethrung mit dem Kolben des Hydraulikzylinders

   1beSKnT ist eine Anlage zur Festigkeitsj ι klncH-nierorüfung von Druckkesseln mit einem t π SnLhe⁸n Regelkreis, bestehend _aus m Prüfling verbindbaren Druckeinnchtung hierauf wirkenden per.od.sch eine Druck- ^kuvTer eugenden Regelkreis mit einem So..-.«, wertregier, auf den der vorgewählte Solldruck sowie T mhtels eines Druckaufnehmers aufgenommende K.druck aufgegeben wird. Dieser Regelkreis ist so ein-C daß er mit einer selbsterregten von der Ausfegun. der Anlage und der Bauelemente des Rege.kreies abhängigen Eigenfrequenz schwingt Hierdurch .st es Sich eine periodische Druckbeaufschlagung c nes zu prüfenden hydraulischen Bauelementes zu beim es kinn jedoch nur eine einzige Kurvenform :: Sw"d^n nämlich eine Sägezahnkurve. Hierbei ist ™ die Frequenz und die DrucKhone d.eser Sagezahliurve veränderbar, da der Druckanstieg und der Druk-Abfall von den Leitung*- und Vent.lquerschn.tten und von der Förderleistung der verwendeten P^pe abhän-S sind und da die Druckhöhe vom auf den Soll-lstwertregler aufgegebenen Solldruck abhangig ist; eine beliebige andere Kurvenform läßt sich irutdicscr Anlage jedoch nicht erzielen, da einerseits keine Möglichkcit /ur schnellen Veränderung des vorgeschriebenen Solldrucks besteht, noch die in der Anlage verwendeten Ventile einer solchen Veränderung folgen konnten, da es sich hier nur um Ventile handelt, die entweder geöffnet oder geschlossen sind, im übrigen aber keinerlei