Multiaxiales servo-hydraulisches Prüfsystem für die Betriebsfestigkeit
Im Labor für Leichtbau und Betriebsfestigkeit ist seit 2016 ein großes, multiaxiales servo-hydraulisches Prüfsystem im Einsatz, das dem neuesten Stand der Technik entspricht. Dieses ermöglicht einfache bis komplexe Untersuchungen der Betriebsfestigkeit und damit die Sicherstellung der Lebensdauer von Komponenten des Maschinenbaus sowie Bauteilen und Subsystemen von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen. Durch den modularen Aufbau bestehend aus Aufspannfeld, Prüfgerüst, Hydraulikzylindern verschiedener Größen, Hydraulikaggregat und Regelelektronik samt Steuerungssoftware ist eine außerordentlich hohe Flexibilität in der Nutzung gewährleistet.
Das Prüfsystem ist konzipiert für
- Einstufen-Versuche nach Wöhler
- Blockprogramm-Versuche nach Gassner
- Betriebslasten-Nachfahrversuche mit gemessenen (Straßen-)Signalen.
Durchgeführt werden Schwingprüfungen von Bauteilen/-gruppen des Maschinen- und Fahrzeugbaus, insbesondere auch Prüfungen mit variablen Mittellasten und variablen Amplituden, an Komponenten mit linearem, aber auch nicht-linearem Verhalten. Die vorhandene Ausstattung bietet fast unbegrenzte Möglichkeiten bezüglich der zu prüfenden Teile, Lagerungen, Lasteinleitungen (ein- und mehrachsig), Betriebslasten, Abmessungen, Werkstoffe etc.
Eckdaten:
Aufspannplatte 6,5m x 3,5m mit T-Nuten
Hydraulikzylinder mit 7kN Prüfkraft und 100mm Hub
Hydraulikzylinder mit 25kN Prüfkraft und 150mm Hub
Hydraulikzylinder mit 25kN Prüfkraft und 250mm Hub
Hydraulikzylinder mit 63kN Prüfkraft und 150mm Hub
Bild: Inova GmbH
Multiaxiales pneumatisches Prüfsystem für die Betriebsfestigkeit
Auf einem eigenen Aufspanntisch sind zusätzlich auch Pneumatikzylinder für kleinere Prüfkräfte bis 6 kN im Einsatz. Jede Zylindereinheit fasst eine Vielzahl von Funktionen und Komponenten in einem Gehäuse zusammen. Die Einheit besitzt von außen zugängliche Steckverbindungen für die Druckluft und die elektrischen Anschlüsse. Im Laborbetrieb wird so das Einrichten und der Betrieb von Pneumatikkomponenten vereinfacht. Die Zylindereinheiten sind mit einem Lochraster in der Frontplatte ausgestattet und können optimal mit einer Winkelplatte ausgerüstet werden, die das Aufspannen auf T-Nutenplatten oder Gewinderasterfeldern ermöglicht. Der Kraftaufnehmer wird auf eine Kolbenstange montiert. Im Zylinder ist ein magnetostriktiver Wegaufnehmer integriert. Die Messgenauigkeit übertrifft die von induktiven Aufnehmern deutlich. Weiterhin sind in der Zylindereinheit zwei Sicherheitsventile montiert, die im Fall eines Stromausfalls oder bei Betätigung des Not-Aus-Schalters die Luftzufuhr zum Proportionalventil unterbrechen und den Zylinder sofort kraftfrei schalten.
Prüfstand Stabilität
Leichte und schlanke Strukturen sind stets auch auf ihre Stabilität hin zu untersuchen, um ein Versagen durch Knicken oder Beulen zu vermeiden. Hierzu ist eine mechanische Spindelpresse im Einsatz, die Knick- und Beulversuche an Stäben, Rohren, Profilen, Platten und Blechbaugruppen ermöglicht. Die Drucklast wird mit Muskelkraft eingeleitet, wodurch Studierende im Praktikum einen unmittelbaren Eindruck der Lasthöhe erfahren können. Gleichzeitig wird die Drucklast von einem elektronischen Kraftaufnehmer gemessen und über einen Bildschirm anschaulich dargestellt. Der Prüfstand Stabilität ist das Ergebnis einer studentischen Projektarbeit im Labor Leichtbau & Betriebsfestigkeit.
Experimentelle Spannungsanalyse
Mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen (DMS) lassen sich über die Änderung des elektrischen Widerstands in einem Draht mechanische Dehnungen ε=ΔL/L0 an der Oberfläche von Bauteilen messen. Für linear-elastische Beanspruchungen können diese unter Verwendung des Hookeschen Gesetzes σ=E∙ε (hier lediglich für den eindimensionalen Fall angegeben) in mechanische Spannungen s umgerechnet werden. Die experimentelle Ermittlung von Dehnungen und Spannungen nahe an bzw. in Bauteilkerben stellt dabei eine besondere Herausforderung dar.
Rissprüfung mit Kamerasystem
Eine Werkstoff- bzw. Bauteilermüdung infolge zyklischer Beanspruchung zeigt sich häufig in Form von Rissen, die von der Bauteiloberfläche ausgehen. Der Versuchsingenieur schaut in regelmäßigen Abständen (Inspektionsintervallen) nach solchen technischen Anrissen. Zusätzlich werden Kameras auf versagenskritische Bereiche – insbesondere also auf Bauteilkerben – gerichtet, damit rund um die Uhr mit Hilfe einer Bildverarbeitungssoftware die Entstehung und das Wachstum von Rissen detektiert werden kann. In diesen Fällen wird der Ermüdungsversuch automatisch gestoppt und/oder der Versuchsingenieur über das Ereignis informiert.
Bild: Deto Mechatronic GmbH