Einrichtung zur Feststellung der an Konstruktionsteilen, wie Schienen, Trägern usw., unter bewegter oder veränderter Last auftretenden Spannungen. In mit bewegter bezw. veränderter Last beanspruchten Trägern (zum Beispiel Eisen- bahnschienen, gewalzten, geschweissten oder genieteten Trägern, Stützen us.w.) entstehen während der Belastung von .der Beanspru- chung abhängige Spannungen (Zug-,
Druck- oder Biegungsspannungen), die ihre Grösse und Richtung während der Belastung, also in Abhängigkeit von der Zeit, verändern.
Die Wirkungsweise eines Dehnungs- messers kann im allgemeinen eine mechani sche, elektrische oder optische sein. Bei den mechanischen Dehnungsmessern ist die ver hältnismässig grosse Trägheit der bewegten Massen, die Reibung zwiechen Zeichenstift und Papier und die ziemlich grosse Messweite (60 bis 400 mm) sehr nachteilig. Dieser Um stand macht sich besonders bei .den Span nungsmessungen von auf Biegung bean spruchten Trägern sehr unangenehm bemerk bar.
Die elektrischen Dehnungsmesser sind wegen den Zusatzgeräten, wie Röhrenver- stärker, Oszillographen usw. sehr kostspielig, das Messen ist mit ihnen schwierig, sie be dürfen eines grossen Raumes und die Mess- ergebnisse werden vom Wetter, vom Zustande der Verstärkerröhren und des Oszillographen wesentlich beeinflusst.
Die Erfindung betrifft eine optisch regi strierende Einrichtung zur Feststellung :der an Konstruktionsteilen, wie Schienen, Trä- ,ggern usw. unter bewegter oder veränderlicher Last auftretenden Spannungen, in welcher die erwähnten Nachteile vermieden sind.
Ge mäss der Erfindung können an benachbarten Stellen des zu untersuchenden Konstruktions teils zwei mit Bezug aufeinander beweglich angeordnete Schneiden angepresst werden, und wird durch die Bewegung der Schneiden mit Bezug aufeinander eine einen Spiegel, der zum Bewegen eines Registrierstrahls dient, tragende Achse abgerollt.
Hierbei kann die Einrichtung so ausge bildet sein, ,dass ausser dem Wert der auf- tretenden Spannungen auch deren zeitlicher Verlauf ermittelt und gegebenenfalls darge stellt wird. Die Darstellung kann schau linienmässig bezw. diagrammartig so erfol gen, dass die Längenänderung -der bean spruchten Faser stark vergrössert. in Funk tion der Zeit veranschaulicht wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Einrichtung gemäss der Erfin dung, und zwar ein Dehnungsmesser an einer Eisenbahnschiene dargestellt.
Fig. 1 zeigt den an der Schiene befestig ten Dehnungsmesser im Querschnitt nach Linie -1-B der Fig. 2, Fix. 2 den Dehnungsmesser in waag rechtem .Schnitt nach Linie C-D-E F der Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie G-II der Fig. 2, und Fig. 4 ,einen Teilschnitt nach Linie I-K :der Fig. 2.
Die Einrichtung besteht aus zwei Haupt teilen, nämlich dem Befestigungsteil, mit welchem die Einrichtung an der Schiene be- festigt wird, und aus dem eigentlichen 'Kess gerät.
Zur Befestigung der Einrichtung wird zuerst der Teil 1 mittels einer Schraube 2 an dem Schienenfuss 3 befestigt. An dem 'feil 1 sind zwei an ihren einen Enden mit einander verbundene Hebel 4, 4' um die Zap fen 5, 6 drehbar angebracht. An ihren an dern Enden sind :die Hebel mit je einem Ge lenkzapfen 7, 8 versehen. Das Gehäuse 9 des Messgerätes ruht mittels zweier Pfannen 10, 11 auf den Gelenkzapfen 7, B.
Werden die miteinander verbundenen Enden der I3e- bel 4, 4' mittels,der Schraube 12- vom Schie nenfuss entfernt, so werden demzufolge die beiden andern Hebelenden mit dem Messgerät dem Schienenfuss 3 :genähert, bis die aus dem Gehäuse 9 herausragenden Schneiden 13, 14 des Gerätes an der Kante des Schienenfusses 3 fest anliegen.
Die Schneiden können linear oder auch punktförmig, das heisst Spitzen sein. Die Schneide 13 ist mit dem Schneidengehäuse 15 fest verbunden, während die Schneide 14 an dem beweglichen, mittels der Rollen 16, 17 gestützten Körper 1ä sitzt.
Das Schneidengehäuse 15 ist im Gehäuse 9 des Gerätes ein wenig verschiebbar ange ordnet und mittels mehrerer Kugeln 19 in diesem gelagert. Die Längsschwingungen der Schiene werden somit auf das Gehäuse 9 des Gerätes nicht übertragen und infolgedessen werden störende Trägheitskräfte vermieden.
Anden Körper 18 ist eine kleine Achse 20, deren Durchmesser von der gewünschten Vergrösserung abhängt, mittels des Tellers 2'1 und der auf ihn wirkenden Feder 22 an gepresst. An der Achse 20 ist ein kleiner Spiegel 23 befestigt. Wenn nun die eine der beiden Schneiden 13, 14 sich der andern nähert, oder von ihr entfernt, so wird die Achse i20 ein wenig abgerollt und -der an ihr befestigte Spiegel 23 ein wenig .gedreht.
Der Lichtstrahl 24' einer nur einen ge raden Glühfaden besitzenden Glühlampe 24 gelangt durch ein durch eine Linse 25 gebil detes Objektiv auf einen .Spiegel 2;6, von wo er auf den Spiegel 23 und von dort .auf den Spalt 27 reflektiert wird. Die Entfernung der Glühlampe vom Objektiv kann geändert werden. Durch Veränderung .des Abstandes der Glühlampe vom Objektiv kann erreicht werden, dass; der Glühfaden der Glühlampe auf dem Spiegel 28 ein scharfes Bild ergibt.
Mit Rücksicht auf den Umstand, :dass der Spiegel 23 um die Mittellinie der .in seiner Ebene befindlichen Achse 2.0 drehbar ist, ist es erforderlich, dass das Bild des geraden Glühfadens ,der Glühlampe 24 auf dem Spie gel 23 eine Gerade bildet, die in die Verlän gerung der Mittellinie der Achse 20 fällt und senkrecht zur Richtung des Spaltes 2,7 ist.
Diese Anforderung kann durch Einstellung des Glühfadens der Glühlampe 24 erzielt werden, indem die Glühlampe derart ver dreht wird, dass das Bild des Glühfadens in der Ebene des Spiegels 23 eine scharfe Linie ergibt, welche in die Verlängerung d er Mit tellinie der Achse 20 fällt.
Wenn nun der ;Spiegel 23 mit der Achse 20 gedreht wird, wird der -Ruffall- und Reflexionswinkel des das Bild des geraden Glühfadens erzeugenden Lichtstrahls am Spiegel 23 geändert, .das auf dem Spiegel 23 gebildete Bild ist,dann jedoch stets eine zu der Mittellinse bezw. zu der Verlängerung dieser Mittellinie .der Achse 20 parallele Gerade.
Da die Richtung .dieser Ge raden durch eine :die Richtung .des Spaltes 27 in einer parallel verschobenen Ebene senk recht kreuzende Gerade gegeben ist, bleibt die Projektion auf den Spalt 27 des Bildes der Geraden aus dem Spiegel 23 -gleichfalls senkrecht zu der Richtung -des :Spaltes, so dass sich das Bild nies geraden Glühfadens der Glühlampe 24 auf dem sich hinter dem Spalt 27 befindlichen lichtempfindlichen Stoff 2.8 als Punkt offenbart.
Der Spalt 27, des.sen Länge gleich der Breite des abrollbaren lichtempfindlichen Bandes 28 ist, das zum Beispiel aus licht empfindlichem Papier oder einem Film be steht, lässt daher von dem, auf ihn gespiegel- ten Bild des Glühfadens nur einen Punkt auf das, hinter ihm gleichmässig abrollende lichtempfindliche Band 2-8 fallen. Wenn also die Länge des Schienenfusses zwischen den Schneiden 13, 14 unter der Belastung sich veränderl, dreht sich ,der Spiegel 23 und lenkt den ,auf ihn einfallenden Lichtstrahl ab.
So mit wird auf dem, hinter dem Spalt gleich mässig bewegten lichtempfindlichen Band eine Schaulinie erzeugt. Die Amplitude der Schaulinie ist das Vielfache der tatsächlichen 1.ä n@enä.nderung.
In dem Gehäuse 29 ist hinter dem Spalt 7 eine Öffnung 30 angeordnet, die mit einem Rotglas bedeckt sein kann. Man ist dadurch imstande, die Bewegung des Licht strahls schon während der Erzeugung der Schaulinie beobachten zu können.
Wäre der Glühfaden der Lampe 24 ein Punkt, so könnte die Anordnung des Spaltes 27 entfallen, da .in diesem Fall der Licht strahl einen Punkt auf dem lichtempfind lichen Band 28 erzeugen würde. Bei bekann ten Belastungen kann auf Grund der fest gestellten Aus.schwingung des Spiegels 23 bezw. auf Grund der Amplitude des auf das lichtempfindliche Band projizierten Licht punktes die Einrichtung kalibriert werden.
Ein grosser Vorteil des ,dargestellten und beschriebenen Dehnungsmessers besteht darin, ,dass er für die Übertragung der Deh nungsgrösse keine Gelenkzapfen besitzt, wo durch jeder tote Gang vermieden ist. Vor teilhaft ist ferner die grosse Vergrösserung und die dadurch erreichbare kleine Messweite, welcher Umstand besonders bei Spannungs messungen von auf Biegung beanspruchten Trägern oder Schienen sehr wertvoll ist. Auch die Auswertung der Schaulinien ist leicht, schnell und mit grosser Genauigkeit ausführbar.
Zusammenfassend sind :die Vorteile der dargestellten und beschriebenen Einrichtung folgende: 1. Kleine Messweite (43 mm). 2. Starke (500- bis 1000fache) Vergrösserung .der Län genänderungen. .3. Geringste Trägkeit .der bewegten Massen, die vernachlässigt werden kann. 4. Vollkommen ohne toten Gang statt findende Wirkungsweise. 5. Schnelle und leichte Befestigung des Gerätes auf den Trä gern usw.
Device for determining the stresses occurring on structural parts such as rails, girders, etc. under moving or changing loads. In with moving respectively. girders subject to changed loads (e.g. railroad tracks, rolled, welded or riveted girders, supports, etc.), stresses that are dependent on the load (tensile,
Compressive or bending stresses), which change their size and direction during loading, i.e. depending on time.
The mode of operation of a strain gauge can generally be mechanical, electrical or optical. With mechanical strain gauges, the relatively large inertia of the moving masses, the friction between pen and paper and the rather large measuring range (60 to 400 mm) are very disadvantageous. This fact is particularly noticeable in the case of stress measurements on beams subject to bending.
The electrical strain gauges are very expensive because of the additional devices such as tube amplifiers, oscilloscopes, etc., measuring with them is difficult, they require a large space and the measurement results are significantly influenced by the weather, the condition of the amplifier tubes and the oscilloscope .
The invention relates to an optically regi strating device for determining: the stresses occurring on structural parts such as rails, girders, etc. under moving or variable load, in which the disadvantages mentioned are avoided.
According to the invention, two cutting edges movably arranged with respect to one another can be pressed against one another at adjacent points of the construction to be examined, and the movement of the cutting edges with respect to one another unrolls an axis carrying a mirror that serves to move a registration beam.
In this case, the device can be designed in such a way that, in addition to the value of the voltages occurring, their temporal progression is determined and, if necessary, displayed. The representation can look linearly respectively. Diagram-like in such a way that the change in length of the stressed fiber is greatly increased. as a function of time.
In the drawing, an execution example of the device according to the invention is shown, namely a strain gauge on a railroad track.
Fig. 1 shows the th strain gauge fastened to the rail in cross section along line -1-B of Fig. 2, Fix. 2 the extensometer in a horizontal right .Section along line C-D-E F of FIG. 1, FIG. 3 a partial section along line G-II of FIG. 2, and FIG. 4, a partial section along line I-K: of FIG. 2.
The device consists of two main parts, namely the fastening part with which the device is fastened to the rail and which is removed from the actual boiler.
To fasten the device, part 1 is first fastened to the rail base 3 by means of a screw 2. At the 'feil 1, two levers 4, 4' connected to one another at one end, are rotatably attached to the Zap fen 5, 6. At their other ends: the levers each with a Ge pivot pin 7, 8 provided. The housing 9 of the measuring device rests on the pivot pins 7, B by means of two sockets 10, 11.
If the ends of the lever 4, 4 'connected to one another are removed from the rail base by means of the screw 12, the two other lever ends are accordingly brought closer to the rail base 3 with the measuring device until the cutting edges 13 protruding from the housing 9 14 of the device rest firmly against the edge of the rail foot 3.
The cutting edges can be linear or point-shaped, that is, points. The cutting edge 13 is firmly connected to the cutting edge housing 15, while the cutting edge 14 is seated on the movable body 1a supported by means of the rollers 16, 17.
The cutter housing 15 is a little slidably arranged in the housing 9 of the device and stored in this by means of several balls 19. The longitudinal vibrations of the rail are thus not transmitted to the housing 9 of the device and, as a result, disruptive inertial forces are avoided.
A small axis 20, the diameter of which depends on the desired magnification, is pressed onto the body 18 by means of the plate 2'1 and the spring 22 acting on it. A small mirror 23 is attached to the axis 20. If one of the two cutting edges 13, 14 approaches the other or moves away from it, the axis 20 is rolled a little and the mirror 23 attached to it is rotated a little.
The light beam 24 'of an incandescent lamp 24, which has only one straight filament, passes through a lens formed by a lens 25 onto a mirror 2; 6, from where it is reflected onto the mirror 23 and from there onto the gap 27. The distance of the bulb from the lens can be changed. By changing the distance between the light bulb and the lens, it can be achieved that; the filament of the incandescent lamp on the mirror 28 gives a sharp image.
With regard to the fact that the mirror 23 can be rotated about the center line of the axis 2.0 located in its plane, it is necessary that the image of the straight filament of the incandescent lamp 24 on the mirror 23 forms a straight line, which in the extension of the center line of the axis 20 falls and is perpendicular to the direction of the gap 2.7.
This requirement can be achieved by adjusting the filament of the incandescent lamp 24 by rotating the incandescent lamp in such a way that the image of the filament in the plane of the mirror 23 results in a sharp line which falls within the extension of the center line of the axis 20.
If now the; mirror 23 is rotated with the axis 20, the -Ruffall- and reflection angle of the light beam generating the image of the straight filament is changed at the mirror 23, the image formed on the mirror 23 is, however, always one to the center lens respectively straight line parallel to the extension of this center line .der axis 20.
Since the direction .dieser straight line is given by a: the direction .des gap 27 in a parallel shifted plane perpendicularly crossing straight line, the projection on the gap 27 of the image of the straight line from the mirror 23 remains - also perpendicular to the direction - des: gap, so that the image of the incandescent lamp 24 never shows a straight filament on the light-sensitive material 2.8 located behind the gap 27 as a point.
The gap 27, the length of which is equal to the width of the unrollable photosensitive tape 28, which consists for example of photosensitive paper or a film, therefore leaves only one point of the image of the filament mirrored on it on the, Light-sensitive tape 2-8 rolling off evenly fall behind him. If the length of the rail foot between the cutting edges 13, 14 changes under the load, the mirror 23 rotates and deflects the light beam incident on it.
In this way, a sight line is created on the light-sensitive strip that is moving evenly behind the gap. The amplitude of the sight line is the multiple of the actual 1st change.
In the housing 29, behind the gap 7, there is an opening 30 which can be covered with a red glass. This enables you to observe the movement of the light beam while the viewing line is being generated.
If the filament of the lamp 24 were a point, the arrangement of the gap 27 could be omitted, since in this case the light beam would produce a point on the light-sensitive band 28. With known loads, due to the established oscillation of the mirror 23 respectively. The device can be calibrated based on the amplitude of the light point projected onto the photosensitive tape.
A great advantage of the strain gauge shown and described is that it has no pivot pins for the transmission of the strain size, which avoids any dead gear. Another advantage is the large magnification and the small measuring range that can be achieved as a result, which is very valuable, especially when measuring the tension of beams or rails that are subjected to bending. The evaluation of the sight lines can also be carried out easily, quickly and with great accuracy.
In summary: the advantages of the device shown and described are as follows: 1. Small measuring width (43 mm). 2. Great (500 to 1000 times) enlargement of the changes in length. .3. Lowest inertia of the moving masses, which can be neglected. 4. Completely without deadlock taking place. 5. Quick and easy attachment of the device to the carrier, etc.