Dynamisches Dehnungsmessgerät.
Zur Erfassung zeitlich rasch veränder- licher elastischer Verformungen von Werkstücken, z. B. zur Messung von Biegebean spruchungen, werden dynamische Dehnungs- messgeräte vorzugsweise kleiner Abmessun- gen verwendet.
Es sind schon derartige kleine MeBgeräte bekannt, bei welchen die Dehnung des Prüf stüekes durch Längenänderung einer durch eine feste und eine Eippschneide begrenz- ten Messstrecke erfasst und unter Zuhilfe- nahme eines mit der Kippschneide durch eine Hebeliibersetzung verbundenen Dreh- spiegels, eines Lichtzeigers und einer umlaufenden Filmtrommel in starker VergröBe- rung sichtbar gemacht werden.
Bei der Verwendung von Geräten dieser Art treten stets Schwierigkeiten auf, wenn Messungen an versteckt liegenden und schwer zugänglichen Stellen von Prüfstükken oder an bewegten z. B. sich drehenden Teilen angestellt werden müssen, weil die optische Ablesung des Messergebnisses in solchen FÏllen umstÏndlich oder gar unmög lich ist.
Es sind ferner dynamische Dehnungs- messgeräte bekannt, die aus einem elektroma gnetischen zweiteiligen Geber bestehen,, dessen beide mit losen Federbändem miteinander verbundenen Teile durch zwei an den Enden auf den Prüfkörper aufgelötete oder aufgeschweisste Stifte befestigt werden. Vor Beginn der Messung mit einem solchen Gerät m ssen die Tragstifte für den elektrischen Geber in genau bestimmtem Abstande voneinander auf dem Prüfkörper befestigt werden. Diese Art der Befestigung eines Dehnungsmessgerätes ist vor allem bei Laboratoriumsmessungen naturgemäss umständlich.
Ausserdem bringt es die starre Verbindung g eines solchen zweiteiligen GerÏtes mit der T'rüfstückoberfläche mit sich, dass bei gro- sseren Krümmungen der Oberfläche nicht die dort herrschende Spannung, sondern entspre chend dem Abstand der Mitte des Gebers von der Oberfläche ein grössererWert infolge Schiefstellung der Oberflächennormalen ge- messen wird.
In ähnlicher Weise hat man auch schon einen kleinen teleskopartig ausgebildeten elektrischen Geber, der aus zwei ineinander verschiebbaren Rohren besteht, an zwei auf der Prüfunterlage aufgelöteten oder aufge- schweissten Bockchen befestigt. Auch bei diesem GerÏt ist es erforderlich, zuerst die Haltebbekehen auf dem Prüfkörper zu befestigen und anschliessend den elektrischen Geber in geeigneter Weise damit zu verbinden. Bei dieser Art der Befestigung kann leicht ein Verklemmen der teleskopartig in einandergeschobenen Geberteile und dadurch infolge Reibungen eine fehlerhafte Mc¯angabe eintreten.
Im übrigen äussern sich auch hier Krümmungen der Oberfläche- ähnlich wie bei dem obenerwähnten, gleichfalls bekannten GerÏt - in nachteiliger Weise durch Anzeigun falscher Werte.
F r das genannte Gerät mit teleskopartig ausgebildetem Geber ist auch eine Ausfüll- rung bekannt, bei der die Enden der beiden ineinander verschiebbaren Rohre mit Schnei- den über eine Pendelstütze aufgespannt wer- den. Die Erfahrung hat gezeigt, dass diese Art der Aufspannung unzulänglich ist, da auch hierbei leicht ein Verklemmen der Rohre eintritt.
Mit dem dynamischen Dehnungsmess- gerät nach der Erfindung können alle in der Praxis gestellten Anforderungen bezüglich widerstandsfÏhiger Ausf hrung, Genauigkeit der Messung und einfacher Handhabung namentlich bei Laboratoriumsmessungen, wo eine blo¯e Aufspannung genügt, erfüllt werden. Das Dehnungsmessgerät, nach der Erfin- dung kann sowohl mit zwei bezw. drei Me¯ spitzen-oder-schneiden, die auf dem Prüfstück aufgesetzt und mittels einer Aufspann- vorrichtung festgehalten werden, als auch mit Me¯f ¯en, die durch Verkittung, Schwei ¯ung, Hartl¯tung oder Verschraubung mit dem Priifstiiek verbunden werden, versehen sein, wenn die Art der anzustellenden Mes sung, z.
B. beihohenBeschleunigungen,eine solche feste VerbindungzwischenMessgerät und Pr fst ck erforderlich macht.
Die Erfindung-besteht darin, dass ein die Messstrecke berbr ckendes Gestell als Trä ger für ein Messelement dient und zwei über einem Steg elastisch miteinander verbundene Messfusshebel aufweist, welche je mit mindesten. s einem Me¯fu¯ versehen sind. Die Dehnung der Messstreeke überträgt sich a. uf die Messfüsse und durch Verformung des Gestelles auf das Messelement, welches so ausgebildet sein kann, da¯ es eine daran ange schlossene Anzeigevorrichtung mit beliebiger Vergrösserung betätigen kann.
Zweckmässig kann einer der Messfusshebel einen grösseren Teil der Messstrecke überbriieken als der andere Messfusshebel und kann letzterer mit dem Stegdurch ein fe derndes Gelenk in elastischer Verbindung stehen.
Durell die neue und fortschrittliche Ausgestaltung des das Messelement tragenden Gestelles kann der Aufbau des Gerätes nach der Erfin (lung sehr einfach und gegenüber den bekannten Geräten weit übersichtlicher und billiger in der Herstellung gehalten werden. Das Gestell kann sehr kompakt gebaut und so ausgebildet sein. dass es die empfind- lichen Teile des Messgerätes umfasst und schützt.
Die Aufspannung des Gerätes kann in einfacher und bekannter Weise bei Laboratoriumsmessungen und solche mit nicht zu grossen Beschleunigungen durch eine Federkraft erfolgen, die von oben auf den Rahmenträger drüekt, und zwar je nachdem, ob das Gerät auf zwei oder drei Messspitzen steht, entweder in der Mitte, oder um ein DrittelderMesslängenentfernungvon den beiden nebeneinander angeordneten Messspitzen entfernt angreift. Die Elastizität bezw. Starrheit derTeile desdie Dehnungen aufnehmenden Gestelles kann so gewählt werden, dass beim Aufspannen des Gerätes keine Arretierung der Messlänge erforderlich ist und trotzdem die Nullpunktverschiebungen in tragbaren Grenzen bleiben.
Es besteht die Möglichkeit, empfindliche Gelenke und Gleitsitze zu ver meiden, und das Gestell so robust auszufüh ren, dass ein sehr hoher Aufspanndruck ver wendet werden kann, wodurch selbst bei relativ hohen Beschleunigun, gen eine Befe- stigung des Gerätes nur durch Aufspannen ausreichend sein kann.
Ein dynamisches Messgerät muB gegebenenfalls-wenn die elastische Aufspannung nicht ausreicht-bei Messungen an schnell und ungleichförmig schwingenden Teilen bekanntlich wegen der auftretenden grossen Beschleunigungskräfte mit dem Prüfstück z. B. durch Verkitten oder Versehrauben fest ver bunden werden. Es wird auch vorgeschlagen, gegebenenfalls die Messfüsse der Messfusshebel für diesen Zweck als Auflageplatten auszu- bilden, die auf dem Prüfstüekplan aufliegen und leicht mit ihm verbunden werden können.
Wenn dann das Gerät nicht in an sich bekannter Weise durch Auf kitten auf der Prüfunterlage befestigt werden soll, so können f r seine Befestigung auf der Prüfunterlage konisehe Bohrungen in den Me¯fu¯platten angebracht werden, die zum Durchtritt von Schrauben dienen, welche in entsprechende konische Zapfen auf dem Prüfstück eingeschraubt werden. Durch die in dieser Weise fest mit dem Prüfstück verbundenen MeBfüBe müssten bei der Län- gung der Messstrecke Zwangsverbiegungen an den Gestellteilen des Messgerätes auftreten, die das Messergebnis ungünstig beeinflussen würden.
Diesem Übelstand kann dadurch abgeholfen werden, dass die Messfusshebel mit den Auflageplatten durch federnde Gelenke elastisch verbunden werden, und dass diese Gelenke m¯glichst nahe an der Prüfstüokoberfläche unmittelbar über den Auflageplatten liegen, so dass die Messfusshebel gegenüber den Auflageplatten um je eine parallel der Oberfläche, also senkrecht zur MeBstreeke liegende Achse etwas geschwenkt werden können.
Es ist zweckmässig, am Gestell ein zweiteiliges Messelement, vorzugsweise, wegen der weitgehenden Unabhängigkeit von Null punktsversehiebung, ein elektromagnetisches Tauchankerelement auswechselbar anzuord- nen, und zwar, den einen Teil des Messele- mentes an dem einen, den andern an dem andern Messfusshebel. Ein Teil des Messelementes kann a;uch,ohnedassdas'Gerät wesentlich an Gewicht und Umfang zunimmt, in ein gesehlossenes von dem einen Messfuss- hebel gebildetes Gehäuse eingesetzt werden.
Hierduroh wird die Unempfindlichkeit des Dehnungsmessgerätes gegenüber äussern Einflüssen, z. B. gegen Sto¯, Feuchtigkeit, Ver schmutzung usw. erzielt.
Ein Teil des Messelementes kann ferner an einem Me¯fu¯hebel auswechselbar angeordnet sein. F r mehrere Dehnungsme¯rahmen, die den jeweiligen Erfordernissen in ihrer äussern Form angepasst sind, kann dann das gleiehe Messelement verwendet werden.
Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Messun, gen, bei welehen das Gerät aufgespannt wird mit Messungen, bei welchen ein Ankitten order Anl¯ten der Me¯f ¯e erfor derlich ist, abwechseln.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh- rungsbeispiele des Messgerätes nach der Er findung dargestellt.
Fig. 1 zeigt im LÏngsschnitt ein dynamisches Dehnungsmessgerät mit Messfussschneiden zum Aufsetzen und Aufspannen auf das Prüfstüek mittels einer Aufspann- vorriohtung,
Fig. 2 eine Ansicht des Gerätes nach Fig. 1 in Richtung a,
Fig. 3 die Seitenansicht eines Messgerätes gleicher Art, welches zur festen Verbindung g (Aufkitten oder Verschrauben) mit der Pr funterlage unter Verzicht auf eine Aufspann- vorrichtung geeignet ist.
Das Dehnungsmessgerät weist ein Gestell auf, das von einem Steg 1 und zwei seitliehen senkrecht stehenden Teilen (Messfusshebel) 2, 3 gebildet wird. Der Messfusshebel 3 ist durch ein federndes Gelenk 4 mit, dem Steg 1 elastisch verbunden. Der Messfusshebel 2, welcher mit dem Steg l durch ein federndes Gelenk 7 verbunden ist und zu gleich als tGehäuse ausgebildet ist, ist unten mit zwei Messfussschneiden'6 versehen (Fig. 2). Er überbrückt einen grösseren Teil der Messstreeke als der Messfusshebel 3.
In dem als Gehäuse ausgebildeten Messfusshebel 2 sind die Spulen eines elektrisch-magneti- schen Tauchankerelementes 8 angeordnet.
Der Tauehanker 9 dieses Me¯elemente's ist durch eine Durchbrechung der Wand des GehÏuses durchgef hrt und greift am Messfusshebel 3 an. Der Tauchanker ist hier mittels einer Mutter 10 befestigt. Im übrigen ist das Tauchankerelement, dessen Spulenkörper mit 11 bezeichnet ist, in an sich bekannter Weise ausgef hrt. Es erübrigt sich daher, an dieser Stelle den Aufbau des Elementes nÏher zu beschreiben. Der Spulen- körper 11 ist mittels der Gewindehülse 12 im Gehäuse oberhalb der Me¯fu¯schmeiden 6 auswechselbar eingesehraubt. An der Seite der Messfüsse 6 befinden sich Wontaktschei- ben 13 des Messelementes, welche durch Trennscheiben 14 voneinander isoliert sine.
Die Eontaktscheiben 13 dienen zur Befesti- gung der Leitungsanschl sse, ber welche das Messgerät mit einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Anzeigevorrichtung in Verbindung gebracht wird. Die Eontakt- scheiben 13 und die Isolierscheiben14wer- den durch eine Mutter 15 auf der Spule festgehalten. Eine Mulde 16 dient zum Ansetzen einer Aufspannvorrichtung.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Deh nungsmessgerät sind die Messfussschneiden 5, 6 durch Auflageplatten 5a, 6a zum Aufkit ten oder Auflöten des Messgerätes auf der Prüfunterlage ersetzt. Die Auflageplatten 5a, 6a sind mit den zugehörigen Messfusshebeln 2, 3 durch federnde Gelenke 16, 17 elastisch verbunden. Diese elastische Verbindung verhindert ein Verbiegen des Gestelles bei fest aufgelöteten oder aufgekitteten Me¯f ¯en wahren, der Dehnungsmessung.
Die Auflageplatten 5a, 6a k¯nnen auch, wenn sie nicht dureh Verkittung mit dem Pr fst ck verbunden werden sollen, z. B. auf der Prüfstückoberfläche angeschraubt werden. Eine solche Verschraubungseinrichtung ist an n der Me¯fu¯platte 5a beispielsweise dargestellt. Die seitlich verlängerte Auflageplatte 5a ist mit einer Bohrung 18 versehen, die einem auf dem Prüfkörper 20 befestigten konischen Zapfen 19 entspricht. Mittels einer Sehraube 21 wird die Auflageplatte mit dem konischen Zapfen 19 verbunden. Auf der Zeichnung sind die Dehnungsmessgeräte in mehrfacher Vergrösserung dargestellt, ihre natürliche LÏnge betrÏgt etwa 20 mm.
Dynamic extensometer.
For recording elastic deformations of workpieces that change rapidly over time, e. Dynamic strain gauges, preferably of small dimensions, are used, for example, to measure bending loads.
Small measuring devices of this type are already known in which the elongation of the test piece is recorded by changing the length of a measuring section delimited by a fixed and an Eippschneide and with the aid of a rotary mirror connected to the tilting cutter by a lever transmission, a light pointer and a rotating film drum can be made visible in high magnification.
When using devices of this type, difficulties always arise when measurements on hidden and hard-to-reach places of test pieces or on moving z. B. rotating parts have to be turned on because the optical reading of the measurement result in such cases is cumbersome or even impossible.
There are also dynamic strain gauges known which consist of an electromagnetic two-part transmitter, the two parts of which are connected to one another with loose spring straps and are fastened by two pins soldered or welded onto the test body at the ends. Before starting the measurement with such a device, the support pins for the electrical transmitter must be attached to the test body at a precisely defined distance from one another. This type of fastening of a strain measuring device is naturally cumbersome, especially for laboratory measurements.
In addition, the rigid connection of such a two-part device with the test piece surface means that with greater curvatures of the surface, it is not the tension prevailing there, but rather the distance between the center of the encoder and the surface that results in a greater value due to the inclination of the Surface normal is measured.
In a similar way, a small, telescopic electrical transmitter, which consists of two tubes that can be slid into one another, has been attached to two brackets soldered or welded onto the test base. With this device, too, it is necessary to first attach the retaining levers to the test body and then to connect the electrical transmitter to it in a suitable manner. With this type of fastening, it is easy for the encoder parts, which are telescopically pushed into one another, to jam and, as a result of friction, incorrect Mc¯ information can occur.
In addition, here, too, curvatures of the surface - similar to the above-mentioned, also known device - manifest themselves in a disadvantageous manner by displaying incorrect values.
For the above-mentioned device with a telescopic transducer, a filling is also known in which the ends of the two tubes that can be displaced one inside the other are spanned with blades over a pendulum support. Experience has shown that this type of clamping is inadequate because the pipes can easily become jammed.
With the dynamic extensometer according to the invention, all requirements made in practice with regard to robust design, accuracy of the measurement and simple handling, particularly in laboratory measurements, where a simple clamping is sufficient, can be met. The extensometer according to the invention can be used with two or three points or blades that are placed on the test piece and held in place by means of a clamping device, as well as with points that are connected to the test piece by cementing, welding, hard welding or screwing , be provided if the type of measurement to be made, z.
For example, at high accelerations, such a firm connection between the measuring device and the test piece is necessary.
The invention consists in that a frame bridging the measuring section serves as a carrier for a measuring element and has two measuring foot levers that are elastically connected to one another via a web, each of which has at least one. s are provided with a Mēfū. The expansion of the measuring line is transferred a. On the measuring feet and by deforming the frame on the measuring element, which can be designed in such a way that it can operate a display device connected to it with any magnification.
One of the measuring foot levers can expediently bridge a larger part of the measuring path than the other measuring foot lever and the latter can be in elastic connection with the web by means of a resilient joint.
Due to the new and progressive design of the frame carrying the measuring element, the construction of the device according to the invention can be kept very simple and, compared to the known devices, much clearer and cheaper to manufacture. The frame can be very compact and designed so that it encompasses and protects the sensitive parts of the measuring device.
The device can be clamped in a simple and known manner for laboratory measurements and those with not too great accelerations by a spring force that presses on the frame support from above, depending on whether the device is on two or three measuring tips, either in the In the middle or by a third of the measuring length distance from the two measuring tips arranged next to one another. The elasticity respectively. The rigidity of the parts of the frame absorbing the expansions can be selected so that the measuring length does not need to be locked when the device is clamped, and the zero point shifts remain within acceptable limits.
It is possible to avoid sensitive joints and sliding seats and to make the frame so robust that a very high clamping pressure can be used, which means that even with relatively high accelerations, the device can only be fastened by clamping it can.
A dynamic measuring device must, if necessary - if the elastic clamping is not sufficient - for measurements on quickly and non-uniformly vibrating parts, as is well known, because of the large acceleration forces that occur with the test piece. B. be firmly connected ver by cementing or Versehrauben. It is also proposed, if necessary, to design the measuring feet of the measuring foot levers as support plates for this purpose, which rest on the test piece plan and can be easily connected to it.
If the device is then not to be attached to the test base by cementing it in a known manner, conical bores can be made in the mounting plates to allow screws to pass through conical pins are screwed onto the test piece. The measuring feet, which are firmly connected to the test piece in this way, would have to result in forced bending of the frame parts of the measuring device during the length of the measuring section, which would adversely affect the measuring result.
This inconvenience can be remedied by elastically connecting the measuring foot levers to the support plates by resilient joints, and that these joints are as close as possible to the test piece surface directly above the support plates, so that the measuring foot levers are each parallel to the surface in relation to the support plates , i.e. the axis perpendicular to the measuring line can be swiveled slightly.
It is expedient to arrange a two-part measuring element on the frame, preferably an electromagnetic plunger element replaceable due to the fact that it is largely independent of zero point displacement, namely one part of the measuring element on one measuring foot lever and the other on the other measuring foot lever. Part of the measuring element can also be inserted into a closed housing formed by the one measuring foot lever, without the device increasing significantly in weight and size.
Hereby the insensitivity of the extensometer to external influences, e.g. B. against Stō, moisture, pollution, etc. achieved.
A part of the measuring element can also be arranged in an exchangeable manner on a lever. The same measuring element can then be used for several strain gauges, which are adapted to the respective requirements in their external shape.
This is particularly advantageous if measurements in which the device is set up alternate with measurements in which the anchoring or mounting of the Mēfee is necessary.
Two exemplary embodiments of the measuring device according to the invention are shown in the drawing.
Fig. 1 shows in longitudinal section a dynamic extensometer with measuring foot blades for placing and clamping on the test piece by means of a clamping device,
FIG. 2 shows a view of the device according to FIG. 1 in direction a,
3 shows the side view of a measuring device of the same type, which is suitable for a fixed connection (cementing or screwing) with the test layer without a clamping device.
The extensometer has a frame which is formed by a web 1 and two laterally perpendicular parts (measuring foot lever) 2, 3. The measuring foot lever 3 is elastically connected to the web 1 by a resilient joint 4. The measuring foot lever 2, which is connected to the web 1 by a resilient joint 7 and is also designed as a housing, is provided with two measuring foot blades 6 at the bottom (FIG. 2). It bridges a larger part of the measuring range than the measuring foot lever 3.
The coils of an electro-magnetic plunger element 8 are arranged in the measuring foot lever 2 designed as a housing.
The rope anchor 9 of this element is passed through an opening in the wall of the housing and engages the measuring foot lever 3. The plunger is attached here by means of a nut 10. In addition, the plunger element, the coil body of which is denoted by 11, is designed in a manner known per se. It is therefore not necessary to describe the structure of the element in more detail at this point. The coil body 11 is inserted in an exchangeable manner by means of the threaded sleeve 12 in the housing above the Mēfūschmeiden 6. On the side of the measuring feet 6 there are contact disks 13 of the measuring element, which are isolated from one another by separating disks 14.
The contact disks 13 are used to fasten the line connections via which the measuring device is connected to a display device not shown in the drawing. The contact washers 13 and the insulating washers 14 are held on the spool by a nut 15. A trough 16 is used to attach a jig.
In the strain measuring device shown in Fig. 3, the measuring foot blades 5, 6 are replaced by support plates 5a, 6a for mounting or soldering the measuring device on the test sheet. The support plates 5a, 6a are elastically connected to the associated measuring foot levers 2, 3 by resilient joints 16, 17. This elastic connection prevents the frame from bending when the Mēf ¯en are firmly soldered or cemented on, the strain measurement.
The support plates 5a, 6a can also, if they are not to be connected to the test piece by cementing, e.g. B. be screwed onto the test piece surface. Such a screw connection device is shown, for example, on the Mēfūplatte 5a. The laterally extended support plate 5a is provided with a bore 18 which corresponds to a conical pin 19 fastened on the test body 20. The support plate is connected to the conical pin 19 by means of a viewing hood 21. The drawing shows the strain gauges in several magnifications, their natural length is about 20 mm.