Verfahren und Einrichtung zur lessung der bei Schraubenverbindungen auftretenden Kräfte.
Zur Messung der in Schrauben auftretenden KrÏfte wurde b. sher meist eine Methode angewandt, bei welcher die GasamtlÏngen änderu. ng der Sc. hra. ube mittels mikrometer ähnlicher Me¯gerÏte festgestellt wird. Die Beobachtung wechselnder Betriebskräfte ist bei Anwendung dieses Verfahrens äusserst schwierig, in den meisten FÏllen sogar unmöglich, da a. n Maschinen nur selten Anbringungsm¯glichkeiten f r derartige mikro- meterÏhnliche Me¯gerÏte vorhanden sind.
Solche Messungen bedingen zudem lang wierige Vorbereitungen der Schraube durch Anbringung von Messmarken usw.
Man hat a, uch schon versucht, durch An- setzen dynamischer Dehnungsmessgeräte die an Schraubensohäften während des Betriebes der verschraubten Teile auftretenden Wech selkräfte zu messen. Es wurde hierbei eine bestimmte Me¯strecke auf dem S ubenschaft durch Aufsetzen eines Dehnungsme¯gerätes mit zwei zueinander beweglichen Me¯f ¯en festgelegt und die LÏngenÏnderung dieser Strecke durch Vergr¯¯erung der Messfussbewegungen. auf elektrischem Wege sichtbar gemacht. Auch da-s Anbringen eines solchen dynamischen Me¯gerÏtes ist nicht immer m¯glich, da der dazu erforderliche Platz oft nichet zur Verfügung steht.
Ausserdem is. t die Durchführung von Messun- gen an. mehreren Stellen sehr zeitraubend, weil die zu messende Maschine mehrmals demontiertwerdenmuss.
Durch die Erfindung wird ein neues, Verfahren zur Messung der bei Schraubenverbin dungen auftretenden Kräfte gesc. ha. ffen, welches da/rin besteht, dass zwischen der Schraubenmutter und einem der zu verbin- denden Teile ein Glied eingeschaltet wird, welches. die in der Schraube auftretenden Kräfte a. uf diesen Teil überträgt, und dass , FormverÏnderungen dieses Gliedes ge messen werden und als Mass dieser Kräfte dienen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine nae. dem neuen Verfahren arbeitende Ein richtung zur Messung der bei Schrauben- verbin dungen auftretenden Kräfte.
Gemäss der Erfindung besteht die neue Einrichtung aus einer Druckhülse, die zwischen der Mutter des zu pr fenden Schraubenschaftes und einem der zu verbin- denden Teile eingeschaltet, ist und als Träger f r mindestens ein Me¯element dient. Die im Bolzenschaft der Schraube in der Zug- richtung auftretenden Kräfte können hierbei in einfacher Weise durch eine Mutter, die sich auf die Druckhülse abstützt, auf letztere übertragen werden.
Wenn man eine Zugmutter an Stelle einer normalen Mutter verwendet, so kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass trot. des zwischen muter und Auflage ein- geschalteten Gliedes keine längere Schraube f r die Messung erforderlich ist, sondern die Messungen an der vorhandenen Schraul) e nach Auswechslung der Mutter durchgeführt werden können ; dabei, werden die Federkonsta, nte der Schraube durch die Zugmutter und die Federkonstante der verspannten Teile durch die Druckh lse vergr¯¯ert.
Durch geeignete Ausbildung (Dimensionierung) von Zugmutter und Druckhülse können die Ver grösserungen beider Federkonstanten so gehalten werden, dass das Ergebnis der Messung den tatsächlichen Verhältnissen entspricht, so als ob weder Zugmutter noch Druckhülse eingesetzt worden wären. Mit der Zwischen- schaltung des Messgliedes braucht daher keine Änderung der Kraftverhältnisse gegen ber dem normalen Betrieb ohne da, s Glied verbunden zu sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens k¯nnen die Formveränderungen, insbesondere die LÏngenÏnderungen der Druckh lse mittels elektrischer Messelemente, vorzugsweise Tauchankerelemente, erfasst werden. Zweck- mässig ist eine solehe Ausbildung der neuen Einrichtung, bei der zwei Tauchankerelemente diametral an der Hülse angeordnet und abnehmbar mit ihr verbunden sind. Die Druekhülseka. nn für die Befestigung der Mess- elemente mit Leisten versehen sein, die am obern und untern Ende der Hülse bunda. rtige Ränder bilden können, welche mit dem H lsenkörper aus einem Stück bestehen.
Zweck mati, sind die Tauchankerelemente mit der Hülse einstelll) und lesbar verbunden und erzcngen bei Längenänderungen der Hülse durch Verschiebung der Tauchanker zu den in den MesseLementen sitzenden elektrischen Spulen unterschiedliche induktive Wirkungen, die über einen Verstärker sichtbar gemacht werden.
Vorteilhaft sind die elektri- schen Me¯elemente, deren Anfertigung stets den @ gr¯¯te Teil der Kosten eines Feinmess- gerätes ausmacht, abnehmbar ; dies ermög- licht es, Messungen a. n gänzlich a. nders di anensionierten Schrauben ohne wesentliche Zeit verlust, und kostspieligen Aufwand durchzufiihren, wenn mehrere Druckhüleen mit verschiedenen Abmessungen bereitgestellt sind, an deren bundartige RÏnder die Me¯elemente festgeklemmt bezw. die Tauchanker angeschraubt werden k¯nnen.
Ein und dieselbe Druckh lse kann hierbei entsprechend dem Durchmesser ihrer Bohrung in gewissen Grenzen durch Verwendung verschiedener Zugmuttern bei Messungen von unterschiedlichen Schrauben angesetzt werden.
Zum Zwecke des richtigen Anbringens der Messelemente an Druekhülsen verschie- dener Abmessung wird vorgeschlagen, an der Druckh lse AnschlÏge und Kennmarken anzubringen, die eine geeichte Lage der Me¯elemente anzeigen.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfü. hrungsform der erfindungsgemϯen Einrichtung dargestellt.
Die beiden Bauteile l, 2 sind durch einen Gewindebalzen 3 miteinander verbunden und sollen durch eine normale Mutter zusammengehalten werden.
Zur Messung der im Betrieb an dem Bolzenschaft 3 auftretenden Kräfte ist die normale Bolzenmutter abgenommen und an ihrer Stelle die Schraubenkraft-Me?einrichtung 4-12 aufgesetzt worden. Diese Einrichtung besteht aus einer Druckhülse 4 mit bundartigen RÏndern 5, 6, zwischen welchen zu beiden Seiten Tauehankerelemente 7, 8 an. geo, rdnet sind ; und zwar sind die Mess- spulen mit dem Bund 5 und die Anker der Elemente mit dem Bund 6 verbunden. Die Tauchankerelemente 7, 8 sind durch Ver schraubung 9, 10 l¯sbar mit den Bunden 5, 6 der Druckhülse 4 verbunden. Die Druekhülse 4 mit den bundartigen Rändern 5, 6 hat die Grundri?form eines langgezogenen Sechseckes.
Auf Grund dieser Form ist die Schraubenkraft-Me?einrichtung gut geeignet zum An setzen a. n versteckt oder versenkt liegenden Bolzen-und Sehraubenenden. Die Druck- hülse 4 weist a. n ihrem obe2n innern Rande eine Schulter11auf, in welfeihe sich die Zugmutte, 12, die mit dem Sohraubensehaft 3 verbunden ist, auflegt.
Zwischen der Schraubenmutter 12 und der Schraubena. uflage 2 ist eine Druckhülse 4 eingeschaltet, welche die im Betrieb am Schra. ubenschaft wirksam werdenden Wech- selkräfte aufnimmt. Die Formveränderungen dieses Gliedes, insbesondere seine Langen Ïnderungen, dienen als Ma? çder in der Schraube auftretenden Kräfte und werden mittels der Tauchankerelemente 7, 8, deren induktive Wirkungen ber eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Verstärker- anlage sichtbar gemacht werden, gemessen.
PATENTANSPR¯CHE :
I. Verfahren zur Messun, der bei Schrau- benverbin'dungenauftretendenKräfte,da- durch gekennzeichnet, da. zwischen der Schraubenmutte, und einem der zu verbindenden Teile ein Glied eingeschaltet wird, welches die in der Schraube auftretenden Kräfte auf diesen Teil üfberträgt, und dass die Formveränderungen dieses Gliedes gemessen werden und'alss Mass dieser Krätfte dienen.
Process and device for reducing the forces occurring in screw connections.
To measure the forces occurring in screws, b. Usually a method is used in which the gas main lengths change. ng the Sc. hra. ube is determined using a micrometer-like device. The observation of changing operating forces is extremely difficult when using this method, in most cases even impossible, since a. n machines only rarely have facilities for such micrometer-like devices available.
Such measurements also require tedious preparations for the screw by attaching measurement marks, etc.
Attempts have also been made to use dynamic strain gauges to measure the alternating forces that occur on screw shafts during operation of the screwed parts. Here, a certain length of the meter was determined on the sub shaft by placing a strain gauge with two mutually movable legs and the change in length of this distance by increasing the movements of the measuring feet. made visible by electrical means. It is also not always possible to attach such a dynamic device, since the space required for this is often not available.
In addition, is. t undertake measurements. several places very time-consuming because the machine to be measured has to be dismantled several times.
The invention provides a new method for measuring the forces occurring in screw connections gesc. ha. ffen, which consists in the fact that a link is switched on between the screw nut and one of the parts to be connected, which. the forces occurring in the screw a. This is transferred to this part, and that changes in shape of this member are measured and serve as a measure of these forces.
The invention also relates to a nae. A device working with the new process to measure the forces occurring in screw connections.
According to the invention, the new device consists of a pressure sleeve which is inserted between the nut of the screw shaft to be tested and one of the parts to be connected and which serves as a carrier for at least one element. The forces occurring in the bolt shank of the screw in the pulling direction can be transferred to the pressure sleeve in a simple manner by a nut which is supported on the pressure sleeve.
If you use a tension nut instead of a normal nut, it can be achieved in an advantageous manner that trot. of the link connected between the nut and the support, no longer screw is required for the measurement, but the measurements can be carried out on the existing screw after the nut has been replaced; The spring rate of the screw is increased by the tension nut and the spring rate of the clamped parts is increased by the pressure sleeve.
By suitably designing (dimensioning) the tension nut and pressure sleeve, the increases in both spring constants can be kept so that the result of the measurement corresponds to the actual conditions, as if neither the tension nut nor the pressure sleeve had been used. With the interposition of the measuring element, there is therefore no need to change the force ratios compared with normal operation without the element being connected.
In a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, the changes in shape, in particular the changes in length of the pressure sleeve, can be recorded by means of electrical measuring elements, preferably plunger elements. A design of the new device in which two plunger elements are arranged diametrically on the sleeve and detachably connected to it is expedient. The Druekhülseka. nn be provided with strips for fastening the measuring elements, which are bunda at the upper and lower end of the sleeve. Can form red edges, which are made of one piece with the sleeve body.
Purpose mati, the plunger elements are adjustable and legible connected to the sleeve and, when the length of the sleeve changes, induce different inductive effects by moving the plunger to the electrical coils in the measuring elements, which are made visible via an amplifier.
The electrical elements, the manufacture of which always accounts for the largest part of the cost of a precision measuring device, are advantageously removable; this enables measurements a. n completely a. Changing the dimensioned screws without losing significant time and costly effort if several pressure sleeves with different dimensions are provided, on whose collar-like edges the elements are clamped or clamped. the plunger anchors can be screwed on.
One and the same pressure sleeve can be attached within certain limits according to the diameter of its bore by using different tension nuts when measuring different screws.
For the purpose of correctly attaching the measuring elements to pressure sleeves of different dimensions, it is proposed to attach stops and identification marks to the pressure sleeve, which indicate a calibrated position of the measuring elements.
On the drawing is an example of execution. Hearing form of the inventive device shown.
The two components 1, 2 are connected to one another by a threaded bolt 3 and are to be held together by a normal nut.
To measure the forces occurring on the bolt shank 3 during operation, the normal bolt nut has been removed and the screw force measuring device 4-12 has been put in place. This device consists of a pressure sleeve 4 with collar-like edges 5, 6, between which rope anchor elements 7, 8 on both sides. are geo, rdnet; The measuring coils are connected to the collar 5 and the armatures of the elements are connected to the collar 6. The plunger elements 7, 8 are releasably connected to the collars 5, 6 of the pressure sleeve 4 by means of screw connections 9, 10. The pressure sleeve 4 with the collar-like edges 5, 6 has the basic shape of an elongated hexagon.
Due to this shape, the screw force measuring device is well suited for setting a. n hidden or recessed bolt and very hood ends. The pressure sleeve 4 has a. In its upper inner edge there is a shoulder 11, in which the tension nut 12, which is connected to the screw shaft 3, rests.
Between the screw nut 12 and the screw a. uflage 2, a pressure sleeve 4 is switched on, which is used in operation on the screw. absorbs effective interactions. The changes in shape of this link, in particular its length changes, serve as a measure. The forces occurring in the screw and are measured by means of the plunger elements 7, 8, the inductive effects of which are made visible via an amplifier system not shown in the drawing.
PATENT CLAIMS:
I. Method for measuring the forces occurring in screw connections, characterized in that. between the screw nut and one of the parts to be connected a member is switched on, which transfers the forces occurring in the screw to this part, and that the changes in shape of this member are measured and serve as a measure of these forces.