CH397278A

CH397278A - Verfahren und Vorrichtung zur Ausmessung Hertzscher Flächen

Info

Publication number: CH397278A
Application number: CH114063A
Authority: CH
Inventors: Willi Dipl Ing Kirchner; Heinz Dipl Ing Korrenn
Original assignee: Kugelfischer G Schaefer & Co
Priority date: 1962-02-01
Filing date: 1963-01-30
Publication date: 1965-08-15
Also published as: GB962202A; DE1259119B; US3214968A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ausmessung Hertzscher Flächen
Werden zwei Körper aneinandergedrückt, von welchen wenigstens einer eine gewölbte Oberfläche aufweist, so tritt eine Berührung in einer meist ellip tischen Druckfläche ein. Derartige Flächen werden als Hertzsche Flächen bezeichnet. Die von Hertz dafür aufgestellten Formeln gelten unter den Annahmen, dass die Abmessungen der Druckfläche sehr klein im Vergleich zu den Abmessungen cter beiden Körper sind, dass die Elastizitätsgrenze nicht überschritten wird und dass in den Druckflächen nur Druckspannungen und keine Schubspannungen auftreten.

Um die Jahrhundertwende traten zum erstenmal auf Grund von Härtemessungen mit Zylindern und Kugeln Zweifel an der Richtigkeit der Hertzschen Formeln auf. Es hat seither nicht an Versuchen gefehlt, durch theoretische Überlegungen Korrekturen der Formeln vorzunehmen. Man hat aber nur selten versucht, auf experimentellem Wege Unterlagen über Form und Abmessung Hertzscher Druckflächen zu erhalten. Lediglich die Annäherung zweier gegeneinander gedrückter Körper unter Last wurde näher untersucht. Hierdurch lassen sich aber keine Informationen über die Druckflächen selbst gewinnen.

Eine genaue Kenntnis von Form und Abmessung der Druckflächen bringt aber wertvolle Erkenntnisse über den Spannungszustand in den Randzonen der gegeneinandergedrückten Körper sowie über die Materialeigenschaften. Da die Hertzschen Flächen nur im elastischen Bereich definiert sind, sie also nur während der Berührung zweier aneinandergedrückter Körper existieren, können sie auch nur während dieses Zeitraumes gemessen werden.

Erfindungsgemäss wird dieses Messproblem durch ein Verfahren zur Ausmessung Hertzscher Flächen zweier aneinandergedrückter Körper gelöst, bei welchen die Messung der den beiden Körpern gemeinsamen Druckfläche punktweise und unter Belastung erfolgt, wobei als Bezugssystem die Oberfläche des einen Körpers in unbelastetem Zustand dient
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann eine Vorrichtung dienen, bei welcher mindestens einer der beiden Körper an der Berührungsstelle mit feinen Bohrungen versehen ist, in denen Messstifte beweglich angeordnet sind, deren durch den Prüfkörper während der elastischen Verformung bewirkte Verschiebung stark vergrössert auf einem Anzeigegerät sichtbar gemacht wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Messstifte über Hebel auf Düsen pneumatischer Messkreise einwirken.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Anzeigegeräte Flüssigkeitsmanometer verwendet werden. Ferner können die beiden aneinandergedrückten Körper senkrecht zur Andruckrichtung und messbar gegeneinander verschiebbar sein.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel für die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Vorrichtung schematisch in zwei aufeinander senkrecht sbehenden vertikalen Schnittflächen gezeigt ist.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um den Belastungsfall einer Zylinderrolle gegen eine Ebene.

Für zahlreiche andere Berührungsfälle können ohne Schwierigkeiten entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens entworfen werden.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist auf einer Grundplatte 1 die Prüfplatte 2 befestigt, die an ihrer Oberseite 3 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sieben zur Oberfläche senkrecht verlaufende, sehr feine Bohrungen 4 bis 10 aufweist In Fig. 1 ist nur die Bohrung 7 dargestellt. Jede Bohrung mündet in je einen in die Unterseite 11 der Prüfplatte 2 eingearbeiteten Schlitz 12. In jeder der feinen Bohrungen 4 bis 10 ist ein beweglicher Messstift 13 angeordnet, der auf einen im Schlitz 12 mit tels Blattfeder 15 drehbar gelagerten Messhebel 14 einwirkt. Das vordere Ende 16 jedes Messhebels 14 steuert den wirksamen Querschnitt einer in der Prüfplatte 2 befestigten Messdüse 17, so dass in dem pneumatischen System 18 in bekannter Weise Druckunterschiede entstehen, die von dem Manometer 19 angezeigt werden.

Aus Gründen der besseren Üb er- sichtlichkeit wurde nur ein Messhebei 14 dargestellt.

Es ist zweckmässig, als Manometer Flüssigkeftsmano meter zu verwenden, da durch deren senkrechte, gerade Skalen eine besonders anschauliche Anzeige vermittelt wird. Auf der Oberseite 3 der Prüfplatte 2 liegt der Prüfkörper 20, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zylinderrolle, dessen Lage durch die messbar einstellbaren Anschläge 21 und 22 fixiert ist. Im Normalfall liegt der Prüfkörper so, dass seine Mantellinie 23 genau mit der Verbindungslinie der feinen Bohrungen 4 bis 10 zusammenfällt und alle Messstifte den Prüfkörper 20 berühren. Die ganze Vorrichtung steht unter einer mit verstellbaren Belastungen arbeitenden Presse, deren Beia- stungszylinder bei 24 und deren Auflagetisch bei 25 schematisch dargestellt ist.

Zur Durchführung der Messung wird auf der Oberseite 3 der Prüfplatte 2 ein Endmass angesprengt, und alle Manometer werden durch Verschiebung der Messdüsen auf Null gestellt. Dann wird an Stelle des Endmasses der Prüfkörper 20 aufgelegt und die gewünschte Last zur Wirkung gebracht. Der Prüfkörper 20 drückt sich unter elastischer Verformung in die Oberseite 3 der Prüfplatte 2 ein, die Messstifte 13 werden nach unten verschoben und der Betrag der Verschiebung wird an den Manometern 19 angezeigt. Bei Verwendung von Flüssigkeibsmano- metern erhält man in anschaulicher Weise einen Profüschnitt durch die Hertzsche Fläche.

Die Verschiebung des Prüfkörpers 20 durch den messbar verstellbaren Anschlag 21 ermöglicht die Aufnahme weiterer zueinander paralleler Profilschn, itte. Durch Verschieben des Prüfkörpers 20 in axialer Richtung können auch die Auswirlrung aussermittiger Lastangriffe auf Abmessung und Form der Hertzschen Fläche untersucht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Ausmessung Hertzscher Flächen zweier aneinandergedrückter Körper, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der den beiden Körpern (2, 20) gemeinsamen Druckfläche punktweise und unter Belastung erfolgt, wobei als Bezugssystem die Oberfläche (3) des einen Körpers (2) in unbelastetem Zustand dient.

II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Körper (2) an der Berührungsstelle mit feinen Bohrungen (4 bis 10) versehen ist, in denen Messstifte (13) beweglich angeordnet sind, deren durch den Prüfkörper (20) während der elastischen Verformung bewirkte Verschiebung stark vergrössert auf einem Anzeigegerät (19) sichtbar gemacht wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstifte (13) über Hebel (14) auf Düsen (17) pneumatischer Messkreise (18) einwirken.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anzeigegeräte (19) Flüssigkeitsmanometer vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aneinandergedrückten Körper (2, 20) senkrecht zur Andruckrichtung und messbar gegeneinander verschiebbar sind.