DE102009057991B4

DE102009057991B4 - Device for measuring bending moments

Info

Publication number: DE102009057991B4
Application number: DE200910057991
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2029-12-12
Also published as: DE102009057991A1

Abstract

Vorrichtung zur Messung von Biegemomenten an Serienbauteilen dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßstab (1) mit mindesten drei Haltestäben (2) auf einem Basisträger (3) befestigt ist, der seinerseits mit dem Serienbauteil (5) formschlüssig verbunden ist, wobei der Meßstab (1) sich außerhalb des Serienbauteils (5) befindet, parallel zu dessen Längsachse ausgerichtet ist, auf seiner Ober- und Unterseite Dehnungsmesser (4) aufweist, und die senkrecht stehenden Haltestäbe (2) horizontale Verschiebungen zwischen dem Meßstab (1) und dem Basisträger (3) in Längsrichtung des Serienbauteils (5) erlauben, aber steif in dessen Querrichtung gestaltet sind.Device for measuring bending moments on series components, characterized in that a measuring rod (1) with at least three holding rods (2) is attached to a base support (3) which in turn is positively connected to the series component (5), the measuring rod (1) is located outside of the series component (5), is aligned parallel to its longitudinal axis, has strain gauges (4) on its top and bottom, and the vertical holding rods (2) horizontal displacements between the measuring rod (1) and the base support (3) allow in the longitudinal direction of the series component (5), but are designed to be rigid in the transverse direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Biegemomenten an Serienbauteilen.The invention relates to a device for measuring bending moments on series components.

Bekannt sind Vorrichtungen zur Messung von Biegemomenten an trägerartigen Bauteilen aller Art, bei denen in der Zug- und Druckzone Dehnungen gemessen werden, die sich anschließend auf bekannte Art in die gesuchten Biegemomente umrechnen lassen, Die Messung der Dehnungen erfolgt nach dem Stand der Technik mit Dehnmeßstreifen oder optischen Glasfasersensoren, die auf die Oberfläche des Bauteils oder bei bewehrten Betonbauteilen auch auf die im Beton befindliche Bewehrung geklebt werden.Devices are known for measuring bending moments on carrier-like components of all kinds in which strains are measured in the tensile and compressive zone, which can then be converted in a known manner in the desired bending moments, the measurement of strains made according to the prior art with strain gauges or optical glass fiber sensors, which are glued to the surface of the component or, in the case of reinforced concrete components, also to the reinforcement located in the concrete.

Als nachteilig ist bei diesen bekannten Ausführungsarten der Biegemomentenmessung anzusehen, daß die Dehnungsmessvorrichtungen auf jedes der zu prüfenden Bauteile aufgeklebt werden müssen und eine Wiederverwendung nicht möglich ist. Die eingebauten Dehnmeßstreifen sind außerdem empfindlich gegen Feuchtigkeit und müssen gegen mechanische Beschädigung geschützt werden. Der Einbau der Meßvorrichtungen ist damit vor allem bei Serienprüfungen zeitaufwendig und kostenträchtig.A disadvantage is considered in these known embodiments of the bending moment measurement that the strain gauges must be glued to each of the components to be tested and reuse is not possible. The built-in strain gauges are also sensitive to moisture and must be protected against mechanical damage. The installation of the measuring devices is therefore time consuming and costly, especially in series tests.

Bekannt ist weiterhin eine Vorrichtung gemäß DE 10 2005 036 927 A1 zur Messung von Längs- und Querdehnungen an metallischen Werkstoffproben in Form von Stäben. Die Meßgeräte bestehen aus einem oder mehreren hufeisenförmig gebogenen Bügeln, die an ihren beiden Enden mit der Probe verbunden sind. Geometrische Änderungen der Probe erzeugen somit auch geometrische Änderungen in den Bügeln, deren Randdehnungen über Dehnmeßsstreifen erfaßt werden. Die Anwendung dieses Gerätes ist jedoch auf die Prüfung von Werkstoffproben mit geringen Abmessungen beschränkt. Außerdem ist eine Messung von Biegemomenten nicht vorgesehen.Also known is a device according to DE 10 2005 036 927 A1 for measuring longitudinal and transverse strains on metallic material samples in the form of rods. The gauges consist of one or more horseshoe-shaped bent brackets, which are connected at both ends with the sample. Geometric changes of the sample thus also produce geometric changes in the temples whose marginal expansions are detected by strain gauges. However, the use of this device is limited to the testing of small-sized material samples. In addition, a measurement of bending moments is not provided.

In der WO 97/04 289 A1 wird ein Meßgerät vorgeschlagen, mit dem in zwei Punkten eines Lkw-Kranauslegers die Randdehnungen erfaßt werden, aus denen dann auf bekannte Weise zwei Biegemomente und daraus die Kranlast bestimmt werden. Das Meßgerät selbst besteht aus einer stabförmigen Meßplatte, die an den Enden and mittig, also in drei Punkten längs des Auslegers, formschlüssig mit dem Ausleger verbunden ist. Ausnehmungen in der Platte erleichtern die Längsverformung in jeder Plattenhälfte. Damit können in jeder Hälfte der Meßplatte die Dehnungen über Dehnmeßstreifen erfaßt werden. Wegen der formschlüssigen Verbindung von Meßplatte und Kranausleger, die durch paßgenaue Schraubverbindungen erfolgt, ist diese Vorrichtung allerdings für die Prüfung von Serienbauteilen wenig geeignet.In the WO 97/04 289 A1 a measuring device is proposed with which the edge strains are detected in two points of a truck crane jib, from which then two bending moments and therefrom the crane load are determined in a known manner. The measuring device itself consists of a rod-shaped measuring plate, which is connected at the ends and centrally, so in three points along the boom, positively connected to the boom. Recesses in the plate facilitate longitudinal deformation in each plate half. Thus, in each half of the measuring plate, the strains can be detected via strain gauges. Because of the positive connection of measuring plate and crane boom, which is done by precisely fitting screw, but this device is not very suitable for the testing of serial components.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die oben beschriebenen Nachteile der bekannter Meßvorrichtungen mit Hilfe einer verbesserten Vorrichtung zu vermeiden.The object of the present invention is therefore to avoid the above-described disadvantages of the known measuring devices with the aid of an improved device.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Vorrichtung gelöst.The object is achieved by the device described in the claims.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die im Bauteil vorhandene Krümmung infolge des Biegemomentes auf einen außerhalb des Bauteils liegenden Meßstab zu übertragen und damit eine vom Bauteil unabhängige und umsetzbare Meßvorrichtung zu schaffen.The invention is based on the idea of transmitting the curvature present in the component as a result of the bending moment to a measuring rod located outside the component and thus to create a measuring device which is independent of the component and can be converted.

Mit den in der Beschreibung dargestellten Haltestäben, die die Krümmung des Bauteils direkt auf den Meßstab übertragen, läßt sich dieses Prinzip ohne großen Aufwand verwirklichen.With the support rods shown in the description, which transmit the curvature of the component directly to the dipstick, this principle can be realized without much effort.

Notwendig ist allerdings, daß die Haltestäbe über einen geeigneten Basisträger formschlüssig mit dem Bauteil verbunden sind und damit die Krümmung des Bauteils unter der Prüflast sich m Meßstab wiederfindet. Notwendig ist weiterhin, daß die Haltestäbe die Übertragung von Längsdehnungen aus dem Serienbauteil auf den Meßstab verhindern.It is necessary, however, that the support rods are positively connected via a suitable base support with the component and thus the curvature of the component under the test load is found again m dipstick. It is further necessary that the support rods prevent the transmission of longitudinal strains from the series component to the dipstick.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichrung bestehen darin, daß

• die einmal geschaffene Vorrichtung beliebig oft umgesetzt und damit eine Serienprüfung schnell und kostengünstig durchgeführt werden kann.
• eine Messung der Biegemomente sowohl in einer Werksprüfung zur Qualitätskontrolle als auch später an der Verwendungsstelle zu Kontrollzwecken auf einfache Weise möglich ist.

The advantages of Vorrichrung invention are that

• The device once created as many times implemented and thus a series test can be performed quickly and inexpensively.
• A measurement of the bending moments in a factory test for quality control as well as later at the point of use for control purposes is easily possible.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.Further details of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1: die Ansicht der erfindungsgemäßen auf der Oberseite eines Serienbauteils befestigten Vorrichtung. 1 : The view of the device according to the invention mounted on the top of a series component.

2: einen Querschnitt der erfindungsgemäßen auf dem Serienbauteil befestigten Vorrichtung. 2 : a cross section of the device according to the invention mounted on the serial component.

3: die Ansicht der erfindungsgemäßen neben dem Serienbauteil befestigten Vorrichtung. 3 : the view of the device according to the invention attached in addition to the serial component.

4: einen Querschnitt der erfindungsgemäßen neben dem Serienbauteil befestigten Vorrichtung. 4 : a cross section of the device according to the invention attached in addition to the serial component.

Die in 1 und 2 dargestellte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt einen auf der Oberseite eines Serienbauteils 5 angeordneten Meßstab 1 mit den Dehnungsmessern 4 und vier Haltestäben 2, die ihrerseits mit dem Basistäger 3 verbunden sind Die Haltestäbe 2 stehen immer senkrecht, um die Biegekrümmung des Serienbauteils 5 unter den vertikal wirkenden Prüfkräften 7 mechanisch auf den Meßstab 1 zu übertragen. Die Haltestäbe 2 sind außerdem möglichst biegsam in Längsrichtung des Serienbauteils 5 ausgebildet, um eine Übertragung von Längsdehnungen infolge Biegung oder Temperatur aus dem Serienbauteil 5 auf den Meßstab 1 weitgehend auszuschließen. Anstelle der biegsamen Haltestäbe 2 können auch längsverschiebliche Lager verwendet werden, die eine Längsbewegung zwischen dem Meßstab 1 und den Haltestäben 2 ermöglichen. In Querrichtung des Serienbauteils 5 hingegen sollten die Haltestäbe 2 möglichst steif gestaltet sein, um den Meßstab 1 gegen Verschiebungen zu sichern.In the 1 and 2 illustrated embodiment of the device according to the invention shows a on top of a series component 5 arranged dipstick 1 with the strain gauges 4 and four support rods 2 , in turn, with the base carrier 3 connected are the support rods 2 are always perpendicular to the bending curvature of the series component 5 under the vertical acting test forces 7 mechanically on the dipstick 1 transferred to. The support rods 2 are also as flexible as possible in the longitudinal direction of the series component 5 formed to a transmission of longitudinal expansion due to bending or temperature from the series component 5 on the dipstick 1 largely excluded. Instead of the flexible support rods 2 also longitudinally displaceable bearings can be used, the longitudinal movement between the dipstick 1 and the support rods 2 enable. In the transverse direction of the series component 5 however, the holding rods should 2 be as stiff as possible to the dipstick 1 to secure against displacement.

Um die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst einfach von einem Serienbauteil 5 zum anderen umzusetzen, werden alle Teile 1 bis 4 zu einer einstückigen Vorrichtung zusammengefaßt.To the device according to the invention as simple as possible from a series component 5 to implement the other, all parts become 1 to 4 combined to form a one-piece device.

In 1 und 2 ist als Serienbauteil 5 beispielhaft eine Betonschwelle für Eisenbahngleise dargestellt, die als Serienbauteil 5 in großen Stückzahlen und in gleicher Ausführung verwendet wird. Im Prüfstand des Herstellwerkes liegen die Schwellen auf den äußeren Auflagern 6 und werden über zwei Prüfkräfte 7 auf Biegung beansprucht. Das Biegemoment in Schwellenmitte wird dann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf den Meßquerschnitt aufliegt, ermittelt. Der Basisträger 3 muß dabei mit dem Serienbauteil 5 form- und kraftschlüssig über Schrauben, Klemmen oder andere Befestigungsarten verbunden sein.In 1 and 2 is as a serial component 5 exemplified a concrete threshold for railway tracks, as a series component 5 used in large quantities and in the same execution. In the test bench of the manufacturing plant, the thresholds are on the outer supports 6 and will have two test forces 7 stressed on bending. The bending moment in threshold center is then determined with the aid of the device according to the invention, which rests on the measuring cross section. The basic carrier 3 must with the serial part 5 be positively and non-positively connected via screws, clamps or other types of fastening.

Die Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt in der Weise, daß das Serienbauteil 5 im Prüfstand stufenweise mit bekannten Biegemomenten belastet wird und diese mit den zugehörigen Meßimpulsen der Dehnungsmesser 4 in Beziehung gesetzt werden. Diese Kalibrierung gilt natürlich nur für den untersuchten Typ einer Betonschwelle.The calibration of the device according to the invention is carried out in such a way that the series component 5 in the test bench is gradually loaded with known bending moments and this with the associated measuring pulses of the strain gauges 4 be related. Of course, this calibration only applies to the type of concrete sleepers examined.

3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem aus Platzgründen neben dem Serienbauteil 5 angeordneten Meßstab 1. Der Basisträger 3 muß in diesem Fall seitlich verbreitert werden, um die Krümmung des Serienbauteils 5 über die Haltestäbe 2 auf den Meßstab 1 zu übertragen. 3 and 4 show a further embodiment of the device according to the invention with a space reasons in addition to the series component 5 arranged dipstick 1 , The basic carrier 3 must be widened laterally in this case to the curvature of the series component 5 over the support rods 2 on the dipstick 1 transferred to.

Um bei Messungen im Betriebsgleis den Platz für die auf der Betonschwelle montierten Schiene freizuhalten, wird der Basisträger 3 in zwei Teile aufgelöst, die unabhängig voneinander mit der Betonschwelle verbunden werden. Der Meßträger 1 läuft unter der Schiene durch und erhält damit die Krümmung des Serienbauteils 5 im Meßquerschnitt unter der Schiene. Die Vorrichtung bildet während der Messung ein einstückiges Element, kann aber beim Umsetzen wegen der einfacheren Handhabung in zwei Teile zerlegt werden.In order to keep clear the space for the rail mounted on the concrete sleeper during measurements in the service track, the base carrier becomes 3 dissolved into two parts, which are connected independently to the concrete sleepers. The measuring carrier 1 runs under the rail and thus preserves the curvature of the series component 5 in the measuring cross section under the rail. The device forms a one-piece element during measurement, but can be split into two parts during transfer for ease of handling.

Claims

Device for measuring bending moments on serial components, characterized in that a dipstick ( 1 ) with at least three support rods ( 2 ) on a basic carrier ( 3 ), which in turn is connected to the serial component ( 5 ) is positively connected, wherein the dipstick ( 1 ) outside the series component ( 5 ), is aligned parallel to its longitudinal axis, on its top and bottom strain gauges ( 4 ), and the vertical support rods ( 2 ) horizontal displacements between the dipstick ( 1 ) and the base ( 3 ) in the longitudinal direction of the series component ( 5 ), but are rigid in the transverse direction.

Device according to claim 1, characterized in that the holding rods ( 2 ) flexible in the longitudinal direction of the series component ( 5 ) are formed.

Device according to claim 1, characterized in that the dipstick ( 1 ) via a displaceable in its longitudinal direction support with the support rods ( 2 ) connected is.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the dipstick ( 1 ) with the support rods ( 2 ) and the base ( 3 ) forms an integral element.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the dipstick ( 1 ) with four support rods ( 2 ) and a centrally interrupted base carrier ( 3 ) to the middle of the dipstick ( 1 ) forms a symmetrical, one-piece element.

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the one-piece element at any point of the series component ( 5 ) with the outer component supports ( 6 ) and a test load ( 7 ) is placed.