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Verfahren zum Messen, Anzeigen und Überwachen von einander überlagerten
Biege- und Zug- bzw. Druckbeanspruchungen in säulenförmigen Maschinenteilen.
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Gegenstand der Erfindung ist .ine meßtechnische Bestimmung der größten
mechanischen Gesamtspannung. die in einen säulenförmigen Maschinenteil auftritt,
wenn dieses Maschinenteil sowohl durch ein Biegemoment un eine beliebige, während
des Meßvorganges veränderliohe Querschnittsachse als auch durch ein. Zug- oder Druckspannung
belastet wird.
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Derartige kombinierte Beanspruchungen treten bei Anlagen des Maschinenbaues
insbesondere in den Slulen von Schmiedepressen, besonder an Zweisäulen-Schmiedepressen
alt diagonal zueinander angeordneten Säulen, auf. Das kommt dadurch, daß es beim
Schmiedeprozeß unvermeidbar ist, daß das Schmiedestück auch außerhalb der Mitte
der-beide Säulenmittelpunkte miteinander verbindenden-Diagon l ; bearbeitet wird.
Die Verlagerung des Schmiedepunktes kann sowohl in Richtung der Diagonalen als auch
seitlich dazu außermittig erfolgen. Das ist beispielsweise dann erforderlich, wenn
das @ehmiedestück seiner Größe und Pori nach ein außermittiges Versetzen des Schmiedewerkzeuges
verlangt, da sonst ein Bearbeiten des Schmiedestückes unmöglich ist. Diese außermittige
verlagerung des Schmiedepunktes hat in den Säulen der Schmiedepresse außer den auftretenden
Zugbeanspruchungen sich diesen überlagernde Biegemomente und daraus resultierende
Biegebeanspruchungen zur Folge, wodurch die beiden
Säulen einer
unterschiedlich großen Gesamtbeanspruchung ausgesetzt sind. Je Meh Größe der Außermittigkeit
des Schmiedepunktes ist es aber durchaus möglich, daß eine der Säulen oder auch
beide Säulen über die zulässige Gesamtbeanspruchung hinaus belastet werden, was
zur Beeinträchtigung der Schmiedepresse führen kann, indem eine der Säulen reißt
oder im Vorstandium ein. bleibende Verformung der Säule und damit Schäden an den
Laufholmführungen auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die beim Schmiedeprozeß jeweils in den
Säulen auftretenden Gesamtbeanspruchungen zu messen, anzuseigen und zu überwachen,
ul derartige Schäden an den Schmiedepressen au vermeiden.
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Die Erfindung geht davon aus, daß es bekannt ist, reine Zur oder Druckspannungen
mittels in Brückenschaltung angeordneter Dehnungsmeßstreifen und ebenfalls reine
Biegespannungen mittels in Brückenschaltung angeordneter Dehnungsmeßstreifen zu
messen. Dabei werden die Zug- und Druckspannungen sowohl mittels einer Trägerfrequens
all aush mittels einer Gleichspannung in entsprechende elektrische Signale umgewandelt.
Auch die Memsung reiner Biegespannungen ist sowohl mittels einer rägerfrequens als
auch mittels einer Gleichspannung bekannt. Dabei wird die Biegespannungn allerdings
nur auf eine Biegeachse bezogen in ein elektrisches Signal umgewandelt, in dem die
Meßstellen in der vorbekannten Biegeachse angeordnet werden.
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Die Erfindung g@@t von der Tat@@che aus, daß die an einer Stelle
xe eines säulenförmigen, zylindrischen Nauteiles vorbandene Verteilung
der
in Längsrichtung x liegenden Normalspannung 6> als Überlagerung einer Uber den
Querschnitt konstanten Zug- oder Druckspannung #xN infolge einer Längskraft N und
einer veränderlichen Biegespannung infolge eines Biegemowentes M aufgefaßt werden
kann. Charakterisiert man die Biegespannung durch einen Biegemomentenvektor ###,
so kann bei den anstehenden Anwendungsfällen dieser Biegemomentenvektor bezüglich
zweier senkrecht aufeinanderstehender, in der Querschnittsebene liegender Achsen
y und z eine beliebige Lage annehmen (vgl. Fig. 7). Die gesuchte größte Gesamtspannung
im Querschnitt xo ist dem Betrage nacht
wobei W = Widerstandsmoment des säulenförmigen Bauteils #xN = Zug- oder Druckspannung
### = in der Querschnittsebene liegender Biegemomentenvektor, bezogen auf die Stelle
xo.
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#xmax ist die größte, in der Säule überhaupt auftretende Spannung,
wenn die stelle x0 so gewählt wird, daß an ihr die Funktion ###(x) ein Maximum hat.
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Den Vektor t in Gleichung (1) kann man zerlegen in zwei Komponenten
Ny und Mz in Richtung der y- und z-Achsen. Nach desi Superpositionsprinzip kann
man die Spannungsverteilung im Querschnitt xo nunmehr auch schreiben als:
Die in den Randfasern des kreisförmigen Querschnittes alt des Radius
b vorliegenden Biegespannungen
(3) wobei W das Widerstandsmoment des Säulenquerschnittes ist lassen sich durch
Dehnungsmeßstreifensysteme, die an den Schnittpunkten der y- und z-Achsen alt dem
Querschnittsumfang fest angebracht werden. meßtechnisch leicht bestimmen. Dagegen
ist es nicht möglich, ein Dehnungsmeßstreifensystem immer genau an der durch die
wechselnde Richtung des Vektors E gegebenen Stelle maximaler Beanspruchung anzuordnen.
Wegen der aus Fig. 7 leicht ablesbaren Beziehung:
und wegen (1) und (3) kann Man schreiben:
Da die durch ### erzeugt. Biegespannung sowohl als Zug- und als Druckspannung auftritt
kann #xmax eine Zug- oder Druckspannung @ein, je nachdem ob @@@ eine Zug- oder Druckspannung
ist. Fun Überwachungszwecke genUgt die betragzmäßige Ermittlung der maximalen Spannung.
Aufbauend auf diese aus der Festigkeitslehre bekannten Tat. sachen besteht die Erfindung
in den Yerfahrn, diese zusammengesetsten mechanischen Spannungen dem Betrage und
der Lage nach zu ermittein, anzuzeigen und zur Überwachung der Maschinenteile hinsichtlich
einer
Uberlastung zu verwenden.
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Durch zwei am Umfang eines säulenförmigen Körpers in einer senkrecht
zu dessen Längsachse angeordneten Schnittebene, wie in der Fig. 3 dargestellt, fest
angebrachte Dehnungsmeßstreifensysteme, die paarweise einander gegenüberliegend
in zwei um 900 zueinander durch die Längsachse verlaufenden Achsen liegen, können
die Spannungen #xM und #xM# bestimmt werden. Ebenso kann die Zug- oder Druckspannung
durch ein weiteres, an beliebiger Stelle am Umfang der Säule angebrachtes, entsprechend
geschaltetes Dehnungsmeßstreifensystem gemessen werden. Die gesuchte größte Gesamtspannung
#xmax kann dann durch eine elektronische Rechenschaltung ermittelt werden.
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Schaltungen zur Lösung der Gleichung (4) sind in der Analogreot-ne
technik bekannt. Im Vergleich zu dem Gesamtaufwand der Überwachungsanlage sind die
Schaltungen zur Berechnung des Wurzelausdruckes jedoch relativ aufwendig. Für den
sehr häufig vorkommenden Fall, daß die Größen #xM# und #xM# mit Hilfe von Trägerfrequenzmeßbrücken
gessen werden, gibt es erfindungsgemäß ein besonders einfaches Verfahren zum Lösen
der Gleichung (4).
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BetraChtet man die in zwei Trägerfrequenzmeßbrücken beim Messen der
Größen b und & anatehenden Signale, so so haben diese die Foris
wobei #/2# die Trägerfrequenz ist. Es ist nun möglich, die beiden
Trägerfrequenzmeßbrücken zum Messen der Größen #xM# und # so zu synchronisieren,
daß die beiden Träger gegeneinander eine Phasenverschiebung von 900 haben; dann
ist
Addiert man die beiden, den Spannungen #xM# und #xM# entsprechenden elektrischen
Größen in der Gleichung (6) zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch gewöhnliche spannungsaddition,
so ergibt sich wegen
ein elektrisches Signal, welches nach Demdulation gerade der gesuchten iaxialen
Biegespannung
entspricht.
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Die weitere Addition der Größe #@N@ nach Gleichung (4) erfolgt alt
den bekannten Hilfsmitteln der Analogrechentechnik.
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Da es sich insbesondere bei Schmiedepressen ul deren Säulen mit kreisförmigem
Querschnitt handelt, an welchen diese Messungen und Überwachungen bezüglich der
Gesamtbelastung durchgeführt werden sollen, ist die rechnerische Ableitung auf Säulen
mit kreisförmigem Querschnitt bezogen worden. Sinngemäß können nach der Methode
jedoch auch Belastungen an säulenförmigen Maschinenteilen alt quadratischem oder
rechteckigem Querschnitt gemessen, angezeigt und zur Überwachung der Maschine herangezogen
werden.
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Zur Ldsung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, am Umfang einer
quer zur Längsachse der säulenförmigen Maschinenteile verlaufenden Schnittebene,
die an der Stelle des maximalen Biegemomentes ###(x) liegt, Meßpunkte paarweise
einander gegenüberliegend und um 900 gegeneinander versetzt anzuordnen. Mittels
dieser MeB-punktpaare wird aus zwei in Säulenlängsrichtung x wirkenden Biegespannungskomponenten
und #xM# worin #xM auf die y-Aahse als Biegeachse und #xM# auf die z-Achse als Biegeachse
bezogen ist, die grßte Biegespannung #bmax dem Betrage nach aus der Formel
errechnet. Die größte mechanische aesamtspannung #xmax ergibt sich dann dem Betrage
nach rechnerisch aus der Summe der größten Gesamtbiegespannung #bmax und der Zug-
bzw.
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Druckspannung #xN.
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Der Vorteil der Ermittlung der größten mechanischen Gesamtspannung
#xmax in den Säulen einer Schmiedepresse, insbesondere einer Zweisäulenschmiedepresse,
ist der, daß damit von dem Steuermann direkt abgelesen werden kann, wie hoch die
Säulen belin Schmiedeprozeß bereits belastet werden und welche Reserve noch vorhanden
ist, um die zulässige Gesamtbelastung #@max@@@ der Säulen voll auszunutzen. Damit
ist vor allem die Gefahr der Überlastung der Säulen nd deren Reißen oder blelbendes
Verformen als Folge einer Überlastung ausgeschlossen.
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Als weitere Ergänzung des Verfahrens wird die Lage der größten Gesamtbiegespannung
#@max auf dem Umfang der zylindrischen Säule aus der Beziehung @@ 1 errechnet, wobei
die Verbindungslinien von
je zwei einander am Umfang gegenUberliegenden
Meßpunkten eines jeden Meßpunktpaares die y- und die z-Achse bilden und der Winkel
α sich von der y-Achse aus im positiven Drehsinn erstreckt (Fig. 5). Die Bestimmung
der Lage der größten Gesamtbiegesparmung #bmax hat den weiteren Vorteil, daß damit
dem Steuermann auch die Richtung der Außermittigkeit des Angriffapunktes der Schmiedekraft
angegeben wird und dementsprechende Maßnahmen veranlaßt werden können, um einen
Schaden an der Schmiedepresse zu vermeiden. Das kann sowohl dadurch geschehen, daß
das Schmiedestück auf dem Untersattel verschoben wird und das Schmiedewerkzeug am
Oberholm in eine andere Lage gebracht wird, sofern die Form des Schmiedestückes
dieses erlaubt oder aber die Sobiledekraft verringert wird.
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Nach eines bevorzugten Meßverfahren fUr die Ermittlung der Belastung
von säulenförmigen Maschinenteilen mit zylindrischem Querschnitt läßt sich die größte
Gesamt spannung #xmax dem Betrage nach errechnen, inees zunächst die Gesamtbiegebeanspruchung
#bmax mittels zweier, gegeneinander um 900 phasenverschobener Tr4erfrequenz en,
die bezüglich Frequenz und Amplitude gleich groß sind, durch Modulation mit den
beiden den mechanischen Biegespannungskomponenten #xM# und #xM# entsprechenden elektrischen
Signalspannungen aus der Beziehung
ermittelt wird, wobei die Demodulation des letzten Signales diegesuchte Signalspannung
für #bmax liefert. Der Betrag der Gesamtbiegebeanspruchung #bmax wird dann zum Betrag
der mechanischen Druck- oder Zugspannung < N derart addiert, daß ein. weitere
Trägerfrequenz mit dem der mechanischen Zug- oder Druckspannung
entsprechenden
elektrischen Signalspannung moduliert wird und die demodulierte, einer mechanischen
Zug- oder Druckspannung #xN entsprechende elektrische Signalspannung zu der der
Gesamtbiegespannung entsprechenden Signalspannung elektrisch addiert wird.
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Zur Vereinfachung des Meßverfahrens wird die der mechanischen Zug-bzw.
Druckspannung #xN entsprechende elektrische Signalspannung einer der anderen beiden
Trägerfrequenzen phasen- und amplitudengleichen Trägerfrequenz aufmoduliert. Damit
kann ein für alle drei Meßwerte gemeinsamer Trägerfrequenzgenerator verwendet werden,
wobei nur für die Messung einer Biegespannungskomponente ein Phasenschieber vorgesehen
werden muß.
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Auch ist, allerdings unter größerem Aufwand, bei den Meßverfahren
die größte mechanische Gesamtspannung #xmax dem Betrage nach zu errechnen, indem
die Ermittlung der Gesamtbiegespannung #bmax mittels zweier gleichspannungsgespeister
Brückenschaltungen erfolgt.
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Dabei werden die den beiden mechanischen Biegespannungskomponenten
#xm und O entsprechenden elektrischen Brücken-Null-Zweigspannungen abgegriffen und
aus diesen nach der Beziehung |#@@@|
die Gesamtbiegespannung 1 #bmax errechnet. Der Wert fur @#bmax# wird zu der in gleicher
Weise ermittelten Brücken-Null-Zweigspannung für die mechanische Zug- bzw. Druckspannung
addiert.
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Die Summe ergibt die Gesamtspannung |#xmax Die Lage der größten Gesamtbiegespannung
#bmax am Umfang der Schnittebene des zylindrischen, säulenförmigen Maschinenteiles
wird
ermittelt und angezeigt, indem die beiden demodulierten, den
beiden mechanischen Biegespanungskomponenten #@m und #xM# entsprey chenden elektrischen
Signalspannungen in an sich bekannter Weise einem Koordinatenanzeiger oder einem
Oszillografen aufgegeben werden.
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Nach einem Ausführungsbeispiel errolgt die Anzeige der Lage und Größe
der am Umfang der Schnittebene den zylindrischen Körpers auftretenen mechanischen
Gesamtspannung #xmax mittels Koordinatenanjzeiger oder Osslllograr derart, daß die
mit Hilfe des aus der Beziehung tga = #xMy ermittelten Winkels α und des für
die Zug- bzw.
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#xMz Druckspannung #xN ermittelten Betrages aus der Projektion des
Betrages für #xN auf die y- und z-Achse ermittelten Werte #xN# und #xN# zu den für
#xM# und #xM# errechneten Werten arithmetisch addiert werden, wobei #xN# der auf
die y-Achse projizierte Anteil von #xN und #xN# der auf die z-Achse projizierte
Anteil von #xN ist. Die Summen #xM# + #xN# und #xM# + #xN# ergeben die beiden Gesamtspannungskomponenten
#xmax# und #xmax# dem Betrage und der Lage nach.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt die Anzeige der Lage
und Größe der am Umfang dbs zylindrischen Körpers auftretenden Gesamtspannung derart,
daß auf den Leuchtschirm einer Zweistrahloszillografen innerhalb eines gewählten,
abgebildeten Eichkreises, der den Radius γ1=#xmax@@@ hat, ein darin abgebildeter
Kreis mit dem Radius @@@ #xmax@@@ |#xN| dem Betrage nach gebildet wird. Die mechanische
Gesamtbiegespannung #bmax wird ihrem Betrage und ihrer Größe nach
als
Punkt dargestellt, wobei der Abstand #3 des Punktes von d Mittelpunkt des Leuchtschirmes
die mechanische Gesamtbiegespannung #bmax dom Betrage nach darstellt. Die tage des
Punktes auf des Leuchtschirm gibt die Richtung der Gesamtbiegespannung #bmax , bezogen
auf das durch die Meßpunktpaare festgelegte y-x-System an.
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Der Abstand des Punktes von dem mit dem Radius #2 gebildeten Kreis
in radialer Richtung stellt die noch ausnutzbare Säulenbelastung # den Betrage nacii
dar.
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Die Einrichtung besteht aus ar. Umfang einer quer zur Längsachse angeordneten
Schnittebene eines zylindrischen Körpers befestigten, an sich bekannten Dehnungsme
ßs trei fen oder Wegaufnehmern als Meßgliedern, die um 90° gegeneinander versetzt
am Umfang angeordnet sind. Jeweils zwei einander am Umfang gegenüberliegende Meßglieder
sind ZU ein..
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Paar in an sich bekannter Weise in drei Voll-Brückensxhaltungen derart
zusammengeschaltet, daß zwei Brücken zur Ermittlung der Biegespannungskomponenten
#xM# und #xM# und eine Brücke zur Krmittlung der Zug- oder Druckspannung #xN dienen.
Die elektrisch@Nullzweigspannungen für #xM# und #xM# werden mit den zueinander um
900 phasenverschobenen, in der Frequenz und Amplitude gleich großen Trägerfrequenzen
moduliert und verstärkt; es wird in einem Rechner nach der Funktion
Wert für #bmax ermittelt und es wird die Nullzweigspannung für #xN nachdem diese
ebenfalle mit einer weiteren, der Trägerfrequenz und Amplitude Moh gleichen Trägerfrequenz
moduliert und verstärkt worden ist, in eines weiteren Rechner zu #@ addirt. D@zu
werden die Trägerfrequenzen der Einfachheit halber in einem gemeinsamen Trägerfrequenzgenerator
erzeugt, und Vor einer der Brückenschaltungen ist ein Phasenschieber angeordmet.
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Die Brückenschaltungen können gemU eines weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ebenfalls an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen werden, wobei,
wie vorbeschrieben, die Errechnung der Gesamtbiegespannung #bmax aus der Funktion
und die Errechnung der größten mechanischen Gesamtspannung #xmax aus der Samme von
#bmax und #xN erfolgt.
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Zur Anzeige der Lage wird die modulierte, den einzelnen Biegespannungskomponenten
und und und #xM# entsprechende Signalspannung je eines Demodulator und nachfolgend
dem Koordinatenanzeiger oder Oszillografen zugeführt. Bei Verwendung von Gleichspannung
werden die den einzelnen Biegespannungskomponenten #xM@ und #xM@ entsprechenden
Signalspannungen direkt des Koordinatenanzeiger oder Oszillografen zugeführt. Zur
Überwachung der Säulenbelastung und zum Schutz vor Überlastungen ist ein Grenzwertschalter
vorgesehen, der die Naschiene frühzeitig stillsetzt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen die Zeichnungen der.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockschaltung
sit Trägerfrequenzeinspei sung, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
in Bloetsehaltung si t Gleichspannungsspeisung, Fig. 3 die Anordnung der dEhnungsmeßst@eifen
am Umfang eines säulenförmigen Maschinenteiles perspektivisch, Fig. 4 die Anordnung
der Dehnungsmeßstreifen am Umfang des säulenförmigen Maschinenteiles in der Draufsicht.
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Fig. 5 die Anzeige der Gesamtspannung #@@@@ und deren Zerlegung in
die Komponenten #xmax ax,# und #xmax# Fig. 6 die Anzeige der Werte fUr die verschiedenen
Belastungen der Säule und die Darstellung der noch vorhandenen Belastungsreserve
# auf einem Zweistrahloszillografen und Fig. 7 die Zerlegung des Momentenverktors
### in seine Komponenten.
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In den Figuren 1 und 2 ist je ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Messen, Anzeigen und Überwachen von sich in einem säulenförmigen
Maschinenteil, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, einander überlagernden
Zug- bzw. Druck- und Biegespannungen gezeigt.
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In der Figur 1 ist mit 1 ein Trägerfrequenzgenerator bezeichnet, der
in Meßbrücken I, II und III in Vollbrückenschültung angeordneten Meßwiderständen
Ia-d, IIa-d und IIIa-d eine Trägerfrequenz r von bestim@-tor Amplitude und Frequenz
zuführt. Es ist auch möglich, jeder Meßbrücke eine gesonderte Gleichspannungsquelle
zuzuordnen. Die Meßwiderstände sind Teile von Dehnungsmeßztreifenpaaren D1 bis D6,
die paarweise einander gegenüberliegend am Umfang in einer senkrecht zur Längsachse
eines säulenförmigen, zylindrischen Maschinenteiles S liegenden Ebene angeordnet
sind (vgl. dazu Fig. 3 und Fig. 4). Die Dehnungsmeßstreifenpaare D1 und D2, D3 und
D4 sowie D5 und D6 bilden je ein Meßpunktpaar. Jedes Dehnungsmeßstreifenpaar besteht
aus einem Meßeiderstand a bzw. c, der die Längs-, und einen Meßwiderstand b bzw.
d, der die Querkomponente einer Druck-, Zur oder Biegebeanspruchung als Meßwert
liefert. Die Dehnungsmeßstreifenpaare D1, h sind gegenüber den Dehnungsmeßstreifenpaaren
D3, D4 um 90° versetzt
am Umfang des Maschinenteiles S angeordnet.
Die Dehnungsmeßstreifenpaare D5, D6 können beliebig su den anderen ehnungsmeßstreifenpaaren
D1 bis D4 as Umfang des Maschinenteiles S zueinander diametral liegend, gegebenenfalls
auch in der gleichen Lage wie die Dehnungsmeßstreifenpaare D1 und D2 oder D3 und
D4, angeordnet sein.
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Die Meßpunktpaare D1, D2 und D3, D4 messen die Biegespannungskomponeunten,
und zwar die Meßpunktpaare D1, D2 die Biegespannungskomponente #xM# sit der Biegeachse
y und die Meßpunktpaare Dn, D4 die Biegespannungskomponente #xM# mit der Biegeachse
z.
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Der Meßbrücke II ist ein Phasenschieber 2 vorgeschaltet, der die dieser
Meßbrücke zugeführte Trägerfrequenz r um 900 phasenverschiebt.
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Die Meßbrücke I ermittelt in bekannter Weise durch Verändern der Meßwiderstände
Ia-d infolge Veränderung des Brückengleichgewichtes durch Modulation der Trägerfrequenz
mit der Spannungsänderung ii Nullzweig die Signal spannung, die der Biegespannungskomponente
#xM# entspricht und die Meßbrücke II ebenso die Biegespannungskomponente #xM# .
Die in den Nullspannungszweigen der Meßbrücken I und II gebildeten modulierten Signalspannungen
werden nach Verstärkung in einem Verstärker zur 3b einem elektronischen Rechner
4 zugeführt, der aus den beiden den Biegespannungskomponenten #xM# und #xM# entsprechenden
elektrischen Signalspannungen nach der Beziehung
die Gesamtbiegespannung #bmax dem Betrage nach ermittelt. Die der Gesamtbiegespannung
#bmax entsprechende elektrisohe Siggalapannung und die von der MeßrUcke III über
einen Verstärker 3c zugeführte, der Zug- oder Druckspannung #xN entsprechende elektrische
Signalspannung werden einem weiteren elektronischen
Rechner 5 zugeführt.
In diese. Rechner werden die genannten Signalspannungen demoduliert und aus der
Addition von #bmax und wird die größte Gesamtspannung # dem Betrage nach errechnet.
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Um die Gesamtbiegespannung #bmax auch der Lage nach darzustellen,
d.h. anzuzeigen, werden die den einzelnen Biegespannungskomponenten und CM entsprechenden
modulierten elektrischen Signalspannungen je einem Demodulator 7, 8 zugeführt und
anschließend auf den Leuchtschirm eines Koordinatenanzeigers 9 oder eines Oszillografen
10 gegeben.
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Beim Koordinatenanzeiger werden in bekannter Weise die Beträge von
und #xM# e@gegeben, so daß als Resultierende die Gesamtbiegespannung #bmax ihrem
Betrage und ihrer Lage nach abzulesen ist.
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Beim Oszillografen 10 erscheint die Gesamtbiegespannung #bmax als
Punkt auf dem Leuchtschirm, der, bezogen auf den Mittelpunkt des Leuchtschirmes,
die Gesamtbiegespannung #bmax dem Betrage @@@@ und seiner Laee nach darstellt.
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In der Figur 2 ist eine Gleichspannungsquelle 15 dargestellt, von
der den MeßbrUcken I, II und 111 (wie in Figur 1 dargestellt) eine Gleichzpanung
U zugeführt wird. Die Brückenzweige 1, II, III werden, wie in Figur 1 bereits dargestellt,
aus den Meßwideretändem Ia-d, IIa-d, IIIa-d der Dehnungsmeßstreifenpaare D1, D2,
D3, D4, D5, D6 gebildet. Die Dehnungsmeßstreifenpaare D1 bis D6 sind, wie in den
Figuren 3 und 4 dargestellt und wie bereits beschrieben, an d Usfang des säulenförmigen,
zylindrischen Maschinenteiles 8 angeordnet
und bilden ebenso Meßpunktpaare
D1, D2, D3, D4 und D5, D6. Die Mebpunktpaare D1, D2 und D3, D4 messen wiederum die
Biegespannungskomponenten #xM#, #xN# , und zwar die Meßpunktpaare D1, D2 die Biegespaenungskoznponente
#xM mit der Biegeachse y und die Meßpunktpaare Y D3s D4 die Biegespannungskomponente
#@ mit der Biegeachse z. Die Meßpunlctpaare D5S D6 messen die Zug- oder Druckspannung
#x N Durch die von den verschiedenen Biegespannungskomponenten bzw. von der Druck-
oder Zugspannung hervorgerufenen Widerstandsänderungen in den einzelnen Meßwiderständen
werden der in den Zweigen der Meßbrücken 1, II und III fließende Strom und damit
das elektrische Brückengleichgewicht verändert, so daß an dem Nullzweig der MeßbrUcken
I, II, III eine Signalspannung entsteht, welche gegebenenfalls nach Verstärkung
in Verstärkern l6a, 16b und lGc Rechnern (oder Mischern) 17 und 18 zugeführt wird.
Wie bereits zu der Fig. 2 beschrieben, geben die Meßbrücken I und II die den Biegespannungskomponenten
#xM und #@ entsprechent Signalspannungen ab, welche einem Rechner 17 zugeführt werden,
in welchem nach der Beziehung
die größte Gesamtbiegespannung errechnet wird. Der für #xmax ermittelte Wert wird
in den weiteren Rechner 18 mit der - auf die gleiche Weise in der Brückenschaltung
III ermittelten Druck- oder Zugspannung #xN entsprechenden Signalspannung - eingegeben,
und es wird die Summe aus beiden Werten gebildet, die dem Betrage nach der größten
Gesamtspannung #xmax entspricht.
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Zur Darstellung der Lage der größten Gesamtbiegespannung #bmax wird
die in den Meßbrücken I und II im Nullzweig abgegriffene Signalspannung
in
bekannter Weise dem Koordinatenanzeiger oder dem Oszillografen, wie bereits betchrioben
und in Fig. 1 iiu Prinzip dargestellt, zugefUhrt und angezeigt.
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Das Anzeigen der Lage und Größe der am Umfang eines säulenförmigen
Maschinenteiles S auf tretenden mechanischen Gesamtspannung #xmax mittels Koordinatenanzeiger
oder Oszillograf kann duch derart erfol-#xM# gen, daß mit Hilfe des aus er Beziehung
tgα = errechneten Win-#xM# kels α und des für die Zug- bzw. Druckspannung
#xN ermittelten Betrages aus der Projektion des Betrages für #xN auf die y- und
z-Achse die ermittelten Werte #xN# und #xN# zu den für #xM und #xM# errechneten
Werten arithmetische addiert werden und die Beträge für die Summen aus #xN# und
#xN# sowie aus #xM# und #xN# auf das Anzeigegerät gegeben werden. In der Figur 5
ist diese Ermittlung zeichneristlh mit der rechnerischen Ableitung des für die Berechnung
dZr Komponenten #xmax,# und #xmax,# der Gesamtbeanspruchung #xmax erforderlichen
Winkelbeziehungen dargestellt.
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In der Figur 6 ist die Anzeige der Lage und Größe der am Umfang du
säulenförmigen Maschinnteiles S auftretenden Gesamtspannung #xmax auf dem Leuchtschirm
20 eines an sich bekannten zweistrahloszillografen dargestellt. Mit #1 ist der Radius
des fest auf dem Oszillografenschirm aufgezeichneten Eichkreises mit dem Mittelpunkt
# bezeichnet@ der Radius @@ entspricht der zulässigen Gesamtspannung #xmax#ul.
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Bin weiterer, von dem einen Strahl des Oszillografen gezeichneter
Kreis mit dem Radius #2 gibt dem Betrage nach #xmax,#ul. abzüglich der Zur oder
Druckspannung #@@ an. Die mechanische Gesamtbiegespannung
#bmax
wird als Punkt P auf dem Leuchtschirm 20 dargestellt, wobei der Radius r3 der Gesamtbiegespannung
#bmax dem Betrage nach entspricht und außerdem mit seiner Richtung die Lage der
Stelle maximaler Beanspruchung angibt. Die Strecke a entspricht der Zug- oder Druckspannung
#xN und die Strecke a welche den radialen Abstand des Punktes P von dem Kreis mit
dem Radius r2 =A max,#ul-+#xN|darstellt, zeigt dem Betrage nach die noch freie ausnutzbare
Säulenbelastung an.
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Das Signal für die Gesamtbiegespannung #bmax oder fUr die Gesamtbelastung
#xmax wird bei Erreichen einer bestimmten Größe bezogen auf die zulässige Gesamtbiegespannung
#bmax,zul oder auf die zulässige Gesamtbelastung #xmax,zul dazu verwendet, um die
Maschine, in diesem Fall eine Schmiedepresse, vor Überlastung der Säulen S mittels
Grenzwertschalter 11 abzuschalten, indem beispielsweise die Druckmesserzufuh@ zum
Preßzylinder unterbrochen oder vor Erreichen der zulässigen Besamtbelastung ein
Notsignal gegeben wird, und der Steuermann die Schmiedepresse stillsetzt,oder die
Signale werden dazu benutzt, die Maschine auf Rückzug zu schalten und damit zu entlasten.
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Die sinngemäße Anwendung des Verfahrens kann ebenfalls auf Blumen
mit quadratischen oder rechteckigen Querschnitten bezogen werden, Nozu lediglich
die diesen Querschnitten entsprechenden Rechengrößen einzusetzen sind.