DE194966C

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Publication number: DE194966C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE.42 #. GRUPPE

Maschine zum Prüfen von Materialien. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juli 1906 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zum Prüfen von Materialien mit einem ungleicharmigen Wagebalken, an dessen kurzem, mit einem Gegengewicht versehenem Arm die Sterripelkraft angreift, während der lange Arm ein sich selbsttätig verschiebendes Laufgewicht trägt, und bezweckt zunächst, die Stempelkraft an einer Skala messen zu können, deren Nullpunkt mit dem Drehpunkt des Wagebalkens

ίο nicht zusammenfällt. Die Stempelkraft läßt sich ferner bei der neuen Maschine ohne Veränderung des Gegengewichtes in verschiedenen Maßstäben messen.

Schließlich betrifft die Erfindung eine besonders geeignete Ausführungsform einer derartigen Maschine.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, η ist das Gegengewicht, s die Stempelkraft, q ein während der Messung stationär bleibendes und ρ das Laufgewicht. Die Hebelarme sind mit den entsprechenden Buchstaben N, S, Q., P bezeichnet.

Wirkt auf den Wagebalken zunächst keine Stempelkraft (Fig. 1), so sind das stationäre und das Laufgewicht q bzw. ρ auf gleichen, und zwar solchen Abstand von dem Drehpunkt des Wagebalkens zu bringen, daß sie dem Gegengewicht η das Gleichgewicht halten.

Es ist alsdann

η N = (q + pj

Wirkt auf den Wagebalken eine Stempelkraft s (Fig. 2), so wird das Laufgewicht ρ selbsttätig so weit verschoben, bis wiederum Gleichgewicht eintritt. Die Stellung des stationären Gewichtes q bleibt indessen hier dieselbe wie in Fig. i. Es ist also

2. sS = qQ + pP—η N,

3. s s — qQ + pP — qQ—pQ,

4. s S = ρ (P — Q).

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Bezeichnet man den Abstand zwischen ρ und q mit L, so ist also

.5. sS = pL.

Da die Größe s infolge der Konstruktion der Maschine konstant ist, so läßt sich also — unter der Voraussetzung, daß das Laufgewicht nicht verändert wird — die Stempelkraft an einer Skala messen, deren Nullpunkt an dem Aufhängepunkt des stationären Gewichtes q liegt.

Richtet man das stationäre und das Laufgewicht so ein, daß zwar ihre Summe konstant, aber ihr Verhältnis veränderlich ist, so kann man die Stempelkraft ohne Veränderung des Gegengewichtes in verschiedenen Maßstäben messen, und zwar wiederum an einer Skala, deren Nullpunkt der Aufhängungspunkt des jeweils stationären Gewichtes ist.

Verringert man z. B. (Fig. 3) das stationäre Gewicht um den Betrag xp, welchen man dem Laufgewicht zufügt, so ergibt sich

6. s S == (q — xp) Q +p (x + 1) P¹ — η Ν,

worin P¹ der Abstand des Laufgewichtes ρ (x -f \) ist, bei welchem Gleichgewicht eintritt. Aus Gleichung 6 ergibt sich weiter

7.

8. g.

sS = qQ. — xpQ +

p(x + I)P¹-q Q—p Q,

s S = ρ (x + ι) P¹ —j? Qfx + ΐ.λ s S = p(x + ijV,

worin L¹ analog zu Z. den Abstand des Laufgewichtes ρ (χ -j- ι) von dem stationären Gewicht q — χ ρ bezeichnet.

Aus den Gleichungen 5 und 9 folgt

10. pL = p(x + \)L\

11. L ==■ (x + i) L¹,

12. L : L¹ = f'x -\- 1) : 1.

Gleichung 12 besagt also, daß der Maßstab, in welchem man die Stempelkraft auf der an dem Aufhängepunkt des stationären Gewichtes beginnenden Skala mißt, ohne Änderung des Gegengewichtes verändert werden kann, indem man das Totalgewicht von stationärem und Laufgewicht auf diese verschieden verteilt.

Bei den vorstehenden Ableitungen ist der Einfachheit halber das Eigengewicht des Wagebalkens außer Ansatz gelassen worden. Man kann das Drehmoment desselben offenbar einfach von dem des Gegengewichtes abziehen, wodurch die gewonnenen Resultate in keiner Weise berührt werden.

Die neue Maschine erhält zweckmäßig die aus den Fig. 4 bis 8 ersichtliche Ausführungsform.

Das Gestell der Maschine besteht aus zwei Ständern, von denen in Fig. 4 nur der hintere d gezeigt ist. Diese Ständer sind durch zwei Querbalken c und b verbunden. Außerdem ist noch ein dritter Querbalken C₁ vorhanden, der zusammen mit dem Querbalken b als Führung für die Schraube f dient. Zu diesem Zwecke geht nach unten vom Querbalken b ein röhrenförmiger Teil b_x aus, innerhalb dessen sich der obere Teil des Schraubenbolzens / befindet. Den unteren Teil dieser Schraube umfaßt eine mit einem Schneckenrad Ar₁ versehene Mutter k; das Schneckenrad wird mittels einer Schnecke k.₂ von irgendeiner Kraftquelle angetrieben. Auf der Mutter k ist eine Trommel χ- befestigt, die ein Papierblatt mit einem entsprechenden Liniennetz trägt.

Beim Umdrehen der Mutter k stützt sich dieselbe mittels Kugeln b.₂ gegen die untere Seite des vom Querbalken b ausgehenden Rohres b₁ und treibt die Schraube f nach unten, welche mittels Feder und Nut an der Drehung gehindert wird, wobei sie das Probestück g des zu prüfenden Materials zusammendrückt.

Die untere halbzylindrische Fläche des das Probestück g aufnehmenden Tisches h ruht auf Reibungsrollen, welche die Stempelkraft auf die halbzylindrische Oberseite des Teiles i des Wagebalkens verteilen. Die Unterseite des Teiles i ist konvex und ruht auf weiteren Reibungsrollen, die den Druck auf den Querbalken c übertragen. Die zwei Reihen von Rollen verursachen ein Zusammendrücken, jedoch keine Biegung des Teiles i, so daß die oben behandelte Größe 5 nicht verändert wird.

Die Achse α der konkaven Oberseite des Teiles i und die Achse 0 der konvexen Unterseite desselben liegen in der Horizontalebene des Wagebalkens i, j und stehen senkrecht zur vertikalen Ebene desselben. Die Entfernung a-o zwischen ihnen ist also die oben behandelte Größe S.

Der Wagebalken i, j ist im Gleichgewicht, wenn das Laufgewicht ρ den Abstand L¹ von dem stationären Gewicht q hat, an dessen Aufhängungspunkt der Nullpunkt O' der Skala steht.

Das Gegengewicht η ist am äußeren Ende des Wagebalkens i, j aufgehängt.

Das Ende des langen Hebelarmes/ schwingt zwischen zwei Stellschrauben m und m_r Die an diesem Ende befestigten biegsamen Plattchen ^₁ bzw. ^₂ sperren die Bewegung je eines Uhrwerkes U₁ bis U₁ bzw. V₁ bis V₁, von dem in Fig. 6 nur das Rad v.₂ gezeigt ist. Durch diese Uhrwerke werden die Räder M₇ und V₇ in entgegengesetzten Richtungen angetrieben.

Die Uhrwerke sind miteinander durch ein Differentialgetriebe verbunden, welches die Bewegung der Kette t nach der einen oder der anderen Richtung hervorruft. Das Laufgewicht ρ kann mit dieser Kette durch die verschiebbare Stange r in jeder Stellung verbunden werden und wird von ihr nach der Stelle hingezogen, wo das Gleichgewicht bei der Stempelkraft s eintritt. In diesem Augenblick nimmt der Wagebalken die horizontale Lage an; die beiden Uhrwerke laufen gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen, und die Bewegung des Laufgewichtes ρ hört auf.

Ändert sich die Stempelkraft s, so folgt das Laufgewicht ρ allen Änderungen und verschiebt sich selbsttätig in diejenige Lage, in welcher es der Stempelkraft ä das Gleichgewicht hält. Das Laufgewicht ρ bewegt mittels der Schnur f, einen Schreibstift s, der das Papierband auf der mit schwacher Reibung auf die Mutter k aufgesetzten Trommel χ berührt. Die Schnur t umschlingt die Difrerentialscheibe y, die so berechnet ist, daß jedes Kilogramm der Druckkraft einer ganzen Anzahl Millimeter Hubhöhe des Stiftes s entspricht. Diese Hubhöhe ist proportional der Stempelkraft, und die Horizontalverschiebung der Trommeloberfläche in bezug auf den Schreibstift ist proportional dem Senken der Schraube und der Höhenverminderung des zusammengedrückten Probestückes

unter der Einwirkung der Schraube f. So- ■ mit erhält man auf der Trommel ein in j großem Maßstabe gezeichnetes Diagramm, mit dessen Hilfe man leicht und genau die Elastizitätsgrenze des geprüften Materials bestimmen kann.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung dient zum Einstellen und Zentrieren des Probestückes auf der oberen Ebene der Platte oder des Tisches h. Diese Vorrichtung besteht aus Scharnierhebeln I₁ mit Gabeln bzw. Backenenden Ti₁. Die Enden der Hebel I₁ sind gelenkig mit der Stange ρ_λ verbunden, die in einem Knopf ^₁ endet, welcher von einer flachen Feder r_x zurückgezogen wird. Um ein Probestück in die Maschine zu bringen, klemmt man es zwischen den Backen Jj₁ ein, worauf die ganze Vorrichtung mit ihren Randnuten auf den Tisch h aufgeschoben wird.

Nachdem sie bis zu Ende aufgeschoben ist, kommt das Probestück g in eine solche Lage, daß seine Achse mit derjenigen der Schraube^/ zusammenfällt. Indem man darauf mit dem Finger auf den Knopf ^₁ drückt, befreit man das Probestück vorsichtig aus den Backen JJ₁ und schiebt dann die ganze Vorrichtung wieder heraus, so daß das Probestück in der für die Prüfung erforderlichen Lage verbleibt.

Die beschriebene Maschine kann auch zur Prüfung auf Zugfestigkeit angewandt werden, wozu man die übliche, in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung benutzt; zum Prüfen auf Biegungsfestigkeit wird die in Fig. 8 veranschaulichte Vorrichtung angewandt.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Maschine zum Prüfen von Materialien mit einem ungleicharmigen Wagebalken, an dessen kurzem, mit einem Gegengewicht versehenem Arm die Stempelkraft angreift, während der lange Arm ein sich selbsttätig verschiebendes Laufgewicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem langen Arm außer dem Laufgewicht noch ein während der Messung stationäres Gewicht in einem solchen Abstand vom Drehpunkt vorhanden ist, daß bei Einstellung des Laufgewichtes auf den Abstand des stationären Gewichtes vom Drehpunkt das Lauf- und stationäre Gewicht zusammen das Gegengewicht ausgleichen, zu dem Zweck, die Stempelkraft durch den Abstand des Laufgewichtes von dem stationären Gewicht messen zu können.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Gewichte des stationären und des Laufgewichtes unverändert bleibt, dagegen das Verhältnis der beiden Gewichte zueinander verändert werden kann, zu dem Zweck, den Ablesungsmaßstab des Belastungsgewichtes zu ändern.
3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagebalken (i,j) in einem Rollenlager ruht und sein als Drehzapfen ausgebildeter Teil (i) einen Radius besitzt, der größer ist als der wirksame Hebelarm fa-oj der Stempelkraft, zu dem Zweck, eine Biegungsbeanspruchung des kürzeren Hebels zu vermeiden.
4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Probestück (g) aufnehmende Tisch (h) an seiner Unterseite zylindrisch ausgestaltet ist und auf Rollen ruht, die in einer Vertiefung des als Drehzapfen dienenden Teiles (i) des Wagebalkens (i,j) gelagert sind.
5. Maschine nach Anspruch 1 mit durch Uhrwerksantrieb bewegtem Laufgewicht, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Hebelarmes (j) mittels zweier Plättchen (^₁, ^₁) ο. dgl. hemmend auf zwei Uhrwerke (U₁ bis M₇ bzw. V₁ bis V₁) einwirkt, welche eine mit dem Laufgewicht (p) gekuppelte Kette (t) o. dgl. in verschiedenem Sinne zu bewegen suchen, wodurch eine selbsttätige Einstellung des Laufgewichtes (p) in die Gleichgewichtslage bewirkt wird.
6. Bei der Maschine nach Anspruch 1 eine Vorrichtung zum Zentrieren des Probestückes, gekennzeichnet durch zwei an Winkelhebel (I₁) angelenkte, das Probestück (g) zwischen sich fassende Gabeln (Ti₁), welche durch eine Feder (r_x) zusammengehalten und durch Druck auf eine an die Winkelhebel (I₁) angeschlossene Stange (pj gespreizt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.