DE2123908A1

DE2123908A1 - Flache Kraftmeßdose, vorzugsweise zur Messung großer Druckkräfte

Info

Publication number: DE2123908A1
Application number: DE19712123908
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Götz, Andreae, Dr., 1000 Berlin
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1972-11-23

Description

Bezeichnang der Erfindung s Flache Kraftmeßdose, vorzugsweise zur Messung großer Druckkräfte Patentbe schreibung Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßdose, die es trotz geringer Abmessungen, insbesondere kleiner Bauhöhe, ermöglicht, auch große Kräfte genau zu messen.
Zur Messung einer Kraft nutzt man allgemein die Tatsache aus, daß ein Meßglied mit bekannten mechanischen Eigenschaften unter der Wirkung einer Kraft eine entsprechende Verformung erleidet. Bei bekannten Kraftmeßdosen für große Kräfte wird diese Verformung überwiegend durch Messung der durch sie entstandenen Dehnung bzw. Stauchung ermittelt; vorzugsweise wird die Verformung zylinderförmiger Körper unter achsial einwirkender Kraft ausgenutzt.
Eine wesentliche Schwierigkeit gerade bei der Messung großer Kräfte besteht darin , die zu messende Druckkraft so durch das Meßglied hindurchzuleiten, daß sie glechmäßig über den Zylinderquerschnitt verteilt ist. Nur dann ist gewährleistet, daß die meist an der Zylindermantelfläche gemessene Verformung der einwirkenden Kraft proportional ist. Der übliche Lösungsweg besteht darin, eine Zylinderstirnfläche ballig auszuführen und dadurch auf einer Seite des Zylinders wenigstens eine zentrale, achsialsymmetrische Krafteinleitung zu erzwingen.
In einem Abstand von etwa 1 bis 1,5 Zylinderdurchmessern von der balligen Stirnfläche entfernt ist dann die Kraftverteilung über den Zylinderquerschnitt ausreichend gleichmäßig. Bei der Messung sehr großer Kräfte - z. B. 2 100 Mp - ist jedoch dieser Lösungsweg mit dem Nachteil verbunden, daß zur Vermeidung unzulässiger Pressungen ole "ballige" Stirnfläche praktisch zu planer Fläche entarten maß und der erforderlich werdende große Zylinderdurchmesser zu Bauhöhen von mehreren hundert Millimetern führt; es werden ferner auch die Gewichte dieser Kraftmeßdosen so groß, daß sie nur schwer zu handhaben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bezüglich ihrer andhabung einfache Kraftmeßdose geringer Bauhöhe mit guten Meßeigenschaften zur Messung auch großer Kräfte zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die zu messende Kraft in das Meßglied über ein Sandwich-System, bestehend abwechselnd aus Scheiben mit großem und solchen mit kleinem Elastizitätsmndul, eirieatcitct wird Ein derartiges Sandwich-System bewirkt schon bei geringer Systemlihöhe eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Scheibenfläche hin (vergl. schematische Darstellung in Bild 1) und vermindert dadurch auch den Einfluß exzentrischer Krafteinleitung.
Die prinzipielle Wirkungsweise des Sandwich-Systems sei anhand der schematischen Darstellung in Bild 1 grob vereinfacht wie folgt erläutert: Würde das Sandwich-System A1 bis 3 aus einem Block homogenen Materials bestehen, 4 würde sich die punktförmig eingeleitete Kraft P nach Saint-Venant etwa gemäß den gestrichelten Linien ausbreiten. Bei dem dargestellten Sandwich mit (E-Modul32 » (E-Modul)B findet jedoch eine durch die Scheibe A1 geleitete, über f1 verteilte Kraft P wegen EA» EB in B1 nicht die ausreichende Abstützung wie im homogenen Prall. Die Scheibe A1 gibt deahalb, ausgehend vom Bereich 1, soweit nach9 bis durch Verbreiterung der Stützfläche von f1 auf f1 das Kräftegleichgewicht in der Grenzfläche A1 - B1 wieder hergestellt ist. Die Ausbreitung der punktförmig eingeleiteten Kraft P erfolgt daher etwa entsprechend den ausgezogenen Linien.
Bild 2 zeigt beispielhaft eine flache KrafIeßdose mit Sandwich-Systemen S an beiden Krafteinleitungsflächen eines Stahlzylinders Z. Die dargestellte, mit Dehnungsmeßstreifen (DMS) arbeitende Dose wurde technisch realisiert.

Claims

Patentansprüche

1. Flache Kraftmeßdose, vorzugsweise zur Messung großer Druckkräfte, nach an sich bekanntem Grundprinzip, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h daß die-zu messende Kraft über ein Sandwich-System, bestehend abwechselnd aus Scheiben mit großem und solchen mit kleinem Elastizitätsmodul, in das Meßglied eingeleitet wird.

2. Kraftmeßdose gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Scheibe mit kleinem Modul aus Kunststoff, insbesondere auch verstärktem (z. B. faserverstärktem) Kunststoff bestehen kann.

3. Kraftmeßdose gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Meßglied ein achsial belasteter, zylindrischer Körper verwendet wird, der zur besseren Mittelung der durch die zu messende Kraft bewirkten Verformung Verformungsmeßelemente, vorzugsweise Dehnungsmeßstreifen, nicht nur auf der Zylindermantelfläche, sondern auch in achsial verlaufenden, über den Zylinderquerschnitt verteilten Bohrungen trägt.

L e e r s e i t e