DE2231212A1

DE2231212A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der last bzw. des lastmomentes, insbesondere bei kranauslegern

Info

Publication number: DE2231212A1
Application number: DE19722231212
Authority: DE
Inventors: Rainer Lodes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1972-06-26
Publication date: 1974-01-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Last bzw. des Lastmoments,insbesomdere bei Kranauslegern.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung der Last bz. des Lastmomentes an Wellen, Kragträgern,Auslegern,Brücken und anderen festen, aus ziehbaren oder drehbarcz,auf ZugFDruck oder Biegung beanspruch ten Konstruktionsteilen,insbesondere an Kranauslegern.
Bei Auslegern mit doppelter Seilabstützung ist es bekannt, zur Bestimmung der Last bzw. des Lastmomentes,einen Kraftmesser in eines der beiden Seile oder in jedes der beiden Seile einzubauen.Bei Verwendung nur eines Kraftmessers für derartige Messungen werden Schrägzug am Ansleger und alter ungsbedingte untershciedliche Seillängung nicht berücksichtigt,bei Verwendwlg Je eines Kraftmessers in beiden Seilen verdoppeln sich die Kosten und die unterschiedliche Seillängung verursacht starke Messfehler.
Beide Methoden verlangen wegen der zum Teil vom Gesetzgeber geforderten Überbelastbarkeit mechanische höher belastbare Kraftmesser,als dies fUr die Messung eigentlich erforderlich ist.Es ist ferner bekannt,bei vorgeschaltetem flaschenzug einen Kraftmesser in das feste Ende des Flaschenzugseiles einzubauen. Diese Meßmethode verursacht Meßfehler bis zu wegen der Seil- und Lagerreibung im Plaschenzug.
Es ist auch bekannt'das Zugseil mit flollen umzulenken und dabei die zur Umlenkung erforderliche Kraft zu messenOdiese Meßmethode hat einen ähnlich großen Meßfehler und erhöht zudem den Seilverschleiß stark.
Es ist auch allgemein üblich,die mikroskopische Material dehnung eines Konstruktionsteiles als Maß für dessen Belastung heranzuziehen.Dies geschieht mit aufgeklebten Dehn-Meßstreifen und elektronischer Auswertung.Durch dieses Meßverfahren entstehen starke Nullpunktabweichungen (Drift) und es ist deshalb für Langzeitmessungen nicht geeignet.Es ist ferner üblich,bei Kranauslegern mit hydraulischer Abstützung den Flüssigkeitdruck in dem Wippzylinder (in den Wippzylindern) zu messen,der eine Aussage über das am Ausleger angreifende Lastmoment zuläßt.Dio hierbei auftretenden Mefehler kölmen bis zu 40% der tatsächlichen Belastung bstrager.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren und eine Methode zu schaffen,die obige Nachteile vermeidon und gleichzeitig bei höherer Meßgenauigkeit geringere Kosten verursachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß die makroskopische Dehnung des Konstrucktionsteiles an geeigneter SteIle,vorzugsweiso der Stelle der größten Beanspruchung und / oder der größten Dehnung,mit einer Meßvorrichtung hcher Präzision über einen definierten Abschnitt des Konstruktionteilos gemessen wird.Diese Meßvorrichtung besteht aus einem Dehuweggeber uiid einem Dehnwegmesser.Der Dehnweggeber ist ein Stab und wird parallel zur Längsachse des zu messenden Konstruktionsteiles am Ober- oder Untergurt des Konstruktionsteiles mit einem Ende befetigt,während das andere Endo frei beweglich bleiot.Bei Belastung des Konstruktionsteiles auf Bieguiig,Zug oder Druck ändert sich nun die Länge des Ober- und des Untergurtes,während die Large des daran befestigten Dehnweggeberstabes konstant bleibt.Das freie Ende des Dehnweggesberstabes beschreibt nun auf dem Konstruktionsteil einen Weg. der genau der Gesamtdehnung des Konstruktionsteiles über die Länge das Denwegeberstabes entspricht.Dieser Weg ist linear proportional der entsprechenden Belastung (Zug,Druck,Biegung)des Konstruktionsteiles,solange die Materialbeanspruchung innerhalb des Hooke'schen Bereiches (techrdscher Bereich)bleibt.
Mit einem hochgenauen Wegmesser kann dieser Weg gemessen und dann auf einer Skala abgelesen und/oder zur Weiterverarbeitung in ein Überwachungsgerät geleitet werden.
Zur Messung dieses Dehaweges können u.a. elektronische,optische,mechanische,aerostatische und -dynamische,hydro statische und -dynamische Wegmesser herangezogen werden.
An Stelle eines Stabes kann aur,h eine Platte oder ein anderes,zweckentsprechendes Konstruktionselement Verwendung finden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin'daß sie hochgenaue Messungen bei sehr geringer Nullpunkt abweichung (Drift) erlaubt.Es ist auBerdem möglich'mit einem einzigen Typ von Meßvorrichtung sämtliche aerart belasteten Konstruktionsteile auszustatten. Der geringe technische Aufwand erbringt in Verbindung mit kleiner Lagerhaltung und kurzen Mcntagezeiteii eine sehr günstige Kostengestaltung.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,daß der Wegmesser in eine ihm proportionalo Kraft umgewandelt wird und diese dann mit einem ISraftmesser obiger Prinzipien gemessen wird.Es wird hierbei nicht der Weg des freien Stabondes gegenüber dem Konstruktionsteil gesossen,sondern -die IEraft,die das Stabende auf den Kraftmesser ausübt,wenn es von diesem an seiner Dehnung gehindert wird.
Bei Verwendung des gleichen Materiales für 3(onstrulftionsteil und Kraftgeberstab bieibt das Verhältnis von Dehnung des Konstruktionsteiles zur erzeugten Kraft des Kraftgeberstabes im Kraftmesser konstant und wird von den veränderlichen Materialeigenschaften nicht beeiflußt 0Diese können sein: z.B. Temperatur,Alterung,Versprödulg,bleiben Varformvsng, Überlastung*u. a.
Eine kombinierte Weg-Kraftmessung nach den beiden vorgenannten Prinzipien ist mit geeigneten Meßgeräten ebenfalls möglich.
Durch Anbringen von weiteren Weg und/oder Kraftmessern und -gebern kann zusätzlich noch in anderen Lastebenen gemessen werden,insbesondere kann hiermit an Kranauslegern der sog.
Schrägzug gemessen werden,d.h. eine zusätzliche Lastkomponente.
Eino weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,daß dio Wege mehrerer Dehnweggeber addiert werden und somit der Meßweg vergrößert wird.
Es ist auch möglich, Weggeber und -messer in einem Gerät zu vereinigen.Man erreicht dies,wenn ein Stab mit geschlossenem Hohlquerschnitt über der Meßstrecke mit beiden Enden befestigt wird.Dieser Stab ist mit einer für diesen Zweck geeigneten Flüssigkeit gefüllt und an beiden inden dicht geschlossen.
Bei einer Dehnung des Konstruktionsteiles wird auch der Stab gedehnt,wodurch sich der Druck der. im Stab befindlichen Flüssigkeit ändert.Dieser Druck kann gemessen werden und ist ein Maß für die am Balkon auftretenden Kr2fte.Die Dehnsteife des Stabes muß zur Erzielung eises verwertbaren Meßsignales wesentlich geringer sein als-die des zu messenden IConstrlS -tionsteiles,wenn dieses nicht zusätzlich belastet werden soll.
In Fig,1 und 2 ist das Prinzip der Meßmethode skizziert.
Fgi.1a zeig-t ein Konstruktionsteil 1 (beidseitig aufgelagerter Trägor) und den daran befestigten Dehneggeberstab 2 ,der der von der Vorrichtung 3 geführt wird, Fig.lb:Unter der als Pfeil symbolisierten Last 4 biegt sich das Konstruktionsteil 1 durch und es entsteht eine Wegdifferenz 5 zwischen dem freien Ende des Dehnweg- -gebers 2 und dem Konstruktionsteil 1 Fig.2a+2b zeigen die Punktion des zu Fig,l beschriebenen Deknweggebers 2 an einem Kragträger 1 Fig.2c:Montage des beschriebenen Dehnweggebers 2 an einem Zug stab 1 Fig.2d Montage des beschriebenen Dehnweggebers 2 an einem Torsionstab1. Der ursprünglich zur Stablangsachso parallele Dehnweggeber2spreizt sich unter dem auf den Stab 1 wirkenden Drehmoment 6 an seinem freien Ende um den Weg 5 von seiner ursprünglichen Lage aba

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Verfahren zur Ermittlung der Last bzw. des Lastmomentes an Wellen,Kragträgern,Auslegern,Brücken und anderen festen'ausziehbaren oder drehbaren,auf Zug,Druck,Biegung oder Torsion beanspruchten Konstruktionsteilen (1), insbesonders an Kranauslegern,dadurch gekennzeichnet,daß die Dehnung (5) des Konstruktionsteiles (1) an einer gooigneten Stelle,worzugzweise der Stelle der größten Beanspruchung und/oder der größten Dehnung,mit einer Meßvorrichtung(7) hoher Präzision über eInen definierten Abschnitt des Konstruktiomsteiles (1) gemessen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 1dadurch gekennzei~hnet,daß die Meßvorrichtung aus einem Dehnweggeber (2) und einem Dehnwegmesser (7) besteht,wobei der Dehnwoggeber (2) ein Stab'ein Soil oder ein anderes zwackentspreuchend s Kon@truktionselement sein kann'das am inneren oder außeren Umfang des Konstruktionsteiles (1) so befestigt ist,daß bei Belastung des Konstrukt tionstailes (1) das freie Ende des Dehnweggebers (2) einen 'relativen Weg (5) gegenüber dem Konstruktionsteil (I) beschreibt, und somit innerhalb der Elastizitätsgrenze dieser relative Weg (5) in seinem Betrag der Belastung (4) proportional ist,und daß dieser eg (5) mit einem hochgenauen Wegmesser (7) gemessen und auf einer Skala abgelesen wird und/oder zur Weiterverarbeitung in ein Überwachungsgerät geleitet wird
3. Meßvorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2 ,dadurch gekennzeichnet,daß der Dehnweg (5)) in oine ihm proportionale Kraft umgesetzt wird und dann mit einem Kraftmesser(7) gemessen wlrd.Hierbei wird nicht der vom Dehnweggeber (2) beschriebene Weg (5) gemessen,sondern die vom Dehnkraftgeber (2)} auf den Kraftuiesser (7) ausgeübte Kraft.
4.' Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 ,dadurch gekennzeichnet'daß bei Verwendung des gleichen Materiales für Dehnkraftgeber (2) und Konstruktionsteil (1) das Verhältnis der vom Dehnkraftgaber (2) auf den Dehnkraftmesser (7) ausgeübten Kraft zu der am Konstruktinsteil'(1) angreifenden Last (4) konstant bleibt,und von den veränderlichen Materialeigenschaften nicht beeinflußt wird9 wie z*Be Temperatur,Alterung,Versprödung,bleibende Verformung durch Überlastung.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4 ,dadurch gekennzeichnet,daß eine kombinierte Weg-Kraftinossung nach den Prinzipien der Ansprüche 1-4 erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahres nach einem der Ansprüche 1-5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,daß Dehnweggeber (2) bzw. der Dohnkraftgeber (2) aus einem geschlossenen Holilprof3:l besteht, das über der Meßstrecke befestigt und mit einer Flüssigkeit gei llt ist,deren Voltimen bzw. Druck sich bei einer Dehnung des Konstruktionsteiles (1)und somit auch des Hohlprofiles'verändert und gemessen werden kann.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet'daß durch Anbringen von weiteren Weg- und/oder Kraftmessern und -gebern zusätzlich noch in anderen Lastebenen gemessen werden kann, insbesondere der an Kranauslegern auftretende Schrägzug.

L e e r s e i t e