DE3149027A1 - Device for determining and monitoring the stress in rod-type components - Google Patents

Device for determining and monitoring the stress in rod-type components

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DE3149027A1
DE3149027A1 DE19813149027 DE3149027A DE3149027A1 DE 3149027 A1 DE3149027 A1 DE 3149027A1 DE 19813149027 DE19813149027 DE 19813149027 DE 3149027 A DE3149027 A DE 3149027A DE 3149027 A1 DE3149027 A1 DE 3149027A1
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Martin Dr. 6701 Meckenheim Schulz
Kurt Dipl.-Ing. 6805 Heddesheim Ziegler
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    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G01L5/246Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using acoustic waves

Abstract

To determine and monitor the stress in rod-type components, in particular screws, tension rods and the like, which are subjected to an external load such as tension, pressure or bending, a device is proposed which can be used both during the installation and loading of the rod-type components and in already installed rod-type components to avoid an alteration in the loading or stressing states. Disposed on the rod-type component (13) are an exciter (19) and a pickup (20), the exciter (19) inducing the rod-type component (13) to vibrate and the pickup (20) picking up the vibrations of the rod-type component (13). The pickup (20) is connected to a frequency evaluating device which determines the resonant frequencies of the rod-type component (13) and from their values the state of stress of the rod-type component (13) can be found. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zur Ermittlung und Kontrolle der SpannungDevice for determining and controlling the voltage

stabförmiger Bauteile.rod-shaped components.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und Kontrolle der Spannung stabförmiger Bauteile, insbes. von Schrauben, Zugankern und dergleichen, die durch äußere Last wie Zug, Druck oder Biegung beansprucht sind.The invention relates to a device for determination and control the tension of rod-shaped components, especially screws, tie rods and the like, that are stressed by external loads such as tension, compression or bending.

Zur Ermittlung und Kontrolle des Spannungszustandes stabförmiger Bauteile, bsw von Schrauben, sind eine Reihe von Methoden bekannt Eine einfache, weit verbreitete Methode, die allerdings in der Regel Werte mit großer Unsicherheit liefert, ist darin zu sehen, daß aus dem Anzugsmoment einer Schraube, auf deren Zug- bzw Druckspannung geschlossen wird.To determine and control the stress state of rod-shaped components, bsw of screws, a number of methods are known A simple, widely used one Method which, however, usually delivers values with great uncertainty it can be seen that from the tightening torque of a screw, on its tensile or compressive stress is closed.

Bei einer anderen Methode wird aus dem Drehwinkel, um den eine Schraube nach Erreichen einer Anlage (z.B. Schraubenkopf liegt zwanglos am zu verbindenden Material an) angezogen wird, auf den Spannungszustand der Schraube geschlossen.In another method, the angle of rotation around one screw after reaching a system (e.g. screw head is unobstructed on the to be connected Material to) is tightened, the tension state of the screw is deduced.

Ferner ist es bekannt, Schrauben bis zu ihrer Streckgrenze, bei der ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Drehmoment und Drehwinkel festgestellt werden kann, anzuziehen.It is also known to screw screws up to their yield point at which a non-linear relationship between torque and angle of rotation can be determined can attract.

Durch die geschilderten Methoden kann zwar ,uf den Spannungszustand beim Anziehen der Schrauben geschlossen werden, ein nach längerem Einbau auftretender Spannungsabfall durch plastische Verformung ist jedoch nicht feststellbar, ohne daß Veränderungen an der Verbindung (z.B. Ausbau oder Nachziehen der Schraube) vorgenommen werden.With the methods described, it is true that the stress state are closed when the screws are tightened, which occurs after a long period of installation However, a voltage drop due to plastic deformation cannot be determined without that changes have been made to the connection (e.g. removal or tightening of the screw) will.

Weitere Methoden, die einen überblick über-den Spannungszustandvon Schrauben zulassen, beruhen auf einer mehr oder weniger direkten Messung der Verlängerung beim Anziehen oder Belasten der Schrauben. Die Verlängerung läßt sich bsw. durch Messung des Abstandes zwischen Meßmarken, durch DehnmeR-streifen oder durch Messung der Laufzeit eines Ultraschallimpulses ermitteln.Other methods that provide an overview of the state of tension of Allow screws are based on a more or less direct measurement of the extension when tightening or loading the screws. The extension can bsw. by Measurement of the distance between measuring marks, by means of strain gauges or by measurement determine the transit time of an ultrasonic pulse.

Ein Nachteil dieser Methoden ist darin zu sehen, daß zwar die Verlängerung ermittelt wird, jedoch bei Auftreten plastischer Verformungen deren Beiträge zur Verlängerung unbekannt bleiben und die hieraus resultierende Minderung der Spannung nicht angegeben werden kann.Daher kann der tatsächliche Spannungszustand einer Schraube häufig nicht genau genug ermittelt werden, ohne die Schraube auszubauen und die plastische Dehnung zu bestimmen.A disadvantage of these methods can be seen in the fact that, although the extension is determined, but when plastic deformations occur their contributions to Lengthening remains unknown and the resulting reduction in tension cannot be specified. Therefore, the actual stress state of a screw can often not be determined accurately enough without removing the screw and the to determine plastic strain.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung und Kontrolle der Spannung stabartiger Bauteile zu schaffen, die sowohl während des Einbaues und der Belastung der stabartigen Bauteile als auch bei bereits montierten stabartigen Bauteilen unter Vermeidung einer Veränderung deren Belastungs- oder Spannungszustände eingesetzt werden kann.The object of the invention is to provide a device for determining and Control of the tension of rod-like components, which both during the Installation and the loading of the rod-like components as well as those that have already been assembled Rod-like components while avoiding a change in their load or Stress states can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am stabförmigen Bauteil ein Erreger und ein Aufnehmer angeordnet sind> wobei der Erreger das stabförmige Bauteil zu Schwingungen anregt und der Aufnehmer die Schwingungen des stabförmigen Bauteiles aufnimmt, und daß der Aufnehmer mit einer Frequenzauswerteelnrichtung verbunden ist, die die Eigenfrequenzen des stabförmigen Bauteils ermittelt. Aus den Eigenfrequenzen läßt sich der Spannungszustand des stabförmigen Bauteils bestimmen Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo die Eigenfrequenzen von stabförmigen Bauteilen durch eine mechanische Spannung verändert werden Es ist bekannt, daß die Eigenfrequenzen einer transversal schwingenden Saite außer von deren Länge und Dichte von der angelegten Zugspannung abhängen. Es kann daher aus den Eigenfrequenzen die angelegte Zugspannung bestimmt werden Diesen Zusammenhang nutzt die Erfindung aus und überträgt ihn auf stabartige Bauteile.This object is achieved in that on rod-shaped Component an exciter and a transducer are arranged> where the exciter is the Rod-shaped component stimulates vibrations and the transducer absorbs the vibrations of the rod-shaped component receives, and that the transducer with a frequency evaluation is connected, which determines the natural frequencies of the rod-shaped component. the end The stress state of the rod-shaped component can be determined from the natural frequencies The invention is applicable wherever the natural frequencies of rod-shaped Components are changed by a mechanical stress It is known that the Natural frequencies of a transversely vibrating string apart from its length and density depend on the applied tensile stress. It can therefore from the natural frequencies the applied tensile stress can be determined. The invention makes use of this relationship and transfers it to rod-like components.

Bei stabartigen Bauteilen ist es jedoch häufig schwierig, einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Spannungszu-.In the case of rod-like components, however, it is often difficult to determine a mathematical Relationship between the increase in tension.

stand und den Eigenfrequenzen des Stabes abzuleiten, da neben Länge und Dichte weitere Parameter, wie Dicke des Stabes und die Rand und Binspannbedingungen, zu berücksichtigen sind.stand and derive the natural frequencies of the rod, there in addition to length and density further parameters, such as thickness of the rod and the edge and clamping conditions, must be taken into account.

Insbesondere sind die Rand und Einspannbedingungen spannungsabhängig und haben meistens einen größeren Einfluß auf die Eigenfrequenzen des Stabes als die im Schaft des Stabes auftretende Spannung Um dennoch aus den Eigenfrequenzen auf den Spannungszustand stabförmiger Bauteile schließen zu können, kann der Zusammenhang experimentell ermittelt werden. Beispielsweise läßt sich der Zusammenhang zwischen Eigenfrequenzen und Spannungszustand an Modellen oder bei der Originalanordnung in Vorversuchen bestimmen Eine Kalibrierung kann ggf. auch in einer Zerreißasehine erfolgen Ist der funktionelle Zusammenhang zwischen Eigenfrequenzen und Spannungszustand entweder mathematisch oder experimentell ermittelt, so läßt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Spannung stabförmiger Bauteile durch Messung der Transversalschwingungen bestimmen. Es kann zweckmäßig sein, die Eigenfrequenzen im entlasteten Zustand mit denen unter Last zu vergleichen und aus der Differenzfrequenz die Spannung zu bestimmen. In vielen Fällen läßt sich hierdurch gegenüber einer Absolutmessung der Eigenfrequenzen der Fehler bei der Bestimmung der Spannung reduzieren.In particular, the edge and clamping conditions are stress-dependent and usually have a greater influence on the natural frequencies of the rod than the stress Um occurring in the shaft of the rod is nevertheless derived from the natural frequencies The relationship can be determined experimentally. For example, the relationship between Natural frequencies and stress state on models or in the original arrangement determine in preliminary tests A calibration can also be carried out in a tear-out phase take place Is the functional relationship between natural frequencies and stress state determined either mathematically or experimentally, so lets the tension of rod-shaped components through the device according to the invention Determine the measurement of the transverse vibrations. It can be useful to use the natural frequencies to be compared in the unloaded state with those under load and from the difference frequency determine the voltage. In many cases this can be compared to a Reduce the absolute measurement of the natural frequencies of the errors when determining the voltage.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lERt-sich sowohl zur Absolutmessung der Vorspannung eines stabförmigen Bauteils, bsw.The device according to the invention can be used both for absolute measurement the preload of a rod-shaped component, bsw.

einer Schraube in einem beliebigen Einbauzustand, als auch zur Relativmessung der Vorspannung in Bezug auf einen Referenzzustand, bsw. zur Uberwachung des Spannungsabfalles einer Dehnschraube im Lauf längerer Betriebszeiten einer Anlage, heranziehen. Eine Relativmessung ist dann von Vorteil, wenn es durch fertigungs- und montagebedingte Unterschiede in sonst gleichen Schraubenverbindungen zu einer Verschiebung des funktionellen Zusammenhanges zwischen Kraft und Frequenz um einen konstanten Betrag kommen kann. In solch einem Fall weist eine Relativmessung gegenüber einer Absolutmessung die gröRere Genauigkeit auf..Dabei wird dann die Frequenz im Verlaufe der Zeit mit der Eigenfrequenz zu Beginn des Einbauzustandes verglichen. Aus dem Frequenzabfall wird auf den Spannungsabfall geschlossen.a screw in any installation state, as well as for relative measurement the preload in relation to a reference state, bsw. for monitoring the voltage drop an expansion screw in the course of longer operating times of a system. One Relative measurement is advantageous if it is due to manufacturing and assembly-related Differences in otherwise identical screw connections lead to a shift in the functional Relationship between force and frequency can come about by a constant amount. In such a case, a relative measurement compared to an absolute measurement has the Greater accuracy on .. The frequency is then over the course of time with the Natural frequency compared at the beginning of the installation state. The frequency drop becomes closed on the voltage drop.

Gegenüber bekannten Methoden zur Bestimmung des Spannungszustandes stabförmiger Bauteile läßt sich durch die erfindungsgemäß Vorrichtung der Spannungszustand auch unter Betriebsbedingungen, bsw. bei hohen Temperaturen, ermitteln.Compared to known methods for determining the state of stress Rod-shaped components can be used by the device according to the invention, the stress state also under operating conditions, bsw. at high temperatures.

In vorteilhafter Weise läßt sich der Erreger und/oder Aufnehmer am Schaft des stabförmigen Bauteils zwischen dessen Einspannstellen anordnen. Dies gilt zumindest dann, wenn hierfür der notwendige Raum zur Verfügung steht. In dem Bereich zwischen den Einspannstellen treten häufig die stärksten Schwingungsamplituden bei niedrigem Störpegel auf.In an advantageous manner, the exciter and / or sensor can be on Arrange the shaft of the rod-shaped component between its clamping points. this applies at least if the necessary space is available for this stands. The strongest vibration amplitudes often occur in the area between the clamping points when the interference level is low.

Ferner ist es von Vorteil den Erreger und/oder Aufnehmer innerhalb einer zentralen Längsausnehmung des stabförmigen Bauteils anzuordnen. Solche Längsausnehmungen sind bei einigen Bauteilen schon für andere Zwecke (z.B. Heizung) eingebracht und können für das Anbringen der Vorrichtung genutzt werden Auch die Anordnung des Erregers und/oder Aufnehmers an einer Einspannstelle des stabförmigen Bauteils kann insbesondere bei entsprechenden räumlichen Verhältnissen vorteilhaft sein.It is also advantageous within the exciter and / or transducer to be arranged in a central longitudinal recess of the rod-shaped component. Such longitudinal recesses are already installed for other purposes (e.g. heating) in some components and can be used for attaching the device. Also the arrangement of the exciter and / or transducer at a clamping point of the rod-shaped component can in particular be advantageous with appropriate spatial conditions.

Erreger und/oder Aufnehmer können z.B. an einem Schraubenkopf, einer Mutter oder einem Flansch, in den das stabförmige Bauteil eingespannt ist, angesetzt sein. Es ist insbesondere bei dieser Anordnung darauf zu achten, daß Streueinflüsse wie Schwingungen des Flansches oder Übertragungen von Schwingungen benachbarter Bauteile das Meßergebnis nicht verfälschen.Exciter and / or sensor can e.g. on a screw head, a Nut or a flange in which the rod-shaped component is clamped attached be. It is particularly important with this arrangement that stray influences such as vibrations of the flange or the transmission of vibrations from neighboring ones Components do not falsify the measurement result.

Schließlich ist es von Vorteil Erreger und/oder Aufnehmer an einem spannungsfreien Ende des stabförmigen Bauteils, auf das die Schwingungen weitergeleitet sind, anzuordnen.After all, it is advantageous to connect the exciter and / or sensor to one tension-free end of the rod-shaped component to which the vibrations are transmitted are to be ordered.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Geber gleichzeitig als Erreger und als Aufnehmer wirksam.In a further embodiment of the invention, one encoder is at the same time effective as a pathogen and as a transducer.

Für die Bestimmung der Resonanzfrequenzen sind drei Ausgestaltungen der Erfindung als besonders vorteilhaft hervorzugeben: Vorzugsweise findet eine Erregung Anwendung, die stoßartige Anregeimpulse aussendet Unter diese Art der Anregung fällt auch das mechanische Ansehlagenp der kurze mechanische Stoß.There are three configurations for determining the resonance frequencies of the invention to be particularly advantageous: Preferably one finds Excitation Application that sends out impulsive impulses. This type of stimulation there is also the mechanical stop p the short mechanical shock.

Die durch den Aufnehmer ermittelten Empfangssignale werden mittels eines Frequenzanalysators, bsw. eines Echtzeitanalysators, in ein Frequenzspektrum umgesetzt, aus dem die Resonanzfrequenzen ersichtlich sind.The received signals determined by the transducer are by means of a frequency analyzer, bsw. of a real-time analyzer, into a frequency spectrum implemented, from which the resonance frequencies can be seen.

In vorteilhafter Weise kann auch eine Gleitsinuserregung eingesetzt werden, bei der ein Erreger das stabförmige Bauteil einer sinusförmigen Anregung aussetzt, deren Frequenz im Bereich der zu erwartenden Eigenfrequenzen durchstimmbar ist. Der Aufnehmer ermittelt Betrag und/oder Phase des Antwortsignals, also der Schwingungsamplituden des stabförmigen Bauteils. Diese werden als Funktion der Frequenz ausgegeben, so daß aus der Lage der Amplitudenmaxima (Resonanzen) und/oder der größten Phasenänderung die gesuchten Eigenfrequenzen ermittelt werden können.A sliding sine excitation can also be used in an advantageous manner in which an exciter is the rod-shaped component of a sinusoidal excitation exposes whose frequency can be tuned in the range of the expected natural frequencies is. The transducer determines the amount and / or phase of the response signal, i.e. the Vibration amplitudes of the rod-shaped component. These are as a function of frequency output so that from the position of the amplitude maxima (resonances) and / or the largest Phase change the sought natural frequencies can be determined.

Ferner können in vorteilhafter Weise Erreger und Aufnehmer mit einer Resonanzfrequenzverweileinheit in einem Regelkreis derart angeordnet und aufeinander abgestimmt sein, daß lediglich eine gewünschte Eigenfrequenz des stabförmigen Bauteils verstärkt und registiert wird. Im wesentlichen geschieht dies auf die Weise, daR die durch den Aufnehmer registrierten Signale, die die Schwingungsamplituden des stabförmigen Bauteils wiederspiegeln, über einen Verstärker dem Erreger und damit wieder dem stabförmigen Bauteil zugeführt werden. Mittels dieser Selbsterregung findet eine Aufschaukelung der Eigenfrequenzsignale statt. Der Wert der Eigenfrequenzen wird ermittelt.Furthermore, exciter and transducer with a Resonant frequency dwell unit arranged in a control loop and one on top of the other be matched that only a desired natural frequency of the rod-shaped component is reinforced and registered. In essence, this is done in such a way that the signals registered by the transducer that indicate the vibration amplitudes of the reflect the rod-shaped component, via an amplifier to the exciter and thus are fed back to the rod-shaped component. By means of this self-excitement there is a build-up of the natural frequency signals. The value of the natural frequencies is determined.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden.Based on the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention will be explained in more detail.

Es zeigt: Fig.1 den Ausschnitt einer Flanschverbindung mit einer Dehnschraube im Schnitt, sowie die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig.2 durch die Vorrichtng gemäß der Fig.1 aufgenommenen Meßkurven und Figo 3 eine Darstellung der gemessenen Eigenfrequenzen als Funktion der Zugspannung im Dehnschaft einer Dehnschraube.It shows: FIG. 1 the detail of a flange connection with an expansion screw in section, as well as the arrangement of a device according to the invention, Fig.2 through the device according to the Fig.1 added Measurement curves and Figo 3 shows the measured natural frequencies as a function of the tensile stress in the Expansion shaft of an expansion screw.

In Fig.1 sind zwei Flanschteile 11, 12 dargestellt, die durch Dehnschrauben 13, von denen nur eine sichtbar ist, miteinander verbunden sind. Die Dehnschraube 13 trägt in ihren beiden Enden Schraubengewinde 14, 15. Mit dem einen Schraubengewinda 14 ist sie in das untere Flanschteil 11 eingedreht. Auf das andere Sehraubengewlnde 15 ist eine Mutter 16 aufgesehraubts die durch Anziehen das obere Flanschteil 12 auf das untere Flansehteil 11 anpreßt. Die Schraube 13, die in ihrem mittleren Bereich eine Verjüngung 17 aufweist, wird hierbei auf Zug beansprucht.In Fig.1 two flange parts 11, 12 are shown, which by expansion screws 13, only one of which is visible, are interconnected. The expansion screw 13 has screw threads 14, 15 in both ends. With one screw thread 14 it is screwed into the lower flange part 11. On the other very robe 15 is a nut 16 screwed up by tightening the upper flange part 12 presses on the lower flange part 11. The screw 13, which is in its central area has a taper 17, is claimed here on train.

Im Bereich des freien Gewindeendes 18 ist ein Erreger 19 und ein Aufnehmer 26 angebracht. Der Erreger 19 ist ein piezoelektrischer Gebers der durch ein Versorgungsgerät 21 angesteuert wird und die Dehschraube 13 impulsartig zu Transversalschwingungen anregt Der Aufnehmer 20 - ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer - nimmt die Schwingungen der Dehnschraube 13 auf und leitet diese an einen Ladungsverstärker 22 weiter. Die verstärkten Aufnehmersignale werden einem Echtzeitanalysator 23 zugeführt, der eine spektrale Auswertung des Signales vornimmt. Durch einen XYSchreiber 24 oder eine andere Registiereinrichtung wird das Schwingungsspektrum der Dehnschraube 13 dargestellt.In the area of the free thread end 18 there is an exciter 19 and a sensor 26 attached. The exciter 19 is a piezoelectric transmitter which is supplied by a supply device 21 is controlled and the jack screw 13 pulse-like to transverse vibrations excites The transducer 20 - a piezoelectric accelerometer - picks up the vibrations of the expansion screw 13 and transmits them to a charge amplifier 22 next. The amplified pick-up signals are fed to a real-time analyzer 23, which carries out a spectral evaluation of the signal. By an XY writer 24 or another registering device is the vibration spectrum of the expansion screw 13 shown.

Solche Schwingungsspektren zeigt die Fig.2. Es handelt sich um die Messung von Eigenfrequenzen einer Dehnschraube 13 mit dem Durchmesser D = 18mm (im verjüngten Bereich) und einer Dehnechaftlänge von 115 mm. Die Eigenfrequenzen wurden durch Anschlagen der Schrauben angeregt. Es sind II Spektren übereinander dargestellt, die bei vier verschiedenen Dehnschraubenbelastungen aufgenommen werden, und zwar bei Zugkräften von 5, 10, 30 und 70 kN. In dem hier vorliegenden Fall wurden nur die niedrigsten beiden Eigenfrequenzen f1 und f2 ausgemessen. Beide Eigenfrequenzen verschieben sich mit wachsender Belastung zu höheren Frequenzen, wobei sich gleichzeitig auch noch das Amplitudenverhältnis ändert.Such vibration spectra are shown in FIG. It's about the Measurement of natural frequencies of an expansion screw 13 with a diameter D = 18mm (in tapered area) and an elongated shaft length of 115 mm. The natural frequencies were stimulated by hitting the screws. II spectra are shown one above the other, which are absorbed at four different strain screw loads, namely with tensile forces of 5, 10, 30 and 70 kN. In this one Case, only the lowest two natural frequencies f1 and f2 were measured. Both Natural frequencies shift with increasing load to higher frequencies, the amplitude ratio also changes at the same time.

In Fig.3 sind die Meßwerte der Eigenfrequenzen f1 und f2 gemäß Fig.2 als Funktion der Zugspannung im Dehnschaft der Dehnschraube 13 dargestellt.FIG. 3 shows the measured values of the natural frequencies f1 and f2 according to FIG shown as a function of the tensile stress in the elongated shaft of the expansion screw 13.

Absolutmessung: Zur Bestimmung der Spannung einer Dehnschraube in einem Flansch wird zunächst in einem Modelversuch an einer originalgetreuen Flanschverbindung, ggf. an einer Zerreißmaschine, ein Diagramm gemäß Fig.3 ermittelt. Aus Eigenfrequenzmessungen am Original flansch läßt sich dann anhand des ermittelten Diagramms die Spannung einer Dehnschraube 13 bestimmen. Werden bsw. am Originalflansch Eigenfrequenzen von 4104Hz und f2 = 4500Hz gemessen, so läßt sich aus dem Diagramm gemäß Fig.3 die zugehörigen Spannung von 250N/mm2 ermitteln.Absolute measurement: To determine the tension of an expansion screw in a flange is first tested in a model test on a flange connection that is true to the original, possibly on a tearing machine, a diagram according to Fig. 3 determined. From natural frequency measurements The voltage on the original flange can then be determined using the diagram an expansion screw 13. Will bsw. Natural frequencies on the original flange measured from 4104Hz and f2 = 4500Hz, the diagram according to FIG determine the associated tension of 250N / mm2.

Relativmessung: Zur Bestimmung des Spannungsabfalls einer Dehnschraube im Verlauf der Zeit muß man ebenfalls auf Diagramme gemäß Fig.3 zurUckgreifen. Die zu Beginn des Überwachungszeitraumes auftretende Spannung sowie eine zugehörige Eigenfrequenz, z.B.Relative measurement: To determine the voltage drop of an expansion screw In the course of time one must also fall back on the diagrams according to Fig. 3. the Voltage occurring at the beginning of the monitoring period and an associated voltage Natural frequency, e.g.

f1, müssen gemessen werden. Wird zu einem späteren Zeitpunkt ein geringerer Wert für die Eigenfrequenz f1 gemessen, so ergibt sich auf dem Frequenzabfall rlfl ein Anfall 6 der Zugspannung. Wird z.B. bei 6r= 250N/mm2 die Eigenfrequenz f1 : 4200Hz gemessen und zu einem späteren Zeitpunkt f1 4111Hz gemessen, so ergibt sich aus dem Frequenzabfall a f1 = - 89Hz die Spannungsänderung ## = -50N/mm2.f1, must be measured. Will be a lesser one at a later date The value measured for the natural frequency f1 results in rlfl on the frequency drop a bout 6 of tension. If, for example, at 6r = 250N / mm2 the natural frequency f1: 4200Hz measured and measured at a later point in time f1 4111Hz, the result is from the frequency drop a f1 = - 89Hz the voltage change ## = -50N / mm2.

Claims (1)

8 n src h e \ÖVorrichtung zur Bestimmung und Kontrolle der Spannung stabförmiger Bauteile (13), insbesondere von Schrauben, Zugankern und dergleichen, die durch äußere Last wie Zug, Druck oder Biegung beansprucht sind, dadurch gekennzeichnet, daß am stabförmigen Bauteil (13) ein Erreger (19) und ein Aufnehmer (20) angeordnet sind, wobei der Erreger (19) das stabförmige Bauteil (13) zu Schwingungen anregt und der Aufnehmer (20) die Schwingungen des stabförmigen Bauteils (13) aufnimmt9 und daß der Aufnehmer (20) mit einer Frequenzauswerteeinrichtung verbunden ist, die die Eigenfrequenzen des stabförmigen Bauteils (13), aus deren Wert der Spannungszustand des stabförmigen Bauteils (13) bestimmbar ist, ermittelt 2 Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger (19) und/oder Aufnehmer (20) am Schaft des stabförmigen Bauteils (13) zwischen dessen Einspannungsstellen angeordnet sind 3 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger (19) und/oder Aufnehmer (20) innerhalb einer zentralen Längsausnehmung des stabförmigen Bauteils (13) angeordnet sind 40 Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger (19) und/oder Aufnehmer (20) an einer Einspannstelle des stabförmigen Bauteils (13) z.B. ggf. einem Schraubenkopf, einer Mutter (16) oder einem Flansch (11, 12) angeordnet ist 5 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger (19) und/oder Aufnehmer (20) an einem spannungsfreien Ende des stabförmigen Bauteils (13), z.B. einem Gewindekopf (18) oder einem Schaftende, angeordnet ist. 8 n src h e \ ÖDevice for determining and checking the voltage rod-shaped components (13), in particular screws, tie rods and the like, which are stressed by external loads such as tension, compression or bending, characterized in that, that an exciter (19) and a sensor (20) are arranged on the rod-shaped component (13) are, wherein the exciter (19) excites the rod-shaped component (13) to vibrate and the transducer (20) picks up the vibrations of the rod-shaped component (13) 9 and that the transducer (20) is connected to a frequency evaluation device, which are the natural frequencies of the rod-shaped component (13), from their value the stress state of the rod-shaped component (13) can be determined, 2 device determined according to claim 1, characterized in that the exciter (19) and / or transducer (20) on the shaft of the rod-shaped component (13) are arranged between the clamping points 3 Device according to Claim 1, characterized in that the exciter (19) and / or sensor (20) arranged within a central longitudinal recess of the rod-shaped component (13) are 40 device according to claim 1, characterized in that exciters (19) and / or Pick-up (20) at a clamping point of the rod-shaped component (13) e.g. if necessary a screw head, a nut (16) or a flange (11, 12) is arranged 5 Apparatus according to claim 1, characterized in that the exciter (19) and / or Sensor (20) at a stress-free end of the rod-shaped component (13), e.g. a threaded head (18) or a shaft end is arranged. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geber gleichzeitig als Erreger (19) und als Aufnehmer (20) wirksam ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that a transmitter acts simultaneously as an exciter (19) and as a sensor (20). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen stoßartige Anregeimpulse aussendenden Erreger (19) und einen die Empfangssignale des Aufnehmers (19) auswertenden Frequenzanalysator, bsw. Echtzeitanalysator (23). 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by an exciter (19) which emits impulses and the received signals of the transducer (19) evaluating frequency analyzer, bsw. Real time analyzer (23). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichent durch einen Erreger (19), der das stabförmige Bauteil (13) einer sinusförmigen Anregung aussetzt, deren Frequenz im Bereich der zu erwartenden Eigenfrequenzen durchstimmbar ist, durch einen dem Betrag und/oder die Phase des Antwortsignals ermittelnden Aufnehmer (20) und durch einen aus der Lage der Amplitudenmaxima (Resonanzen) und/oder der größten Phasenänderung die Eigenfrequenzen ermittelnden Analysator. 8. Device according to one of claims 1 to 6, marked by an exciter (19), which the rod-shaped component (13) a sinusoidal excitation exposes whose frequency can be tuned in the range of the expected natural frequencies is by a transducer determining the amount and / or the phase of the response signal (20) and by one from the position of the amplitude maxima (resonances) and / or the largest phase change the analyzer determining the natural frequencies. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger (19) und Aufnehmer (20) mit einer Resonanzfrequenzverweileinheit in einem Regelkreis derart angeordnet und aufeinander-abgestimmt sind, daß lediglich Eigenfrequenzen des stabförmigen Bauteils (13) verstärkt und registiert werden. 9. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that exciter (19) and transducer (20) with a resonant frequency dwell unit in a control loop are arranged and coordinated in such a way that only Natural frequencies of the rod-shaped component (13) are amplified and registered.
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