DE3500891C1 - Meßelement zur Ermittlung von Belastungen mit Hilfe von Schubspannungen - Google Patents

Description

• In der Ausbildung gemäß F i g. 3 ist ein Lastmeßbolzen 12 dargestellt, der eine Last über eine schwenkbare Stange 13 über einen Kugelkopf 14 aufnimmt und auf Stützwände 15 überträgt. Auch hier wurde in der neutralen Faser der Biegeachse 16 von der Stirnseite 17 des Bolzens her eine Aussparung 18 als Einfräsung bis in den Bereich 19 der größten Schubspannungen eingebracht Die ebenen Meßflächen mit den Dehnmeßstreifen 20 liegen wieder um parallel zu der aus Lastrichtung 21 und Biegeachse des Bolzens aufgespannten Ebene, wobei der Bolzen 12 mit Hilfe eines Haltebleches 22, welches mit einer Nase 23 in die Nut 24 eingreift und mit Hilfe der Zungen 25 die Stange 13 umfaßt, jeweils in der Lastrichtung 21 gehalten bzw. mit dieser verdreht wird.
• Der Lastbolzen 12 wird vorteilhaft mit einem Gehäuse 26 ausgestattet, welches Verstärkungs- und Auswerteelektroniken 27 aufnimmt, so daß Streuungen des Bolzenmaterials, wie aucltder Dehnmeßstreifen 20, innerhalb der Elekronik kompensierbar sind. Damit wird es möglich, auch bei Serien die Lastmeßbolzen 12 auszutauschen, ohne daß eine Nachkalibrierung des Gerätes erforderlich ist.
• Gemäß Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Ausbildung dargestellt, bei der ein Lastmeßbolzen 28,29 in der Ebene von Lastrichtung und Bolzenachse geteilt und aus Hälften gebildet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Meßflächen 30 von der Trennfuge her eingefräst werden und die Dehmeßstreifen 31 auf diesen Meßflächen ohne Schwierigkeiten anbringbar sind. Die Zuführung von Anschlußdrähten 32 erfolgt über zugeordnete Nuten 33, so daß insgesamt ein Lastmeßbolzen 28, 29 entsteht, welcher in den Querschnitten größter Belastung minimal geschwächt wird. Zur Montage werden die beiden Hälften 28,29 des Lastmeßbolzens durch nicht gezeigte Paßstifte über die Bohrungen 34, 35 genau miteinander verbunden. Dabei werden die Bohrungen in solchen Querschnitten angebracht, die niedriger belastet sind als die Meßquerschnitte.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Meßelement in der Art von Meßbolzen zur Ermittlung von Belastungen mit Hilfe von Schubspannungen in Gelenken und Stütznocken von Hebevorrichtungen sowie Arbeitsgeräten über zugeordnete Dehnmeßelemente, wobei der Meßbolzen im Bereich der in bezug auf die Biegung neutralen Faser mindestens eine Aussparung aufweist, die den zu vermessenden Scherquerschnitt erfaßt und die Aussparungen mindestens eine plane Meßfläche mit einem Dehnmeßelement parallel zu der aus Lastrichtung und Biegeachse (Verbindungslinie der Querschnittsschwerpunkte) aufgespannten Ebene aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbolzen (28, 29) eine Längsteilung aufweist, wobei-die Trennfuge in der Lastrichtung angeordnet ist und Aussparungen (30) in Form von Einfräsungen mit nach außen geführten Nuten (33) besitzt.
2. 2. Meßelement nach Anspruch 1 mit veränderlicher Lastrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbolzen (12) über Mitnehmerelemente (22 bis 25) derart verdrehbar ist, daß die plane Meßfläche der Aussparung (18) entsprechend der Lastrichtung in Richtung (21)der Lastrichtung einstellbar ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßelement in der Art von Meßbolzen zur Ermittlung von Belastungen mit Hilfe von Schubspannungen in Gelenken und Stütznokken von Hebevorrichtungen sowie Arbeitsgeräten über zugeordnete Dehnmeßelemente, wobei der Meßbolzen im Bereich der in bezug auf die Biegung neutralen Faser mindestens eine Aussparung aufweist, die den zu vermessenden Scherquerschnitt erfaßt und die Aussparungen mindestens eine plane Meßfläche mit einem Dehnmeßelement parallel zu der aus Lastrichtung und Biegeachse (Verbindungslinie der Querschnittsschwerpunkte) aufgespannten Ebene aufweisen.

   Eine Anordnung dieser Art ist nach GB-OS 21 24 789 und der DE-OS 2631 698 bereits bekannt, um bei derartigen Einsatzbereichen zu berücksichtigen, daß eine Beanspruchung durch Schubspannungen erfolgt und die anteilige Biegebeanspruchung vergleichweise klein ist.

   Hierbei wird berücksichtigt, daß durch Lagerlose und Verkantungserscheinungen der Querschnitt größter Biegung örtlich nicht genau festgelegt ist und dabei die Biegespannung unproportional zur äußeren Last sein kann.

   Es ist auch bekannt, daß die maximalen Schubspannungen bei den genannten Bauelementen im Bereich konstanter Querkraft weitgehend unabhängig von baulichen Ungenauigkeiten und relativ genau auf einen bestimmten Querschnittbereich festgelegt sowie in diesem Bereich konstant sind. Hierdurch ist es möglich geworden, die Schubspannungen an der Bauteiloberfläche zu messen.

   Es hat sich aber gezeigt, daß es schwierig ist, die Meßflächen im Meßbolzen zu schaffen und die Dehnmeßstreifen auf diesen Meßflächen ohne Schwierigkeiten anzubringen. Ferner werden die Querschnitte größter Belastung dadurch diese Ausbildung geschwächt.

   Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Weiterbildung der bekannten Meßelemente zur Ermittlung der auftretenden Schubspannungen zu schaffen, die eine einfache Herstellung der Meßflächen und Aufbringung der Dehnmeßstreifen gewährleistet und eine minimale Schwächung in Querschnitten größter Belastung ermöglicht.

   Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Meßbolzen eine Längsteilung aufweist, wobei die Trennfuge in der Lastrichtung angeordnet ist und Aussparungen in Ferm von Einfräsungen mit nach außen geführten Nuten besitzt.

   Hierdurch ist es möglich, die Meßflächen von der Trennfuge her einzufräsen und-elie Dehnmeßstreifen auf diesen Meßflächen ohne Schwierigkeiten anzubringen sowie Anschlußdrähte über zugeordnete Nuten zuzuführen, ohne den Querschnitt wesentlich zu schwächen.

   Für eine Anordnung mit veränderlicher Hauptlastrichtung wird vorgeschlagen, daß der Meßbolzen über Mitnehmerelemente derartverdrehbar ist, daß die plane Meßfläche der Aussparung entsprechend der Hauptlastrichtung in Richtung der Lastebene einstellbar ist.

   Zur Erläuterung ist der Erfindungsgegenstand sowie der Stand der Technik in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Meßelementes mit einem Stütznocken nach dem Stand der Technik, F i g. 2 eine Ansicht gemäß F i g. 1 in Pfeilrichtung, Fig.3 eine Ausführungsform eines Meßelementes nach der Erfindung für eine veränderbare Hauptlastsicherung, Fig.4 ein Meßelement mit einer Längsteilung des Meßbolzens.

   Zum besseren Verständnis wird eine Anordnung nach dem Stand der Technik gemäß F i g. 1 und 2 erläutert.

   Hierbei befindet sich an einem Träger 1 ein Stütznocken 2. Dieser trägt eine Last 3, die beispielsweise aus einer Plattenauflage 4 resultiert. Die Belastung des Nockens 2 ist durch die vorhandene Biegelänge 5, bis zum Träger f im Vergleich zur tragenden Höhe 6 relativ klein. Infolgedessen ist der Nocken 2 hauptsächlich auf Schub beansprucht. Dabei tritt die höchste Schubspannung im Übergangsquerschnitt zwischen dem Nocken 2 und dem Träger 1 auf und erreicht hier in der neutralen Faser der Biegeachse 7 ihren maximalen Wert. Diese Schubspannung ist im Gegensatz zur Biegespannung weitgehend unabhängig von der Biegelänge 5, die oft nicht genau definiert ist Daher ist die Lastmessung über die Schubspannung im vorliegenden Fall besonders vorteilhaft.

   Diese Schubspannung ist besonders gut meßbar, wenn der Nocken 2 Aussparungen 8 in Form von Einfräsungen aufweist, die bis in den Querschnitt größter Schubspannungen konstanter Querkraft reichen. Dabei sind dise Aussparungen 8 so ausgebildet, daß sich im Bereich der neutralen Fasern in Höhe der Biegeachse 7 plane Meßflächen ergeben, auf denen die aus der Schubspannung resultierende Materialdehnung durch ehnmeßstreifen 9 meßbar wird. Hierbei ist die Meß sache zur Aufnahme des Dehnmeßstreifens 9 in Richtung der Lastebene und senkrecht zum Biegequerschnitt angeordnet.