DE3714185A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der axialen dehnung an einem probestab - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung der axialen dehnung an einem probestabInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüf
maschine eingespannten Probestab, insbesondere auch bei
hohen Temperaturen.
Es sind Einrichtungen für die Messungen von axialen Dehnungen
an Probestäben bekannt, diese sind insbesondere elektronischer
Art, z. B. mit Dehnmeßstreifen als Geber. Dieses Verfahren ist
mit einem hohen Aufwand an Geräten wie Vergleicher, Impulsver
stärker und Registriergeräten verbunden. Auch die Dehnmeß
streifen selbst sind teuer und nur für einen einmaligen Einsatz
zu gebrauchen. Bei Messungen unter Hitzeeinwirkungen kann das
Verfahren mit Dehnmeßstreifen überhaupt nicht zur Anwendung
kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zu finden, nach dem der mit einfachen
Mitteln die axialen Dehnungen an Probestäben, insbesondere
auch im stark erhitzten Umfeld, gemessen und registriert
werden können.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1
und den Vorrichtungen nach den Ansprüchen 2 und 3 erzielt.
Das Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit aus,
indem die bei Zugbeanspruchung auf dem Probestab erfolgende
Stabverlängerung von +Δ l am Wegaufnehmer als -Δ l
eingegeben und registriert wird. Auch die Vorrichtung ist
ein einfaches Gebilde, die auch auf in kleineren Werkstätten
vorhandenen Werkzeugmaschinen erstellt werden kann. Die
Vorrichtung unterliegt keinem Verschleiß und hat somit eine
fast unbegrenzte Lebensdauer. Sie setzt keinen speziellen
elektronischen Meßaufbau voraus. Für die Registratur der
Dehnraten kann jeder laborübliche Wegaufnehmer verwendet
werden. Für Langzeitversuche, bei denen elektronische Meß
vorrichtungen blockiert würden, können auch mit mechanischen
Meßuhren hinreichende Genauigkeiten erzielt werden. Nach
einem weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann auf Einkerbungen am Probestab, die möglicherweise die
Dehncharakteristik verändern, verzichtet werden. Von
besonderer Bedeutung ist die Ausführung der Erfindung mit
Meßfühlern aus einem Material mit sehr geringem Wärme
ausdehnungskoeffizienten, z. B. Keramik. Solcherart können
auch Messungen an Probestäben in einem erhitzten Umfeld
vorgenommen werden, was bisher ohne aufwendigen Meßaufbau
nicht möglich war.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem
Meßbalken der Wegaufnehmer und an dem anderen Meßbalken eine
Justierschraube angeordnet. Mittels der Justierschraube kann
der Wegaufnehmer bei Beginn der Messung in einfacher Art
und Weise abgeglichen werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Meßbalken an
seinem Ende durch eine Zugfeder mit einem festen Lager verbunden,
wodurch das Gewicht des Wegaufnehmers kompensiert wird.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so auszubilden, daß die
Abstände zwischen den Spitzen der Meßbalken und den Dreh
punkten der Brücken einerseits und diesen Drehpunkten und
dem Drehpunkt des Meßbalkens mit angelenktem Wegaufnehmer anderer
seits gleich sind, d. h., es liegt ein Übersetzungsverhältnis
von 1 : 1 vor, so daß keine Übersetzungskonstante im Ablese
oder Registrierverfahren berücksichtigt werden muß.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den
Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu
entnehmen.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im
Schnitt.
In der Fig. ist ein in einer nicht dargestellten Prüf
maschine eingespannter Probestab (1) gezeigt. Die Meßzone
des Probestabes befindet sich in der Heizzone einer Heiz
einrichtung (2), die den Probestab mantelartig umgibt. Die
Meßvorrichtung (3) weist einen ortsfesten Träger (6) mit in
seinem Vertikalsteg angeordneten Bohrungen auf, in denen die
mit Brücken (8, 8′) fest verbundenen Stifte (9, 9′) längs
verschieblich geführt sind. In den Drehpunkten (14, 14′) der
Brücken (8, 8′) sind Meßbalken (4, 4′) pendelnd gelagert. Mit
den Meßbalken (4, 4′) sind an den probenseitigen Enden Meß
fühler (5, 5′) fest verbunden. Bei der Messung an erhitzten
Probestäben sind die Meßfühler aus einem Material mit sehr
geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Keramik. Zwischen
den Brücken (8, 8′) und dem Vertikalsteg des Trägers (6) sind
Federn (10, 10′) eingespannt, die den erforderlichen Andruck der
Meßfühlerspitzen auf den Probestab (1) bewirken. Bei der
Wahl von Tellerfedern besteht der Vorteil, Kraft und Feder
weg mit gleichen Elementen den jeweiligen Erfordernissen
veränderbar anpassen zu können. Am freien Ende des
Meßbalkens (4) ist ein Meßaufnehmer (7) pendelbar im Dreh
punkt (15) angeordnet, der mit der am freien Ende des
Meßbalkens (4′) angebrachten Justierschraube (11) in Wirk
verbindung steht. Das freie Ende des Meßbalkens (4) kann
weiterhin über eine Zugfeder (12) gegen ein festes Lager
gespannt sein, so daß das Gewicht des Wegaufnehmers (7) kompen
siert wird.
- Bezugszeichenliste
1 Probestab
2 Heizeinrichtung
3 Meßvorrichtung
4, 4′ Meßbalken
5, 5′ Meßfühler
6 Träger
7 Wegaufnehmer
8, 8′ Brücken
9, 9′ Stifte
10, 10′ Feder
11 Justierschraube
12 Zugfeder
14, 14′ Drehpunkte der Brücken
15 Drehpunkt des Meßbalkens 4
Claims (14)
1. Verfahren zur Messung der axialen Dehnung an einem in
einer Prüfmaschine eingespannten Probestab, dadurch
gekennzeichnet, daß die an zwei Referenzpunkten
abgegriffene Längendehnung des Probestabes über eine
kombinierte rotatorisch-translatorische Bewegung einer
Meßeinrichtung von einem Wegaufnehmer gemessen und
registriert wird.
2. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1 zur
Messung der axialen Dehnung an einem in einer
Prüfmaschine eingespannten Probestab, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei im Abstand zueinander angeordnete,
unter Andruck stehende und in dem Probestab (1)
zugewandten Bereich Meßfühler (5, 5′) aufweisende
Meßbalken (4, 4′) in einem zur Prüfmaschine ortsfesten
Träger (6) schwenkbar wie quer zur Längsachse des
Probestabes längsverschieblich angeordnet sind, daß
die Meßfühler (5, 5′) Spitzen aufweisen, die unter
Andruck am Umfang der Meßzone des Probestabes (1) in
seiner axialen Erstreckung anliegen, und daß die Meß
balken (4, 4′) an ihren freien Enden einen Wegaufnehmer
(7) aufweisen.
3. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1 zur
Messung der axialen Dehnung an einem in einer
Prüfmaschine eingespannten Probestab, dessen Meßzone im
aktivierten Hochtemperaturbereich einer Heizeinrichtung
liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand
zueinander angeordnete, unter Andruck stehende und in
dem Probestab (1) zugewandten Bereich, die Heizein
richtung (2) durchdringende Meßfühler (5, 5′) mit
geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende
Meßbalken (4, 4′) in einem zur Prüfmaschine ortsfesten
Träger (6) schwenkbar, wie quer zur Längsachse des
Probestabes längsverschieblich angeordnet sind, daß die
Meßfühler (5, 5′) Spitzen aufweisen, die unter Andruck
am Umfang der Meßzone des Probestabes (1) in seiner
axialen Erstreckung anliegen, und daß die Meßbalken
(4, 4′) an ihren freien Enden einen Wegaufnehmer (7)
aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßfühler (5, 5′) aus Keramik gebildet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßbalken (4, 4′) in Brücken (8, 8′)
schwenkbar aufgehängt sind und die Brücken (8, 8′) an
ihren Enden mit ihnen fest verbundene Stifte (9, 9′)
aufweisen, die in Bohrungen des Trägers (6) gegen die
Kraftwirkung von zwischen Träger (6) und Brücken (8, 8′)
angeordneten Federn (10, 10′) längsverschiebbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Federn (10, 10′) als Spiralfedern ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Federn (10, 10′) als Tellerfederpaket mit variabler
Zuordnung in Parallel- und Längsschaltung ausgebildet
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Federn (10, 10′) als Blattfedern ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegaufnehmer (7)
eine mechanische Meßuhr vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegaufnehmer (7)
ein elektronischer Wegaufnehmer vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Meßbalken (4)
der Wegaufnehmer (7) und an dem anderen Meßbalken (4′) eine
Justierschraube (11) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbalken (4) an
seinem freien Ende mittels einer Zugfeder (12) gegen ein
festes Lager aufgehängt ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (7)
im Endbereich des Meßbalkens (4) gelenkig (15) aufgehängt
ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände
zwischen den Spitzen der Meßbalken (4, 4′) und den
Drehpunkten (14, 14′) der Brücken (8, 8′) einerseits
und den Drehpunkten (14, 14′) und dem Drehpunkt (15)
des Meßbalkens (4) mit angelenktem Wegaufnehmer anderer
seits gleich sind.
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