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Durch Schraubzwingen o. dgl. unverrückbar zu befestigendes meßgerät
zum Registrieren von dynamischen, rasch wechselnden Dehnungen und Spannungen an
Brücken und ähnlichen Bauwerken. Unter den Meßgeräten, «-elche zum Registrieren
von Längsdehnungen oder Spannungen an Brücken und ähnlichen Bauwerken bekannt geworden
sind, lassen sich zwei Arten unterscheiden: a) solche, bei denen `die Dehnung in
einer wirklichen Faser gemessen wird, wie in der schematischen Abb.2 dargestellt
ist, b) solche, bei welchen sie in einer sogenannten ideellen Faser gemessen wird
(s. die schematische Abb. r).
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In beiden Fällen ist die weitere Hebelübersetzung sowie das Registrierwerk
samt Papiertransport und Zubehör, weil für die Erläuterung der Erfindung unwesentlich,
weggelassen und lediglich durch einen Zeiger Z mit Skala angedeutet.
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Die unter b) genannten messen nur dann die wirkliche Spannung, wenn
es sich um einr über den ganzen Prüfquerschnitt gleichmäßig verteilte, auf die ganze
Meßlänge gleichbleibende Zug- oder Druckspannung handelt. Für die Biegungsbeanspruchungen
dagegen wird nicht die Spannung an der Oberflächenfaser gemessen, sondern eine solche
einer ideellen Barüberliegenden Faser, die z. B. in der Abb. 2 in der Höhe der Körnerspitzen
a. und h sich befindet. Die Spannung wird also zu groß gemessen im Verhältnis der
Entfernung c der Körnerspitzen von der neutralen Faser zum Abstand d der äußersten
Faser voii derselben. Die unter a) genannten Dehnungsmesser besitzen dagegen den
Machteil, daß sie nur für ruhende Belastungen brauchbar sind und bei dynamischen
Belastungen, d. h. unter den wirklichen Betriebsverhältnissen, versagen. Dies rührt
von folgenden beiden Umständen her.
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Bei dynamischen Belastungen treten starke Erschütterungen auf. Infolgedessen
muß das Meßgerät viel stabiler als bei ruhender Belastung befestigt werden, damit
keine Verlagerung eintritt.
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Diese Befestigung, die mit Schraubzwingell vorgenommen werden muß,
bietet aber wieder den Nachteil, daß auf die einzelnen Gelenke ein außerordentlich
hoher Druck kommt, daß infolgedessen in denselben starke Reibung auftritt, welche
erhebliche Ungenauigkeiten zur Folge hat. Diese Ungenauigkeiten zeigen sich u. a.
darin, daß bei diesen Meßgeräten die Nullinie häufig gegenüber dem Zustand vor der
Messung verschoben ist. Bei statischer Belastung, für die sich derartige Meßgeräte
"vohl eignen, sind keine Erschütterungen zu gewärtigen, es braucht daher der Anpreßdruck
bei weitem nicht so groß zu sein, demnach wird dann auch der lüinfluß der Reibung
geringer.
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Ein weiterer \Tachteil ist, daß der Anpreßdruck etwa in der Mitte
zwischen den beiden Auflagerstellen zu erfolgen hat, damit er an
beiden
stellen genügend stark ist. Infolgedessen werden die dazwischen befindlichen Teile
auf Biegung beansprucht und müssen <ehr kräftig ausgeführt «-erden. Dadurch erhalten
sie aber wieder eine gewisse iHasse, die wieder mit Rücksicht auf die unvermeidlichen
Erschütterungen schädlich ist.
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Uni sowohl den mit der einen als auch den finit der andern Bauart
verbundenen Nachteil zu vermeiden, wird vom Erfinder die in der Abb. 3 dargestellte
Anordnung vorgeschlagen. Bei dieser wird die Spannung zwar auch in einer ideellen
Faser gemessen, dieselbe liegt aber nur etwa 2 mni, .d. h. so dicht über der Oberfläche,
an welcher die Dehnung gemessen werden soll, daß hierdurch ein nennenswerter Fehler
nicht eintritt. Außerdem ist hierbei zu beachten, daß die Schraubzwingen mit Spitzen
auf die zu untersuchende Oberfläche einwirken und die letzteren sich ebenfalls etwa
2 mm eingraben.
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Bei dieser Anordnung sind also sämtliche 1r be rtragungsstellen des
Vergrößerungsgestänges (Schneiden, Körner, Gelenke), bei welchen die sich dort berührenden
Teile Relativbewegungen (Drehungen) gegeneinander ausführen. vom Druck praktisch
entlastet bis auf den zur Verhinderung des Abklappens dieser Teile notwendigen Druck.
Der starke Druck, der zum sicheren Anpressen des Meßgerätes notwendig ist, wird
in üblicher `eise durch die bereits genannten Schraubzwingen unmittelbar erzeugt.
Derselbe ist sehr viel -etwa ioo- bis 5ooinal - größer als der zur Verhinderung
des Abklappens der vorgenannten Gestängeteile notwendige Druck.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die eigentliche
Meßstange so hoch angeordnet werden kann, daß sie nicht von irgendwelchen -Nieten,
Schraubenköpfen u. dgl. behindert werden kann.
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Die Anordnung ist in Abb. 3 schematisch dargestellt. Die beiden Schraubzwingen,
welche durch den Abstand der Körnerspitzen K, und K= die Meßlänge 'bestimmen, sind
mit Z1 und Z, bezeichnet. Ganz unten an den Schraubzwingen sind Schneiden S1 und
S. vorgesehen. In die SchneideSl greift der geisfußartige Teil G der sonst als Drehkörper
ausgebildeten Meßstange l17, welch letztere wieder mit Spitze P auf den die Bewegung
bereits stark vergrößernden Hebel H einwirkt. Dieser ist in der Schneide SZ gelagert
und leitet die Bewegung an 'Nadel N weiter. 11, ist eine Stellmutter. Dadurch,
daß Organ G entsprechend gekrümmt ist, kommt die Meßstange,11 genügend hoch über
etwaige Niete des Prüfkörpers zti liegen.
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Außerdem bietet sich auch der Vorteil, daß man durch Verdrehen der
Meßstange M im Gewinde des Geisfußes G und durch Anziehen der Gegenmutter g171 ein
bequemes 1-Iittel hat, <leii Schreibhebel jeweils in der Mittellage zu justieren.
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Bei der Verwendung derartiger Spannungsnic##er für dynamische Spannungen
kommt nur die Registrierung finit Hilfe eines Präzisionsuhrwerkes in Betracht. Das
letztere muß ebenso wie die Hebelübersetzung vom Meß= rohr his zur Schreibspitze
so gelagert sein, daß schädliche Einflüsse durch Erschütterungen nicht auftreten
können. Andererseits hat man ein Interesse, die Zahl der zu befestigenden Teile
weitgehendst zu verringern. Aus diesem Grunde werden die beiden für die Lagerung
der 1\Zeßstange ohnehin not-,vendigen Schraubzwingen auch gleich zur Lagerung des
Uhrwerkes und der sonstigen Teile verwendet (vgl. die Abb. 4. bis 7).
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Die sämtlichenTeile: Uhrwerk, Papiertransport, Zeitmarkierung, Hebelübersetzung
werden in einem stabilen Gehäuse untergebracht. Dieses Gehäuse G wird in der einen
Schraubzwinge Z, so gelagert, daß es sich ohne Spiel um eine sowohl zur Meßstange
als auch zur Spindel der Schraubzwinge senkrechte Achse A, welche jene der Meßstange
genau oder angenähert schneidet, drehen kann. In der andern Schraubzwinge Z., ist
dagegen das Gehäuse gut passend auf einem in Z_ festsitzenden Bolzen B aufgesteckt,
dessen Achse parallel zur Spindclachse und in einem größeren Abstand von letzterer
angeordnet ist (Abb.6). An einer andern Stelle ist das Gehätise außerdem noch in
einer zur Achse des Bolzens B senkrechten Parallelführung .P gelagert (Abb. 7).
Die Schraubzwinge Z_ ist mit einer Körnerspitze K_ ausgeführt, -welche in der Spindelachse
angeordnet ist und der Spindel entgegenwirkt.
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Durch diese Anordnungen werden folgende Vorteile erzielt: i. Man kommt
mit zwei Schraubzwingen aus. ' 2. Durch das Gewicht des Gehäuses samt den darin
befindlichen Teilen sowie durch Erschütterungen kommen keine schädlichen Reibungen
und damit Meßungenauigkeiten verursachenden Drücke auf die Meßstangenschneiden.
-3. Verbiegt sich die zu- untersuchende Brückenstrebe- in einer Ebene, welche durch
xIeßstangen- und Zwingenspindelachse gelegt werden kann, so tritt lediglich eine
kleine Drehung des Gehäuses uin A ein, verbiegt sie sich dagegen in einer Ebene,
welche durch Meßstange und Achse A gelegt «-erden kann, so tritt lediglich eine
kleine Drehung der Schraubzwinge Z= um den Bolzen B ein: In beiden Fällen dreht
sich ferner der Übertragungshebel l-I um die Körnerspitze der Meßstange entsprechend
der Winkeldrehung
durch (las 1iiegtiilgsnionlent. Für den Fall,
claß das hiegtin-snioinent so mit einer Zugkraft verbunden ist, <laß unter der
1,Ic#ßstange ,gerade die Spannung \7u11 herrscht, tritt also ohne lZucksicht auf
die etwaige Verbiegung der Strebe keine Verstellung cles Gestänges ein. Andernfalls
tritt eine Verstellung genau entsprechend der Gr<iße der jeweiligen Spannung
ein.
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Auch bei Verdrehungen der Strebe tritt keine Beeinflussung des lIcßgcstänges
ein. Es handelt sich eben in allen Fällen um eine Dreipunktbefestigung, in
einem halle sind die drei Punkte K1, K_ und B, im andern Falle K1, KZ und A.
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Die Lagerung des Gehäuses außer im Bolzen B noch in einer Parallelführung
P hat den Vorteil, daß man Gehäuse und Schraubzwinge bequem durch einen Griff nach
Art eines Bajonettverschlusses zusammenbauen kann, ohne Schraubgewinde verwenden
zu müssen.