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Vorrichtung zur Bestimmung der Längenänderung von Probestäben Bei
der Materialprüfung tritt in vermehrtem Maße das Bedürfnis auf, nicht nur die Druckbelastung
festzustellen, sondern Proportionalitätsgrenze, Streckgrenze und Elastizitätsmodul
genau zu bestimmen, da diese Werte für die Festsetzung der zulässigen Beanspruchung
oft von entscheidender Bedeutung sind.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt zur Bestimmung der Längenänderung
von Probestäben mit zwei an den Grenzen der Meßstrecke des Probestabes anzusetzenden
Klemmen, deren Führungsorgane eine gegenseitige Lagenänderung der Klemmen nur in
der Längsrichtung des Probestabes erlauben und von denen das eine eine Mikrometerschraube
trägt, auf welche ein konstanter Drehimpuls einwirkt, während durch das Führungsorgan
der andern Klemme die Drehbewegung begrenzt wird, indem dieses Führungsorgan sich
gegen die Spitze der Mikrometerschraube stemmt, derart, daß die Drehung der Schraube
durch Reibung in ihrem Muttergewinde gehemmt wird, sobald ein entsprechender Gegendruck
gegen die Schraubenspitze eingetreten ist. Mit der andern Klemme steht die Mikrometerschraube
in Verbindung, und -letztere wird bei der Längenänderung des Probestabes,
welche eine Änderung des Abstandes der Klemmen voneinander bedingt, in das Muttergewinde
ein-bzw. ausgeschraubt, bis der Reibungswiderstand im Gewinde dem Drehimpuls das
Gleichgewicht hält. Diese Vorrichtung arbeitet nicht mit der für die Bestimmung
der gesuchten Größen bestimmten Genauigkeit.
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Außerdem ist durch eine eigene, frühere Ausführung eines selbstzeichnenden
Dehnungsmessers bekannt, die Drehbewegung der Mikrometerschraube bzw. der Mutter
der letzteren durch einen von dem Führungsglied der andern Klemme getragenen Stift,
der in die Zacken eines Kronrades eingreift, zu begrenzen. Eine gleichförmige Drehung
der Mikrometerschraube bei gleichmäßiger Drehung des Probestabes wird dadurch nicht
erzielt.
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Viel größere Genauigkeit und Gleichmäßigkeit ist nach vorstehender
Erfindung erreichbar dadurch, daß das Führungsorgan der andern Klemme einen Anschlag
trägt, gegen welchen der glatte Rand des Kopfes der Mikrometerschraube anläuft,
wodurch bei gleichmäßiger Dehnung des Probestabes eine gleichförmige Drehung der
Mikrometerschraube gewährleistet wird. Der Anschlag kann aus einer runden Scheibe
bestehen, die durch dasselbe Zugorgan wie die Mikrometerschraube in Umdrehung versetzt
wird und deren Rand gegen die Spitze der Mikrometerschraube anläuft, so daß sich
sowohl Scheibe als auch Mikrometerschraube nur im Verhältnis zur Längenänderung
des Probestabes drehen können.
Drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
sind in den Abb. i bis 3 auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb: i, das zur Messung der Dehnung
eines Probestabes bei Beanspruchung auf Zug dient, bezeichnet -i -das eine rohrförmige
Führungsorgan, das mittels "der Klemme 2 am einen Ende der Meßstrecke auf dem Probestab
festgeklemmt wird. Im Führungsorgan i ist das weitere Führungsorgan-3 in Richtung
der Längenänderung des Probestabes verschiebbar und mittels der Klemme 4 am anderen
Ende der Melistrecke festgeklemmt. Das 'Führungsorgan i trägt in einem Fortsatz
5 das Muttergewinde 6 einer Mikrometerschraube 7, während das andere Führungsorgan
3 einen Anschlag 8 aufweist; gegen welchen der Kopf 9 der Mikrometerschraube unter
dem Einfluß eines ständigen Drehimpulses zum Anliegen gebracht wird. Der Drehimpuls
wird durch ein biegsames Zugorgan, z. B. einen Faden io, ausgeübt, der um den Kopf
g der Mikrometerschraube 7 geschlungen ist und über Führungsrollen i i läuft und
über eine Schreibtrommel i2 geleitet ist. Die freien Enden des Fadens io sind durch
verschieden schwere Gewichte 13 und 14 belastet, und das schwerere Gewicht 13 ist
bestrebt, die Mikrometerschraube 7 zu drehen, bis sie auf dem Anschlag 8 aufruht.
Auf dem Rand des Kopfes 9 ist eine Skäla 15 zur Ablesung der Drehung der
Mikrometerschraube, welche proportional der Längenänderung des Probestabes ist,
vorgesehen, und auf dem Führungsorgan 3 ist eine geradlinige Skala 16 angebracht,
die durch ein Fenster 17 am Führungsorgan i sichtbar ist, und auf welcher die ganzen
Millimeter der Längenänderung abgelesen werden können.
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Die Übersetzungsverhältnisse sind zweckmäßig so gewählt, daß der Weg
des Fadens io, welcher die Schreibtrommel 12 treibt, fünfzigmal so groß ist als
die Entfernungsänderung der beiden Klemmen. Ist der Faden io, wie in Abb. i gezeigt,
über eine Rille der Schreibtrommel gelegt, welche dem Durchmesser der letzteren
entspricht, so zeichnet der Schreibstift 18 die Dehnung des Probestabes in fünfzigfacher
Vergrößerung auf. Bei gleichmäßiger Dehnung des Probestabes zeichnet der Schreibstift
eine gleichförmige Linie auf, und das Ende der gleichmäßigen Dehnung kann deutlich
aus dem Diagramm bestimmt werden. Dies gestattet, den Elastizitätsmodul, die Proportionalitätsgrenze
und alsdann die Streckgrenze genau zu bestimmen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb.2 ist für Bestimmung der Länagenänderung
bei Druckversuchen gedacht und unterscheidet sich vom Beispiel nach Abb. i dadurch,
dag der Anschlag 8' sich oberhalb des Kopfes q der Mikrometerschraube 7 befindet
und das Übergewicht bestrebt ist, bei Annäherung der Klemmen 2 und 4 gegeneinander
und Verkürzung der Meßstrecke die Mikrometerschraube nach oben in Berührung mit
dem Anschlag 8' zu bewegen. Ferner ist der Faden io über eine Rolle ig auf der Achse
der Schreibtrommel i2 geschlungen, welche nur den halben Durchmesser der letzteren
besitzt; die Verkürzung des Probestabes wird daher in hundertfacher Vergrößerung
aufgezeichnet.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist als Dehnungsmesser bei Zugversuchen
bestimmt und entspricht im wesentlichen demjenigen nach Abb. i. Unterschiedlich
vom Beispiel nach Abb. i ist der als Scheibe 2o ausgebildete Anschlag, auf welcher
das Ende der Mikrometerschraube 7 aufruht. Die Scheibe 2o wird durch den Fäden io
angetrieben und dreht sich, sobald die Mikrometerschraube 7 von der Scheibe 2o bei
Längenänderung des Probestabes abgehoben wird. Die Mikrometerschraube 7 wird dabei
nach abwärts geschraubt, bis sie die Scheibe 2o wieder berührt, worauf die Scheibe
gebremst wird und stehenbleibt.
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Wenn die Streckgrenze erreicht ist, so hat es praktisch keinen Zweck,
den weiteren Verlauf der Dehnung ebenfalls in fünfzigfacher Vergrößerung aufzuzeichnen;
dies würde nur ein unnötig langes Diagrammblatt erfordern. Das Spiel der Mikrometerschraube
ist daher auf wenige. Millimeter beschränkt und kann je nach Bedarf verschieden
groß eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist am Kopf 9 der Mikrometerschraube 7
ein sich nach unten erstreckender Fortsatz 21 vorgesehen, der mit einer als verstellbare;
Anschlag wirkenden Schraube 22 zusammenwirkt. Wenn der Fortsatz 21 auf die Schraube
22 auftrifft, so wird eine weitere Drehung der Mikrometerschraube 7 verhindert.
Das Zugorgan io, das um den Kopf 9 geschlungen ist, wird hier festgehalten, und
beim weiteren Ansteigen der oberen Klemme 2 wird der nach dem Gewicht 14 sich erstreckende
Teil des Fadens io nachgezogen. Der Faden io dreht hierbei die Schreibtrommel 12
im gleichen Maße, wie sich die beiden Klemmen voneinander entfernen, und der Schreibstift
zeichnet vom Moment des Zusammenwirkens der Teile2i und 22 an die Dehnung des Probestabes
in natürlicher Größe auf. Der Ort, an welchem dieser Übersetzungswechsel eintritt,
macht sich im Diagramm durch einen scharfen Knick bemerkbar.
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Da sich das übersetzungsverhältnis beliebig steigern läßt, kann man
mit der Vorrichtung sehr genaue Ergebnisse erzielen.