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Vorrichtung zur Ermittlung von Lagerdrücken Vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Gerät zur Messung von Lagerdrücken oder Drücken in zweischnittig
beanspruchten Bolzen- oder Schraubenahschlüssen, insbesondere an Anschlußstellen
im Flugzeugbau. Es wird die Krümmung einer im unbelasteten Zustand geraden Meßachse
ermittelt, aus welcher man in an sich bekannter Weise auf die Größe der Beanspruchung
schließt.
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Es sind Geräte zur Ermittlung der Belastung von auf Biegung beanspruchten
stabförmigen Teilen bekannt, bei denen durch Messung der Achsenneigung an zwei genügend
weit voneinander entfernten Punkten die vorhandene Belastung ermittelt wird.
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Diese Geräte sind jedoch zur Messung an fertig verlegten Teilen bestimmt,
die längs der Meßstrecke frei zugänglich sind.
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Es sind ferner Verfahren zur Messung von Lagerdrücken mittels piezoelektrischer
Ouarze bekannt. Diese sind im Innern des zu messenden Bauteiles angebracht, wozu
besondere Veränderungen an diesem notvendig sind.
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Das Verfahren ist außerdem besser zur Messsung von schnell aufeinanderfolgenden
Druckänderungen als von Absoltwerten geeignet.
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Die nach vorliegender Erfindung zur Ermittlung der Lagerdrücke dienende
Meßachse ist an verschiedenen Meßstellen leicht einzubauen und kann nach einmaliger
Eichung stets wieder verwendet werden. Die Meßachse wird gegen den Bolzen oder die
Schraube des zu messenden Anschlusses ausgetauscht.
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Sie ist an beiden Seiten ballig geformt und mit den halligen Teilen
in Büchsen gelagert, deren äußerer Durchmesser dem Bohrungsdurchmesser der feststehenden
Lagerschalen entspricht. Die Meßachse besitzt beiderseits über die halligen Lagerstellen
hinausragende freie Enden, welche sich unter Einwirkung der zu messenden Last zueinander
schräg stellen. Die Größe der auftretenden Schrägstellung gibt dann hekanntlicll
einen Maßstab fiir die Höhe der Belastung.
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Die Schrägstellung der Lagerenden kann in beliebiger, an sich bekannter
Weise unmittelbar gemessen werden. Da der Ausschlag aber meist so klein ist, daß
er sich schwer messen läßt, empfiehlt sich, die Messung des Ausschlages an den freien
Enden der durchbogenen Meßachse mittels auf die freien Enden aufgesetzter Arme.
Man bringt diese Arme auf den Enden der Meßachse umdrehbar derart an, daß sie und
die Meßachse in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Meßarme können zur Achse senkrecht
stehen und gleich lang sein, so daß die Meßstrecke parallel zur Meßachse liegt.
Es ist aber auch eine andere Ausführungsform möglich, bei welcher die Meßstrecke
senkrecht zur Meßachse
liegt. In diesem Falle ist an dem einen
Ende der Meßachse ein Meßarm angebracht. welcher über das Lager hinweg bis zu dem
anderen Ende der Meßachse reicht. Die Aufgabe des- zweiten Meßarmes übernimmt hier
-das freie Ende der Meßachse oder eine mit demselben verbundene Verlängerung. Die
je- -weilige Entfernung der freien Enden der Meßarme kann durch einen Maßstab 0.
dgl. gemessen werden. Das Meßergebnis ist um so größer, je länger die Meßarme und
die freien Enden der Meßachse sind. Man kann aber auch hierbei noch eine Übersetzung
anbringen, so daß der geringe Meßweg nochmals vergrößert wird. Die Übersetzung kann
beispielsweise durch einen einarmigen oder zweiarmigen Hebel herbeigeführt werden.
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Die bisher beschriebenen Ausführungsformen zeigen die Durchbiegung
in nur einer Ebene an und lassen sich überall dort anwenden, wo die Hauptrichtung
der Kraft bekannt ist und wenn man das ganze Gerät durch Drehung um die geometrische
Achse der Meßachse so einstellen kann, daß die Meßarme in dieRiditung der Kraft
fallen. Um in zwei verschiedenen, zueinander senkrecht stehenden Ebenen die Durchbiegung
messen zu können, gabelt man bei einen Gerät, dessen Meßstrecke. parallel zur Meßachse
liegt, die Meßarme so, daß jeder Arm zwei Stellen zum Messen des Ausschlages hat.
Bei einem Gerät, dessen Meßstrecke senkrecht zur Meßachse liegt, ist der Meßarm
an seinem freien Ende mit einem Bügel versehen, welcher zwei unter go0 zueinander
angeordnete Meßvorrichtungen, beispielsweise Meßuhren, trägt.
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Die beiden Meßstrecken liegen in einer Ebene senkrecht zur Meßachse.
Es werden die Ausweichungen des freien Endes der Meßachse und die des Meßarmes gegeneinander
in zwei Richtungen gemessen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb. I zeigt ein Gerät zur Messung des Lagerdruckes in einer Ebene
mit Meßstrecke parallel zur Meßachse. Auf einer Grundplatte I ist ein Rahmen 2 befestigt,
welcher bei 3 die Lager für die Meßachse 4 trägt.
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Letztere hat ballige Lagerstellen und trägt die Riemenscheibe 5 auf
einer verhältnißmäßig kurzen Strecke der Nabenlänge. Das Gerät soll in dem als Beispiel
angeführten Falle dazu dienen, festzustellen, welcher Druck während des Betriebes
von einer Riemenscheibe 5 auf die Achse 4 und die zugehörigen Lagerstellen übertragen
wird. Die Meßarme 6 und 7 sind vermittels Klemmschrauben S und g undrehbar auf den
freien Enden der Meßachse 4 befestigt. Sie liegen in der Hauptsache in einer Ebene
mit der Meßachse und laufen in zwei Spitzen 10 und II aus. Xuf der schon erwähnten
Grundplatte I sind ferner zwei Arme 12 und I3 befestigt, welche an ihrem oberen
Ende einen Maß-Stab 14 tragen. Sie sind dadurch ein Stabpaar , verbunden, welches
als Führung für die .irme 6 und 7 dient. Wenn die Riemen-:scheibe 5 umläuft, werden
die Arme 6 und 7 durch das Stabpaar I5 gehindert, ebenfalls mitumzulaufen. Wirkt
auf die Riemenscheibe 5 eine Kraft P, so biegt sich die Meßachse 4 nach unten durch,
Dabei stellen sich ihre freien Enden schräg zu ihrer ursprünglichen Lage. Die Arme
6 und 7 stellen sich ebenfalls schräg. Die Schrägstellung bewirkt eine gegenseitige
Annäherung der Spitzen 10 und TI, welche auf dem Maßstab 14 abgelesen werden kann.
Aus der Größe der Annäherung der beiden Spitzen 10 und 11 aneinander kann auf die
Größe der Kraft sowie auf diejenige der Lagerdrücke geschlossen werden. Würde eine
Kraft entgegengesetzt P wirkten, so würde sich die N1Ießadse 4 nach oben durchbiegen,
und die beiden Spitzen 10 und 1 1 würden sich voneinander entfernen.
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Abb. 2 zeigt in der Ansicht von oben eine Ausführungsform, bei welcher
die Annäherung bzw. Entfernung der freien Enden der Meßarme nicht in einfacher Weise
durch einen Maßstab, sondern durch eine Meßuhr gemessen wird, wobei zwischen die
Meßarme und die Meßuhr ein einarmiger Hebel zum Vergrößern der zu messenden Strecke
eingescllaltet ist. Es sind I6 und I7 zwei Meßarme, welche den Armen6 und 7 aus
Abb. I entsprechen. An dem freien Ende des Meßarmes 16 ist bei I8 ein einarmiger
Hebel 19 angelenkt. Bei 20 steht der HebeI 19 in Verbindung mit dem N1ießarm 17.
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Bei 2I ruht der Meßstift einer Meßuhr 22 auf dem Hebel 19 auf. Sobald
die freien Enden der Hebel I6 und I7 sidl einander nähern, macht der Hebel 19 einen
Ausschlag und beeinflußt dadurch die Meßuhr 22.
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In den Abb. 3 bis 5 ist in drei verschiedenen Projektionen ein Gerät
dargestellt, welches es ermöglicht, den Lagerdruck in zwei verschiedenen Richtungen
zu messen und aus der Größe verschiedener -N(jiessungen auf die Richtung der Kraft
zu schließen. Es ist auch hier auf einer Grundplatte 30 ein Lager 3 1 befestigt,
welches die kugeligen oder balligen Lager 32 und 33 der Meßachse 34 trägt.
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Die Meßachse selbst nimmt in der Mitte die Riemenscheibe 35 auf und
trägt an ihren beiden Enden die Meßarme 36 und 37. Diese sind gegabelt in zwei Arme
36a und 36b und zwischen den Bügeln 48 und 49 geführt. Der Arm 36 läuft in zwei
Hebellager 38 und 39 aus, welche in schon beschriebener Weise die einarmigen Hebel
40 und 41 tragen. In gleicher Weise ist der Arm 37 gegabelt, so daß
er
zwei mit Feineinstellung versehene Meßstellen 42 und 43 trägt, welche auf die Hebel
40 und 4I wirken. Der Hebel 40 beeinflußt bei 44 eine Meßuhr 45. In gleicher Weise
beeinflußt der Hebel 41 bei 46 eine Meßuhr 47. In Abb. 3 und 4 ist die Meßuhr 47
der Deutlichkeit halber nach oben herausgezeichnet. Wenn die Kraft senkrecht nach
oben oder nach unten in Richtung des Pfeiles P, wirkt, so müssen die Uhren 45 und
47 den gleichen Wert anzeigen. Ist die angreifende Kraft jedoch schräg zu der Pfeiltichtung
P, gerichtet, so tritt eine Schrägstellung der Meßachse 34 auch in Ebenen senkrecht
oder schräg zur Zeichenebene auf.
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Durch die Schrägstellung werden die gegabelten Meßarme 36 und 37 derart
verdreht, daß die Uhren 45 und 47 verschiedene Angaben machen messen. Aus der Verschiedenheit
der Angaben kann man auf die Richtung schließen, in welcher die Kraft wirkt.
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Abb. 6 und 7 zeigen ein Gerät, dessen Meßstrecke senkrecht zur Meßachse
liegt. Die Lager 50 und 51 dienen zur Aufnahme der balligen Lager 52 und 53 sowie
der Meßachse 54. Letztere trägt eine Riemenscheibe 55, und an ihrem einen Ende ist
mit ihr starr verbunden ein Meßarm 56, weldler iiber die Lager hinweg bis zu dem
anderen Ende der Meßachse reicht. An dem freien Ende des Meßarmes 56 ist ein Bügel
76 angebracht, der bei 57 und 58 Meßuhren 59 und 60 trägt.
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Abb. 8 und 9 zeigen ein dem vorigen ähnliches Gerät, jedoch mit dem
Unterschied, daß zwischen die Meßarme und die Mefluhren ein zweiarmiger Hebel zur
Vergrößerung der zu messenden Strecke eingeschaltet ist. Die Bezugszeichen 50 bis
55 haben die gleichen Bedeutungen wie in Abb. 7. Das Ende 6I der Meßachse 54 trägt
einen Meßarm 62, welcher über die Lager hinwegreicht. Das andere Ende65 der Meßachse
trägt eine Verlängerung68, in welcher bei 67 der zweiarmige Hebel 66 allseitig beweglich
gelagert ist. Das Verlängerungsstück 68 hat zwei Ansätze 63 und 64, in denen mittels
Klemmschrauben 69 und 70 die Meßuhren 7I und 72 befestigt sind. An dem freien Ende
des Meßarmes 62 ist ein Übertragungsstück 73 vermittels einer Schrabe 74 befestigt,
welches die einander gegenläufigen Bewegungen von 62 und 68 auf das Ende 75 des
zweiarmigenHebels66überträgt.