DE715916C - Vorrichtung zum Ermitteln der infolge der elastischen Formaenderung bei belasteten Maschinen- und Baukonstruktionsteilen auftretenden ungleichmaessigen Belastungsverteilung - Google Patents

Vorrichtung zum Ermitteln der infolge der elastischen Formaenderung bei belasteten Maschinen- und Baukonstruktionsteilen auftretenden ungleichmaessigen Belastungsverteilung

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DE715916C
DE715916C DEM138316D DEM0138316D DE715916C DE 715916 C DE715916 C DE 715916C DE M138316 D DEM138316 D DE M138316D DE M0138316 D DEM0138316 D DE M0138316D DE 715916 C DE715916 C DE 715916C
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DEM138316D
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Inventor
Otto Dietrich
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Rolls Royce Solutions GmbH
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Maybach Motorenbau GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0041Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Ermitteln der infolge der elastischen Formänderung bei belasteten Maschinen-und Baukonstniktionsteilen auftretenden ungleichmäßigen Belastungsverteilung Die erfindungsgemåße Vorrichtung dient vor allem der, Feststeilnng dfer Drücke, die an den verschiedenen. Stellen der Berührungsflächen von gegeneinander gedrtickten Teilen auftreten. Es handelt sich dabei besonders -um die Erfassung solcher Kräfte, die mit andern üblichen Mitteln nicht oder doch nicht genfigend genau gemessen werden können, weil die betreffenden Teile nicht oder nur schwer zugänglich sind, oder weil die durch die betreffenden Kräfte hervorgerufenen Formänderungswege nur sehr klein sind.
  • Außerdem ist die neue Vorrichtung zur Feststellung von Beanspruchungen in den betref fenden zu untersuchenden Bauteilen geeignet.
  • Man hat schon die verschiedensten Apparate, Instrumente und Vorrichtungen vorgeschlagen, niet denen auf mechanischem oder hydraulischem Wiege Kraft-, Spannungs-, Schub- oder Drehmomentmessungen vorgenommen- werden. Damit hat die Erfindung an tsich nichts zu tun. Die Erfindung besteht darin, daß die Meßvorrichtung entweder aus einem ständig eingebauten Bauelement des zu untersuchenden Bauteils oder aus einem nur für die Untersuchung zu verwendenden zusätzlich in den zu untersuchenden Bauteil einzusetzenden Bauelement besteht, das durch Einschnitte, Kerben o. dgl. in einzelne Ab--schnitte, Zonen 0. dgl. unterteilt ist, deren Abstandsänderungen zum Bestimmen der Belastungsverteilung des zu untersuchenden Bauteils gemessen werden.
  • Niach dem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die durch die Unterteilung des als Meßorgan dienenden Bauelementes entstehenden Ansätze, Zapfen o. dgl. derartige Abmessungen auf, daß das Meßorgan dieselbe elastische Charakteristik besitzt wie der zu untersuchende Bauteil.
  • In den Abbildungen ist die erfindungs- -gemäße Vorrichtung in drei beispielsweisen Ausführungen schematisch dargestellt.
  • Abb. I zeigt einen Schnitt durch zwei durch eine Schraube zusammengedrückte Teile.
  • Abb. 2 stellt die Draufsicht dazu - dar. In Abb. 4 sind Teile eines Wälzlagers in teilweisem Schnitt dargestellt. Abb. 5 ist eine Draufsicht auf eine Seitenfläche einer besonders ausgebildeten Rolle des Wälzlagers nach Abb. 4. Die Abb. 3 und 6 zeigen Lastverteilungskurven, die auf Grund der Messungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wurden. Die Abb. 7 und 8 zeigen ebenfalls einen besonders ausgebilcleten Meßkörper in Form einer Rolle für ein Wälzlager.
  • Es Ibedeuten in den Abb. 1 und 2 I einen Schaftteil einer Kolbenstange eines Verbrennungsmotors, 2 den dazugehörigen Lagerdeckel, 3 eine diese beiden Teile verbindende Schraube, welche an dem unteren Ende ein Gewinde 4 trägt, auf welchem eine Mutter 5 sitzt. 6 ist der obere Teil der Schraube 3, die hier die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet. An der Schraube 3 sind eine Anzahl (8) Segmentstücke oder Zapfen In bis IS angeordnet, die durch Stücke geringerer Höhe II' bis 18' mit dem Hauptteil 6 verbtinden sind. An den oberen Enden sind die Segmentstücke schmal ausgeführt, so daß die entsprechenden Flächen II" bis I8" eben groß genug sind, um die Spitze von Meßinstrumenten aufnehmen zu können. Die einzelnen Segmentstücke ii bis 18 sitzen an den Punkten 2I bis 28 auf der an dein Schaftteil I hierfür vorgesehenen Fläche auf. Von diesen, Punkten sind in der Abb. I nur die Punkte 21 und 25 ersichtlich, die in der Schnittebene dieser Abbildung liegen. Die Auflagerstellen der Stücke I2, 13-, 14, I6, I7, I8 auf dem Teil I sind nicht unmittelbar sichtbar. Diese seien mit 22, 23, 24, 26, 27, 28 bezeichnet.
  • Es soll nun die Kraftverteilung festgestellt werden, die entweder durch die an der Stange ausgeübte Zugkraft entsprechend den im Betrieb auftretenden Verbrennungs- bzw.
  • Massenkräften oder beim Anziehen der Schraube 3 an den- Punkten 21 bis 28 auftritt. Die an diesen Stellen sich ergebenden Formänderungswege sind naturgemäß verhältnismäßig klein. Auch sind diese Punkte vielfach wie in dem vorliegenden Beispiel für die Messung nicht oder nur durch ganz besondere Maßnahmen zugänglich. Es werden deshalb. Meßinstrumente mit geeigneter Meßlänge an den den einzelnen Segmentstücken entsprechenden Punkten II", II'''; ... 15", I5"'; . . . i8", "' aufgesetzt und die beim Anziehen oder Nachlassen der Mutter 5 entsprechende Änderung des Abstandes der Punkte II", 1 1"' usw. voneinander mit dem Meßinstrument festgestellt. Die Messung selbst erfolgt also in iiblicher bekannter Weise.
  • Vor der Messung muß die die Segmentstiicke II bis Is tragende Schraube 3 in einer besonderen Vorrichtung, bei der eine gleichmäßige Lastverteilung gesichert ist, z. B. in einer Zerreißmaschine, einer Eichung unterworfen werden. Dabei ist der Formänderungsweg jedes einzelnen Segmentstücks bezogen -auf die übertragene Last zu messen.
  • Bei der Herstellung der Segmentstücke läßt sich leicht erreichen, daß jedes Segmentstück den gleichen spezifischen Formänderungsweg (bezogen auf die übertragene Kraft) besitzt.
  • Auf Grund dieser Eichung lassen sich die bei der Vorrichtung nach Abb. I durch jedes einzelle Seginentstück auf die - entsprechenden Flächenteile 21 bis 28 ü,bertragenen Drücke bestimmen. Alldererseits kann man daraus auch die an diesen Punkten vorhandenen Formänderungswege berechnen.
  • In Abb. 3 ist das Ergebnis einer derartigen Messung gezeigt. Der Kreisumfang, auf weil schein die Meßpunkte 2I bis 28 liegen, ist dabei in die Bildebene abgewickelt. Nachdem die Stangenverbindung durch Anziehen der Mutter 5 einer gewissen Vorspannung unterworfen ist, werden an den Punkten II", II"' usw. Meßinstrumente aufgesetzt; es kann auch ein einzelnes Meßinstrument der Reihe nach an verschiedenen Punkten aufgesetzt werden Die durch die Schraube ausgeübte gesamte -Zugkraft kann z. B. durch Feststellung der Äpderung der Gesamtlänge der Schraube vermittels eines Mikrometers gemessen werden. --Wenn nun die Stange durch eine Massenkraft belastet wird, wird, wie die Kurve zeigt, der größte, infolge dieser Kraft auftretende zusätzliche Druck an dem inneren Ende der Auflagefläche an dem dem Stangenschaft zu gelegenen -Punkt 21 übertragen, während die in den Punkten 22, 23, 24 einerseits sowie 25, 26, 27 andererseits auftretenden Drücke nach dem äußeren Ende der Stange zu abnehmen. In dem ganz außen liegenden Punkt25 wird durch die Messung ein negativer zusätzlicher Druck, also ein Zug festgestellt. Die durch die Vorspannung belastete Schraube 3 wird also- durch diese zusätzlichen Kräfte in dem auf der linken Seite der Abbildung zu gelegenen Teil am stärksten gezogen, während in dem äußeren Teil der Schraube eine Druckspannung sich von der Vorspannung abzieht.
  • Um die gleichen Verhältnisse zu erhalten, die bei der Schraubenverbindung im Betrieb vorliegen, muß darauf gesehen werden, daß die Kraftübertragung durch die Stücke- 1 1 bis IS zwischen der Schraube 3 und den Punkten 21 bis 28 in gleicher Weise erfolgt, wie dies durch die normal verwendete Schraube der Fall ist. Die Abmessungen der Segmentstücke II bis I 8, insbesondere der Teile 11' bis ISt, miissen also so gewählt werden, daß die gleiahen Formänderungseigenschaften (die gleiche elastische Charakteristik) ;bei diesem' -Stück vorliegt wie bei der normal an dieser Stelle -+rerwendeten Schraube.
  • Die in den Abb. 4 und~5 gezOeigte, dort die erfindungsgemäße Meßvorrichtung darstellende Rolle 31 eines Wälzlagers liegt zWischen den Laufflächen der Laufringe 32 und 33, die z. B. einem Kolbenstangenlager eines Verbrennungsmotors angehören. Die Rolle 3I ist in ihrem' unteren Teil mit einem axialen Verläiigerungsstück 34 versehen, das aus dem Lager seitlich heraustritt, und besitzt in ihrem oberen Teil einen in der gleichen Richtung liegenden Zapfen 35, der von dem Rand der Rolle 3I durch eine Vertiefung 36 und von dem Verlängerungsstück 34 .durch eine Einfräsung 37 getrennt ist. Diese Vertiefung 37 reicht nach links um einen Betrag 38 über die Mitte der Rolle bzw. das Mittel des Kraft angriffs binaus. An den Punkten 35" und35"' wird ein Meßinstrument aufgesetzt.

Claims (1)

  1. Mit dieser Meßvorrichtung (Rolle 31) werden die an den einzelnen Punkten der auf bahnen derartiger Lager auf die Wälzkörper übertragenen Kräfte bei bestimmten Gesamtbelastungen des Lagers bestimmt. Der obere Teil der Rolle 3I und mit diesem der Zapfen 35 wird durch die unbekannte Kraft P nach unten - gedruckt. Der dadurch sich verkleinernde Abstand der PunHkte 35" und 35"'
DEM138316D 1937-06-12 1937-06-12 Vorrichtung zum Ermitteln der infolge der elastischen Formaenderung bei belasteten Maschinen- und Baukonstruktionsteilen auftretenden ungleichmaessigen Belastungsverteilung Expired DE715916C (de)

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