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Verfahren zur Messung der an Gegenständen auftretenden Höchstbelastungen
Die
Erfindung betrifft ein VErfahren zur Messung der an Gegenständen auftretenden Höchstbelastung,
Zur Messung dieser Kräfte verwendete man bisher meist Meßdosen, Waagen u. dgl.,
die es gestatteten, den zeitlichenBelastungsverlauf aufzunehmen, Wenn es aber darauf
ankommt, lediglich die an den Gegenständen aufgetretene Höchsthelastung, also den
aufgetretenen Maximaldruck zu ermitteln, sind diese bekannten Verfahren einerseits
zu teuer und anderseits auch zu muständlich, weil Meßdosen u. dgl. nicht ohne weiteres
anschließbar sind und außerdem auch recht viel Platz beanspruchen, während der verfügbare
Platz oft sehr beschränkt ist, Aufgabe der Ertindung ist es, ein einfaches Verfahren
zur Ermittlung der auftretenden Höchstbelastung anzugeben, Gemäß der Erfindung werden
an der zu überwachenden Belastungsstelle Prol>ekörper aus plastischen Stoffen,
die nach einer Belastung einen ausgeprägten Knick in der Belastungskurve aufweisen,
z. B. plastische Metalle, vorzugsweise Aluminium und Kupfer angebracht, Zur Ermittlung
der Maximalbelastung wird von diesen Probekörpern, nachdem sie einer Belastung ausgesetzt
waren, die 1 )ruckdehnungskurve aufgenommell und aus der Ordinate des Kurvenknicks
die aufgetretene Maximalbelastung festgestellt.
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Selbtsverständlich müssen dabei die Probekörper so gewählt und ausgelegt
sein, daß die zu envartende Maximalbelastung unter der Bruchgrenze der verwendeten
Stoffe liegt. Bei entsprechender Unterbringung bzw, Befestigung der Probekörper
ist das erfindungsgemäße Verfahren außer zur Fest-
stellung der
Druck- und Zugbelastungen auch zur Feststellung der Biege-, Drehungs- und Scherkraftbelastung
geeignet. Bei der Druckbelastung können die Probekörper in Form von dünnen Blechen
oder Drähten an den Druckstellen eingelegt werden. Vorzugsweise wird man sie al>er
zwischen harten .tuflagerii, die als Hilfskörper dienen und z. 1). aus Stahl hergestellt
sind einlegen. Die Hilfskörper selhst können Platten-, Ring-, Halbkugelform usw.
haben. Zum Ausgleich ungleicher Parallelpressung wird man sie vorzugsweise wenigstens
auf einer Seite auf Kugeln od. dgl. abstützen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näller erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt eine Druckdehnungskurve ; in iii Fig. 2 und 3 sind Ausführungsformen
von Probekörperhalterungen wiedergegeben und in Fig. 4 und 5 Halterungen für Probekörper
bei Zug-, Drchungs- und Scherbelastung.
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In der Fig. I Ist die Druckdehnungskurve eines Muminiumprobekörpers
gezeigt, der in verschiedenen I)ruckstufen a l>is f belastet wurde unrl der nach
jeder Belastung wieder entlastet wurde. Der Druck p ist in Abhängigkeit von der
Deformation d aufgetragen. Die Kurve k zeigt liei der ersten vorgenommenen Belastung
einen geboxgenen Anstieg i bis zum Punkt p1; dann folgt eiii gerader Abstieg, der
sich bei der nachfolgenden Entlastung ergibt.
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In der Figur ist dies durch den l'feil 2 angedeutet.
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Bei der darauffolgenden Belastung b steigt der Druck auf derselben
Geraden 2 an, auf der er ilei der vorausgehenden Entlastung al>fiel. Bei Erreichen
des Höchstdruckes pi der vorhergehenden Stufe a macht die Kurve k ein scharfen Knick
beip1 und bildet dann die Fortsetzung des Kurvenzuges 1, l>is sie dann bei der
neuerlichen Entlastung bei p2 wieder in gerader Liuie (Pfei13) auf Null abfällt.
Bei den weiter sich anschließenden Belastungen e, d usw. spielt sich der yorbeschriebene
Norgang ab, Dieser ist durch die in der Figur angegebenen Pfeile kenntlich gemacht.
I)er Kurvenknick ist meist so scharf, daß man nachträglich Iiicht mehr erkennen
kann, ob die Kurve k in einem einzigen Zug geschrichen wurde oder ol) Sie. in einzelnen
Stufen aufgenommen ist. Bei Wahl geeigunter Maßstäbe kann ein Knickwiukel bis zu
nahezu 90 erzielt werden. I)ies ist deshalb vorteilhaft. weil bei der Ermittlung
der jeweiligen Belastung die Ordinate der Maximalbelastung und damit diese selbst
eindeutig bestimmbar ist.
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Die Probekörper selbst können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
in den verschiedenen Formen, z. B, als Bleche, Drähte, u. dgl. Verwendung finden
und ebenso ist ihre I Halterung zwischen den als Hilfskörper dienenden Lagerteilen
sowie deren Ausbildung selbst iii xerschiedener Weise möglich, So können die Lagerteile
beispielsweise als eliene oder abgetreppte Platten, wie dies die Fig, 2 zeigt. ausgebildet
sein. 10 und 11 sind hier die Hilfskörper und 12 tier dazwischen eingelegte Probekörper.
An Stelle eines einzelnen ProbekÈrpers köiinen bei größereii Flächendrücken selbstverständlich
auch mehrere nebeneinandergelegte l'robekörper benutzt werden. Zur Erhöhung des
spezifischen Druckes können die .\ uflegestellen all den Hilfskörpern bei 13 gerieft
unter sonstwie ill geeigneter M'eise vorbereitet sein, Man erhält danii längere
Druckdehnungskurven, die besser erkennbar sind, Die Teile 10 und 11 sind gewöhnlich
ringförmig. In diesem Falle stellt die. Auflagefläche 13 einen Ring dar. Die Kugel
14 die auf dem Teil 10 aufliegt, dient zunl Auisgleich ungleicher Kraftübertragung,
Solche Ausgleichsteile können auch all beiden Hilfskörpem @ vorgesehen sei sein,
Die Fig. 3 zeigt einz. Ausführung, bei der der Probekörper 12 zwischen zwei halbkugelförmig
ausgeführten Hilfskörpern 15 und 16 eingelegt ist.
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Er kann zum Messen (ies Druckes von Flüssigkeiten oder Gasell verwendet
werden, Die Probekörper können in ihre Hilfskörper lose eingelegt werden. sie können
statt dessen aber auch mit diesen durch Klebung, Verlötung, N Verschweißung usw.
fest verbunden sein. 1 Diss ist besonders dann nötig, wenn mit Hilfe der Probekörper
Zug- und Drehungsbelastungen ermittelt werden sollen oder wenn der zwischen Hilfskörpern
eoingesetzte Probekörper dazu dient, ill Druckgefäßen tkii tlort herrschenden Höchstdruck
zu ermitteln, ivi der Ermittlung der Zugkräfte empfichlt sich eine Anordnung gemäß
Fig. 4, Hier ist beispielsweise der Probekörper 12 mit seinen Enden von den Zangen
17 und 18 gefaßt, Auch bei tler Feststellung tier I)rehungskräfte ist eine Halterung
des 1 Probekör-set blankcompress on pers auf seinen Anschlußteilen 19 und 20 nötig,
so wie dies die Fig. 5 erkennen läßt, Die Fig. 6 zeigt die Anordnung von Probekörpern,
bei der Ermittlung von Biegebeanspruchungen. 1 ier ist der Probekörper 12 mit seinen
Enden in einem bockiihnlichen Teil 21 gelagert wo er durch die vermittels Pfeilen
angedeuteten Belastungskräfte bvansprucht wird. 1 In Fig. 7 ist eille ähnliche anordnung
gezeigt. iii der als auf dem Probekörper 12 ein aus hartem Material, z. B , Stahl,
bestehender Teil 22 aufgeschoben oder aufgelegt ist. der durch die durch Pfeil P
angedeuteten Kräfte belastet wird und damit deu 1 Probekorper all seinen Lagerteilen
auf Abscheren beansprucht, Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen
und dargestellten Ausführungsbeispiele allein beschränkt, @ je läßt vielmehr eine
Reihe von Abwandlungen der Anordnung und Halterung der r 1 Probekórper für die verschiedensten
Zwecke zu, die Ermittlung der Belastungskurven kann mit lii Ife .1er ül <1 iclieii
1' ressei. wie 1-1 eliel-und Spindelpressen, . die gegebenenfalls mit Schreib-und
Registriervorrichtungen ausgestattet sind, vorgenommen werden, Unter @ Umständeu
empfiehlt es sich, die Registrierungs- und Schreiheinrichtung so auszubilden, daß
diese beim Kurvenknick infolge des auftretenden plötzlichen Wechsels der Schreib-oder
Registrierrichtung oder infolge des plötzicll eomsetzemdem Fließens des 1 Probekörpers
Ciii Sigiial auslöst Selbstverständlich sind hier verschiedene Möglichkeiten der
Signalgebung anwendbar. Vor allein kann das Signal optisch oder akustisch seils
oder
es kann die Registriereinrichtung beispielsweise beim Kurvenknick
gänzlich arretiert werden.
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1 as erfindungsgemäße Belastungsermittlungsverfahren ist desliall>
von besonderem Vorteil, weil sich seine Probekörper, die meist sehr klein sein können,
überall oihne Schwierigkeiten einsetzen lassen. 1 Besonders an schwer zugänglichen
Stellen, beispielsweise bei bei Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate gil>t
das erfindungsgemäße Nerfahren ohne Aufwand teuerer Konstruktionsteile auf einfache
Weise einen vollkommenen Aufschluß über die an den Meßstellen aufgetretenen Maximalbelastungen,
Eine beispielsweise Anordnung für diesen Zweck zur Messung der in Transformatorwicklungen
aufgetretenen Alaximaldrücke ist in der Fig. 8 wiedergegeben Hier ist mit 30 der
Eisenkern des Trans-# formators bezeichuet, mit 31 seine Unterspannungswicklung
und mit 32 die Oberspannungswicklung, Beide Wicklungen sind auf dem Spulentisch
33 aufgesetzt und stehen je unter dem Druck der Wicklungspreßschrauben 34 bzw, 35,
die auf der oberen Wicklungsstirn aiigreifeii. Ihre Halterung am Transformatorgestell
ist der Einfachheit halber weggelassen, Teil fit 36 Si 11<1 Probekörper bezeichnet,
die z.B. gemäß der Fig. 2 ausgebilder sind. Diese köunen an den verschiedensten
Stellen der Wickbug untergebracht sein, vor allem wird man sie unter den Druckschrauben
anordnen, ferner zwischen Wicklung und Spulentisch und weiter zwischen den einzelnen
Wicklungsabschnitten der Ober- und Unterspannungswicklung, Die Probekörper können
dabei aus einzelnen kleinen Stücken bestehen und am jeweiligen Wicklungsumfang verteilt
sein. Da sie sich schr klein ausbilden lassen, sind sie ohne Schwierigkeit all den
vorgenannten Stellen einsetzbar. An 1 land von den Probekörpern ist es unschwer
möglich, die an den einzelnen Wicklungsstellen auftretenden Preß- und Druckkräfte,
wie sie sich heispielsweise im letriel), insbesondere bei Kurzschluß einstellen,
zu ermittelll. Zu diesem Zweck brauchen die ie cingesetzten Probestücke lediglich
herausgenommen zu werden und an ihnen die Belastungskurven. wie weiter ollen eingehend
beschrieben, erittittelt werden. Ein solches Verfahren vermag Aufschluß über die
Verteilung der in den Wicklungen auftretenden Kräfte zu geben, und zwar sowohl in
bezug auf die Gesamtkräfte als auch ihre Verteilung am Wicklungsumfang. Auf Grund
solcher Feststellungen, die sich 11 einfacher und vor allem billiger Weise durchführen
lassen, so wie es l>isher tu i t den 1 bekannten Mitteht überhaupt nicht möglich
war, ist man in in der Lage, dem Konstrukteur wertvolle le llmweise für die Nerbesserung
der Wicklungsausführung zu geben und bei Reparaturarbeiten nachzuprüfen, welcher
Kurzschlußkraft die betreffende Wicklung ausgesetzt gewesen ist.