DE841805C

DE841805C - Device for measuring the internal friction and the modulus of elasticity of solids using the rotary-bending method

Info

Publication number: DE841805C
Application number: DES17556A
Authority: DE
Inventors: Andre Kepes
Original assignee: GLACES ET PROD CHIM de la CIE
Current assignee: GLACES ET PROD CHIM de la CIE
Priority date: 1949-01-10
Filing date: 1950-07-15
Publication date: 1952-06-19

Description

Vorrichtung zum Messen der inneren Reibung und des Elastizitätsmoduls von Feststoffen nach der Dreh-Biegemethode Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen der inneren Reil>ung und des Elastizitätsmoduls von festen Stoffen nach der sogenannten Dreh-l3iegemethode, die im Jahre I923 von M a s o n vorgeschlagen wurde.Device for measuring internal friction and modulus of elasticity of solids using the twist-bending method The invention relates to a device for measuring the internal ripple and the modulus of elasticity of solid materials according to the so-called rotating-l3iegemethode, which was proposed by M a s o n in 1923 became.

Bekanntlich ist dieses Meßverfahren bis jetzt niemals in zufriedenstellender Weise durchgeführt worden, weil es in der Praxis zahlreichen Schwierigkeiten begegnet. As is well known, this measuring method has never been more satisfactory until now It has been done wisely because it encounters numerous difficulties in practice.

Die Vorrichtung, welche den Gegenstand der Erfindung bildet, vermeidet diese Schwierigkeiten und ermöglicht es, in sehr einfacher Weise genaue und schnelle Messungen durchzuführen, und-zurar innerhalb eines Frequenzbereichs, der weit ausgedehnter ist, als dies bei früheren Versuchen zur praktischen Anwendung dieses Verfahrens der Fall war. The device which forms the subject of the invention avoids this difficulty and allows it to be accurate and fast in a very simple way Perform measurements, and-to be within a frequency range that is far more extensive than has been the case with previous attempts to practice this method was the case.

Bekanntlich beruht das Verfahren zum Messen der inneren Reibung durch Drehbiegung auf Untersuchung der Deformationen, welche ein vorzugs.-weise zylindrischer Probestab bei Drehung um seine Achse unter dem Einfluß einer auf sein Ende senkrecht zu seiner Achse wirkenden Kraft erleidet. As is known, the method for measuring internal friction is based on Rotary bending on investigation of the deformations, which is a preferably cylindrical Test rod rotating around its axis under the influence of a perpendicular to its end to its axis acting force suffers.

Mit O (Fig. I) wird die Lage eines Punktes der Achse des sProbestabes bezeichnet, wenn auf den Probestab keine äußere Kraft einwirkt, und mit Oi die neue Lage dieses Punktes, wenn eine Kraft F auf den gleichen Punkt des Stabes senkrecht zu seiner Achse einwirkt, ohne daß der Probestab in Drehung versetzt worden ist. Wird jedoch der Stab in Drehung versetzt, während die Kraft F ihre Größe und Richtung beibehält, so zeigt sich, daß der betrachtete Punkt bestrebt ist, sich aus der Stellung Oi im Sinne der Bewegung zu entfernen, um eine Gleichgewichtsstellung 02 anzunehmen, deren Lage von der Größe des Koeffizienten der inneren Reibung abhängt. With O (Fig. I) the position of a point is the axis of the test rod denotes when there is no external force acting on the test rod, and with Oi the new position of this point when a force F is on the same point of the rod acts perpendicular to its axis without the test rod rotating has been moved. However, if the rod is rotated while the force F maintains its size and direction, it turns out that the point under consideration strives is to move away from the position Oi in the sense of movement, to a position of equilibrium 02, the position of which depends on the size of the coefficient of internal friction.

Die bei 02 angreifen<Ie Kraft F kann in zwei Kräfte f1 und 2 zerlegt werden. The force F acting at 02 can be broken down into two forces f1 and 2 will.

Dir Komponente f1 = f-sin # ist bestrebt, den Punkt 02 nach öi zurückzuführen. Diese Kraft wirkt den Kräften der inneren Reibung entgegen. The component f1 = f-sin # strives to lead back point 02 to öi. This force counteracts the forces of internal friction.

Die Theorie zeigt, daß der Koeffizient der inneren Reibung k proportional tg p ist. k=2 lltg. (1) Für kleine Winkel kann man angenähert k = 2 n ç setzen.The theory shows that the coefficient of internal friction is proportional to k tg p is. k = 2 sequential (1) For small angles one can approximately set k = 2 n ç.

Die Komponente 2 = F cos cos ç bewirkt die Biegung des Probestabes in der Richtung °°2 und ermöglicht es, den Elastizitätsmodul E durch die folgende Formel zu bestimmen: L2 # F # cos # E = (2) 3 # l # e In dieser Formel bedeutet l das axiale Trägheitsmoment I Hd4 64 im Falle eines zylindrischen Probestabes von dem Durchmesser d. The component 2 = F cos cos ç causes the test rod to bend in the direction °° 2 and allows the modulus of elasticity E to be given by the following Formula to be determined: L2 # F # cos # E = (2) 3 # l # e In this formula means l is the axial moment of inertia I Hd4 64 in the case of a cylindrical test bar of the diameter d.

L ist die Länge des Probestabes. L is the length of the test rod.

Es ist ersichtlich, daß praktisch die Messung des Koeffizienten der inneren Reibung durch bloße Messung des Winkels ç erfolgt, andererseits daß, sobald man die Kraft F und den Winkel kennt, der Elastizitätsmodul durch das Maß der Pfeilhöhe c = 002 nach der Formel (2) gegeben ist. It can be seen that in practice the measurement of the coefficient of internal friction takes place by mere measurement of the angle ç, on the other hand that as soon as you know the force F and the angle, the modulus of elasticity by the height of the arrow c = 002 is given according to the formula (2).

Die Vorrichtung, die Gegenstand der Erfindung ist, besitzt die folgenden grundlegenden Merkmale: 1. Der grundsätzlich vertikale Probestab wird in einer Hohlwelle angeordnet, an deren Boden er mit seinem unteren Ende befestigt ist und welche ihn in Drehung versetzt. Diese Drehung soll nach Einstellung in die geometrische Achse der Hohlwelle erfolgen. The apparatus object of the invention has the following Basic features: 1. The basically vertical test rod is in a hollow shaft arranged, to the bottom of which it is attached with its lower end and which it is set in rotation. This rotation should after setting in the geometric axis the hollow shaft.

2. Ein gleichachsig und zwischen dem Probestab und. der Hohlwelle angeordnetes Rohr dient dem doppelten Zweck, einerseits den Probestab und die Hohlwelle in ihrem unteren Teil miteinander zu verbinden, andererseits die Zentrierung des oberen Endes des Probestabes in die geometrische Achse zu ermöglichen. 2. An equiaxed and between the test rod and. the hollow shaft arranged tube serves the double purpose, on the one hand the test rod and the hollow shaft to connect with each other in their lower part, on the other hand the centering of the to allow the upper end of the test rod in the geometric axis.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt die Vorrichtung die nachstehenden baulichen Merkmale: a) Die Drehung der Hohlwelle erfolgt in zwei Lagern. Das obere Lager besteht aus zwei Ringen, die so genau bearbeitet sind, daß sie ohne Schmiermittel ineinanderlaufen können. Das untere Lager kann beispielsweise ein Kugellager ein. b) Das obere Ende des Zwischenrohres ist mit einem Zentrierflansch oder mit einer gleichwertigen Anordnung versehen, der sich auf einer Kugelfläche des inneren Lagerringes verschieben läßt. Der Mittelpunkt dieser Kugelfläche liegt im Boden des Rohres. Durch eine radiale Verschiebung des Zentrierflansches kann die Einstellung der Achse des Probestabes in die geometrische Achse der Hohlwelle erreicht werden, also in die Achse der Laufringe. c) Bei seinem Einbau wird das untere Ende des Probestabes in dem Boden des Zwischenrohres mittels eines geschlitzten Klemmringes befestigt, welcher durch den Boden getragen wird, der seinerseits fest mit der Hohlwelle verbunden ist. d) Diese Verbindung erfolgt mittels eines Schraubringes, welcher einerseits in die Hohlwelle eingeschraubt wird, andererseits bei diesem Einschrauben durch seine axiale Verschiebung das Festklemmen des Probestabes durch das Anpressen der Klemmbacken des Klemmringes auf das untere Ende des Probestabes bewirkt. Bei einer Ausführungsform greift die Kraft, welche den Probestab tiegt, nicht unmittelbar an diesem an, sondern an dem Ende einer starren Verlängerung, wobei sämtliche vorstehend gegebenen Merimale, die sich auf das Ende des Probestabes beziehen, in diesem Falle das Ende dieser Verlängerung betreffen. e) Die Messung des Winkels p und der Pfeilhöhe e erfolgt mit Hilfe eines Spiegelgeräts, welches um zwei zueinander senkrechte Achsen beweglich ist. According to a particularly advantageous embodiment of the invention the device has the following structural features: a) The rotation of the Hollow shaft takes place in two bearings. The upper bearing consists of two rings that look like this are precisely machined so that they can run into each other without lubricant. The lower For example, bearings can be a ball bearing. b) The upper end of the intermediate tube is provided with a centering flange or with an equivalent arrangement, which can be moved on a spherical surface of the inner bearing ring. The middle-point this spherical surface lies in the bottom of the pipe. A radial displacement of the Centering flange can adjust the axis of the test rod in the geometric Axis of the hollow shaft can be achieved, so in the axis of the races. c) At his Installation is by means of the lower end of the test rod in the bottom of the intermediate pipe a slotted clamping ring, which is carried through the floor, which in turn is firmly connected to the hollow shaft. d) This connection is made by means of a screw ring, which is screwed into the hollow shaft on the one hand, on the other hand, in this screwing in, the clamping due to its axial displacement of the test rod by pressing the clamping jaws of the clamping ring onto the lower one End of the test rod causes. In one embodiment, the force, which the test rod tied, not directly to this, but to the end of a rigid one Lengthening, taking all the merimals given above, referring to the end refer to the trial rod, in this case refer to the end of this extension. e) The measurement of the angle p and the arrow height e is done with the help of a mirror device, which can be moved around two mutually perpendicular axes.

In den Fig. 2 und 5 der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, welche die oben erläuterten Merkmale aufweist. In Figs. 2 and 5 of the drawing, a device is shown, which has the features explained above.

Fig. 2 stellt schematisch im Aufriß die Vorrichtung als Ganzes dar; Fig. 3 veranschaulicht im axialen Schnitt die Befestigung des Probestabes und seines Antriebes; Fig. 4 und 5 stellen seitliche und Stirnansichten des beweglichen Spiegelgeräts dar. Fig. 2 shows schematically in elevation the device as a whole; Fig. 3 illustrates in axial section the attachment of the test rod and its Drive; Figures 4 and 5 show side and end views of the movable mirror device represent.

Das Verlängerungsstück 2 (Fig. 3) besteht aus einem dünnwandigen Rohr aus gehärtetem Stahl, welches in dem Ausführungsbeispiel, im Schnitt betrachtet, in Form eines Spitzbogens endet und auf den Probestab I aufgesteckt wird. Dieser selbst wird in eine drehbare Hohlwelle 3 eingesetzt, welche an ihrem oberen Teil einen Laufring 4 trägt, der mit einer solchen Präzision (bis auf weniger als I Mikron) geschliffen und poliert ist, daß er sich ohne Schmiermittel in dem äußeren Laufring 5 drehen kann. Der Außenring 5 wird durch ein dickwandiges Rohr 6 mit dem Rahmen 7, welcher die Vorrichtung trägt, verbunden. Das Ende der Hohlwelle 3 wird durch die Ringscheibe 8 verlängert, die sich durch ein Schrägkugellager 9 auf den Rahmen 7 abstützt. The extension piece 2 (Fig. 3) consists of a thin-walled one Hardened steel tube, which in the exemplary embodiment, viewed in section, ends in the form of a pointed arch and is attached to the trial rod I. This itself is inserted into a rotatable hollow shaft 3, which at its upper part carries a race 4, which with such precision (down to less than 1 micron) is ground and polished so that it sits without lubricant in the outer race 5 can rotate. The outer ring 5 is connected to the frame by a thick-walled tube 6 7 carrying the device. The end of the hollow shaft 3 is through the annular disk 8 is extended, which is extended by an angular contact ball bearing 9 on the frame 7 supports.

Der Probestab 1 ist im Boden der Hohlwelle 3 mittels der längs geschlitzten Ringklemme IO befestigt, die einen kegelförmigen Absatz ii aufweist. Auf diese Ringklemme ist das Zwischenrohr 12 geschraubt, dessen oberes Ende sich dnrch den Flansch 13 auf den inneren Laufring 4 abstützt. The test rod 1 is in the bottom of the hollow shaft 3 by means of attached to the longitudinally slotted ring clamp IO, which has a conical shoulder ii having. The intermediate tube 12 is screwed onto this ring clamp, the upper one The end is supported by the flange 13 on the inner race 4.

Der Klemmring IO ist andererseits von einem Ring 14 umgeben, der an seiner Außenseite mit Gewinde versehen und innen konisch ist. Dieser Ring kann sich leicht in senkrechter Richtung auf dem Klemmring 10 verschieben, aber nicht um ihn drehen, da zwei Zähne I5, die fest im Klemmring IO sitzen, in zwei Nuten des Klemmringes 14 eingreifen. Das Außengewinde dieses Ringes 14 ist in das Innengewinde des Bodenringes 8 geschraubt. The clamping ring IO is on the other hand surrounded by a ring 14 which threaded on its outside and tapered on the inside. This ring can move slightly in the vertical direction on the clamping ring 10, but not rotate around it, as two teeth I5, which are firmly seated in the clamping ring IO, in two grooves of the clamping ring 14 engage. The external thread of this ring 14 is in the internal thread of the bottom ring 8 screwed.

Bei dieser Anordnung schraubt sich bei Drehung der Hohlwelle 3 um das Zwischenrohr I2 der Ring I4 in den Bodenring 8 ein, und bei richtigem Drehsinn bewegt sich der Ring 14 nach unten. Im Zuge dieser Bewegung trifft der konische Teil dieses Ringes auf den kegelförmigen Absatz 1 1 auf, wodurch das Zusammendrücken des geschlitzten Ringkörpers IO und infolgedessen die Fixierung des Probestabes in diesem bewirkt wird. Gleichzeitig nimmt der Ring 14 das Rohr I2, welches mit dem Ringkörper IO verbunden ist, nach unten mit. Das Kragenstück I3 stützt sich dann fest auf den oberen Teil des Ringes 4 ab. Dieser obere Teil ist in Form einer Kugelzone bearbeitet, deren Mittelpunkt auf der Achse x-x' der Vorrichtung in der Höhe der Schulter 11 liegt. Infolge dieser Anordnung kann man, nachdem sich der Flansch I3 auf den inneren Laufring 4 abgestützt hat, mit Hilfe der Mikrometerschraube I6 die Stellung des Zwischenrohres I2 und infolgedessen des Probestabes 1 zu Hohlwelle 3 einstellen. Dies ist wichtig, um eine vollkommene Zentrierung des Probestabes zu erzielen. In this arrangement, the hollow shaft 3 turns when it rotates insert the intermediate tube I2 of the ring I4 into the bottom ring 8, and if the direction of rotation is correct the ring 14 moves downwards. In the course of this movement, the conical one hits Part of this ring on the conical paragraph 1 1, whereby the compression of the slotted ring body IO and consequently the fixation of the test rod in this is effected. At the same time, the ring 14 takes the tube I2, which with the ring body IO is connected to the bottom with. The collar piece I3 is supported then firmly on the upper part of the ring 4. This top part is in the shape of a Machined spherical zone, the center of which is on the axis x-x 'of the device in the Height of the shoulder 11 is. As a result of this arrangement, after the Has supported flange I3 on the inner race 4, using the micrometer screw I6 the position of the intermediate tube I2 and consequently of the test rod 1 to the hollow shaft 3 set. This is important for perfect centering of the test rod to achieve.

Der Genauigkeitsgrad dieser Zentrierung ist in erster Linie von der Genauigkeit abhängig, mit welcher die Elemente 4, 5 bearbeitet worden sind.The degree of accuracy of this centering depends primarily on the Accuracy depends with which the elements 4, 5 have been processed.

Es ist insbesondere unabhängig von etwaigen Zentrierungsfehlern des unteren Endes der Welle 3. Da die Spitze der Verlängerung 2 sich etwa in der Höhe des Ringes 4 befindet, übt eine kleine Exzentrizität der Welle 3 in ihrem unteren Teil keinen Einfluß auf die Lage dieser Verlängerungsspitze aus.In particular, it is independent of any centering errors in the lower end of the shaft 3. Since the tip of the extension 2 is approximately in height of the ring 4 is, exerts a small eccentricity of the shaft 3 in its lower Do not share any influence on the position of this extension tip.

Die Hülse 6, welche einerseits das Lager 5 und andererseits über den Sockel I7 das Kugellager g trägt, ist in dem Gestell 7 befestigt welches andererseits die Vorrichtungen trägt, die dazu dienen, die Welle 3 in Drehung zu versetzen. Bei dem beschriebenen Apparat wird diese Drehung durch einen Riemen I8 von trapezförmigem Querschnitt übertragen, welcher einerseits in der Rille 19 im unteren Teil der Welle 3 und andererseits über eine nicht dargestellte, durch einen Motor, oder auch insbesondere während der Einstellung durch eine Kurbel 20 angetriebene Riemenscheibe läuft. The sleeve 6, which on the one hand the bearing 5 and on the other hand over the socket I7 carries the ball bearing g, is fixed in the frame 7 which on the other hand carries the devices which serve to set the shaft 3 in rotation. at In the apparatus described, this rotation is achieved by a belt I8 of trapezoidal shape Transfer cross-section, which on the one hand in the groove 19 in the lower part of the shaft 3 and on the other hand via a not shown, by a motor, or in particular pulley driven by a crank 20 runs during adjustment.

Zum Zniecke der Messung wird auf eine Nadel 21 an der Spitze des spitzbogenartig zusammenlaufenden oberen Teils des Körpers 2 eine Zugwirkung einer ein Kugellager 21a mittels eines Seiles 22 ausgeübt, welches über eine Scheibe 23 läuft und ein Gewicht 24 trägt. For the purpose of the measurement, a needle 21 at the tip of the The upper part of the body 2 converging in the manner of an ogival arch has a tensile effect a ball bearing 21a exerted by means of a rope 22, which via a disk 23 runs and carries a weight 24.

Die Scheibe 23, die von einer Säule 25 getragen wird, ist über einen Lenker 26 mit einer schematisch bei 27 angedeuteten Dämpfungsvorrichtung verbunden. The disc 23, which is supported by a column 25, is about a Link 26 connected to a damping device indicated schematically at 27.

Die bewegliche Meßvorrichtung kann an der Hülse 6 mittels eines Schaftes 28 befestigt werden. The movable measuring device can be attached to the sleeve 6 by means of a shaft 28 are attached.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform wird diese Vorrichtung durch einen Metallrahmen 29 gebildet, welcher um eine Welle 30, deren vertikale Achse y-y im Augenblick der Messung mit der Achse x-x des Apparates zusammenfällt, und um eine Welle 3I mit horizontaler Achse, die mit der Welle 30 fest verbunden ist, schwenkbar ist. Der untere Teil des Rahmens 29 trägt ein Gabelstück 36, in das während der Messungen die Nadel 2I, welche das Verlängerungsstück 2 überragt, eingreift. Eine auf der Welle 30 feste Feder 32, die sich auf einem Laufrädchen 33 abstützt, welches auf einem auf dem beweglichen Rahmen 29 festen Rohr 34 befestigt ist, ist bestrebt, die Gabel 36 ständig auf die Nadel 21 aufzudrücken, so daß jede Verschiebung derselben eine entsprechende Verschiebung der ganzen beweglichen Meßvorrichtung bewirkt. Die Feder 32 trägt einen Spiegel 35. Wird im Ruhezustand die Verlängerung der Zugwirkung des Seiles 22 ausgesetzt, so verbiegt sich der Probestab, und das Verlängerung stück bewegt den Rahmen aus der vertikalen Lage. In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, this is Device formed by a metal frame 29, which around a shaft 30, whose vertical y-y axis coincides with the x-x axis of the apparatus at the moment of measurement, and around a shaft 3I with a horizontal axis, which is firmly connected to shaft 30 is, is pivotable. The lower part of the frame 29 carries a fork piece 36, in that during the measurements the needle 2I, which protrudes beyond the extension piece 2, intervenes. A spring 32 fixed on the shaft 30, which is on a running wheel 33 is supported, which is attached to a tube 34 fixed on the movable frame 29 is, strives to constantly press the fork 36 onto the needle 21, so that each Displacement of the same a corresponding displacement of the entire movable measuring device causes. The spring 32 carries a mirror 35. When at rest it becomes the extension exposed to the pulling action of the rope 22, the test rod bends, and that Extension piece moves the frame out of the vertical position.

Wird außerdem die Einheit: Probestab-Ve rlängerung, in Drehung versetzt, so schwenkt das Ende des Verlängerungsstückes den Rahmen 29 um die vertikale Achse 30. Diese beiden Verschiebungen werden auf den Spiegel 35 übertragen und der Lichtpunkt, welchen dieser Spiegel auf einem in einem gewissen Abstand angeordneten Schirm erzeugt, verschiebt sich aus der Ausgangsstellung A (Fig. 6) in eine beispielsweise mit B bezeichnete Stellung. Die Abszisse von B ergibt, die seitliche Ablenkung, d. h. den Winkel, welcher es enmaglicht, den I Koeffizienten der inneren Reibung zu berechnen, während d die Ordinate von B die Ablenkung in der Zugrichtung ergibt, sd. ih. diePfeilhöihe, welche es ermoglicht, den Elastizitätsmodul zu messen.If, in addition, the unit: test rod extension, set in rotation, so the end of the extension piece pivots the frame 29 about the vertical axis 30. These two displacements are transferred to the mirror 35 and the point of light, which this mirror generates on a screen arranged at a certain distance, moves from the starting position A (Fig. 6) to a position with B, for example designated position. The abscissa of B gives the lateral deflection, i.e. H. the angle which enables the calculation of the I coefficient of internal friction, while d gives the ordinate of B the deflection in the pulling direction, sd. ih. the arrow height, which makes it possible to measure the modulus of elasticity.

In dem hier betrachteten Fall, in welchem auf dem Probestab ein Verlängerungsstab aufgesetzt ist, erfolgt die Berechnung des Elastizitätsmoduls mit Hilfe einer etwas von der Formel (2), die oben angegeben wurde, verschiedenen Formel: Wenn D die Länge des Verlängerungsstückes und 1 die Länge des Probestabes ist, so ergibt sich, wenn man L = l + D setzt (L3-D3) # F # cos # E = 3 # J # e Die Feder 32 gleicht die Wirkung der Schwerkraft auf das Verlängerungsstück aus. Die bewegliche Meßeinrichtung kann mit einer regelbaren Dämpfungseinrichtung versehen sein, die in den Abbildungen nicht dargestellt ist und die den Schwingungen des Verlängerungsstückes senkrecht zur Zugrichtung entgegenwirkt. In the case considered here, in which there is an extension rod on the trial rod is attached, the modulus of elasticity is calculated with the help of a something Formula different from formula (2) given above: When D is the length of the extension piece and 1 is the length of the test rod, it results if one sets L = l + D (L3-D3) # F # cos # E = 3 # J # e The spring 32 has the same effect gravity on the extension piece. The movable measuring device can be provided with an adjustable damping device, which is shown in the figures is not shown and the vibrations of the extension piece perpendicular counteracts the direction of pull.

Die mit Hilfe der neuen Vorrichtung durchgeführten Messungen beschränken sich auf das Ablesen der Abszissen und Ordinaten, welche sehr schnell erfolgen können. Infolgedessen ist es möglich, innerhalb sehr kurzer Zeit eine Reihe von Messungen für sehr verschiedene Drehgeschwindigkeiten, d. h. Frequenzen, durchzuführen, ohne daß die mechanischen Eigenschaften des Probestabes Zeit hätten, sich zu ändern. Limit the measurements made with the new device on reading off the abscissas and ordinates, which can be done very quickly. As a result, it is possible to take a number of measurements within a very short period of time for very different speeds of rotation, i. H. Frequencies to perform without that the mechanical properties of the test rod would have time to change.

Über ihre Hauptaufgabe während der Messung hinaus kann die bewegliche Meßeinrichtung außerdem mit Vorteil für die genaue Zentrierung des Probestabes verwendet werden. Wenn der Probestab schlecht zentriert ist, so kann man, bei langsamer Drehung, eine Verschiebung des Lichtpunktes nach der einen oder der anderen Seite aus einer gewissen Gleichgewichtsstellung feststellen. Wenn die Vorrichtung angehalten wird, sobald sich der Lichtpunkt in einer seiner Außenlagen befindet, kann man diesen Lichtpunkt mit Hilfe der Milkrometerschraube 16 in die Mittellage zurückführen. In addition to its main task during the measurement, the moving Measuring device also used with advantage for the precise centering of the test rod will. If the test rod is badly centered, you can, with slow rotation, a shift of the point of light to one side or the other from one determine a certain equilibrium position. When the device is stopped, as soon as the point of light is in one of its outer layers, you can see it Use the milkrometer screw 16 to return the light point to the central position.

Wenn man dann die Vorrichtung wieder in Bewegung setzt, so verschiebt sich der Lichtpunkt nur noch sehr wenig aus der Gleichgewichtslage. Wird die Einstellung wiederholt, erhält man nach zwei oder drei aufeinanderfolgenden Einstellungen eine vollkommene Zentrierung des Verlängerungsstückes.If you then set the device in motion again, move it the point of light is only slightly out of equilibrium. Will the setting repeatedly, you will get one after two or three consecutive shots perfect centering of the extension piece.

Um schnell eine Reihe von Messungen in einem ausgedehnten Frequenzbereich durchzuführen, ist es vorteilhaft, die Vorrichtung mittels eines stufenlosen Geschwindigkeitsreglers zu betreiben. To quickly make a series of measurements over a wide frequency range carry out, it is advantageous to use the device by means of a stepless speed controller to operate.

Um die Messungen des Koeffizienten der inneren Reibung und des Elastizitätsmoduls bei verschiedenen Temperaturen durchzuführen, sieht die Erfindung quer durch den Klemmring gebohrte Kanäle vor. Es genügt dann, während der Messung den Strom eines kalten oder warmen Flufdums (beispielsweise Luft) in die Leitung 37 einzuführen, welche durch die Grundplatte 17 hindurchgeführt ist. To take measurements of the coefficient of internal friction and elastic modulus To be carried out at different temperatures, the invention sees across the board Clamping ring drilled channels. It is then sufficient to switch the current on during the measurement introduce cold or warm fluff (e.g. air) into line 37, which is passed through the base plate 17.

Dieses Medium breitet sich im Innern der Röhre I2 durch die in dem Ringkörper 10 vorgesehenen Kanäle aus und erhält den Probestab auf der gewünschten Temperatur.This medium spreads inside the tube I2 through the one in the Annular body 10 provided channels and receives the test rod on the desired Temperature.

Die beschriebene Vorrichtung kann ferner auch für das Messen des Reibungskoeffizienten zwischen zwei festen Körpern, die aus verschiedenen Stoffen bestehen, verwendet werden. The device described can also be used for measuring the Coefficient of friction between two solid bodies made of different substances exist, be used.

Für diesen Zweck wird das Kugellager 21a durch einen zylindrischen Ring aus dem ersten der Stoffe ersetzt, welcher fest mit dem Verlängerungsstück 2 verbunden ist und dessen Drehbewegung mitmacht. For this purpose, the ball bearing 21a by a cylindrical Ring from the first of the fabrics replaced, which is fixed to the extension piece 2 is connected and participates in its rotary movement.

Sobald der Apparat in Bewegung ist, nähert man allmählich diesem Ring den Probestab aus dem zweiten Stoff. Sobald Probestab und Ring sich berühren, beginnt der Ring, ohne zu gleiten, auf diesem Probestab abzurollen, bis er in eine Gleichgewichtsstellung gelangt, in der das Gleiten beginnt und deren Lage von der Reibung beider Körper aufeinander abhängt. Diese Verschiebung wird, wie oben erläutert, durch den Spiegel der beweglichen Mellvorrichtung registriert. Der Drehwinkel des Spiegels ist dann dem gesuchten Reibungswinkel \ erhältnisgleich.As soon as the apparatus is in motion, one gradually approaches this ring the test stick made from the second fabric. As soon as the trial rod and ring touch, begins the ring, without sliding, roll on this test rod until it is in an equilibrium position reaches in which the sliding begins and its location from the friction of both bodies depends on each other. As explained above, this shift is caused by the mirror the movable Mellvorrichtung registered. The angle of rotation of the mirror is then equal to the desired angle of friction \.

Es versteht sich, daß dieses Meßverfahren auch auf den Fall von zwei Feststoffen ein und derselben Zusammensetzung angewendet werden kann. It goes without saying that this measurement method also applies to the case of two Solids of one and the same composition can be applied.

Die wesentlichen Vorteile der Vorrichtung nach der Erfindung sind die folgenden: I. Da der Probestab kontinuierlich in Drehung versetzt wird und nicht wie nach gewissen älteren Vorsehlägen, in eine Pendelbewegung, ermöglicht es die Vorrichtung, die Änderung der Werte von k und d e in einem sehr ausgedehnten Frequenzbereich von beispielsweise o bis 3000 Perioden je Minute zu beobachten. Es konnte dank diesen Arbeitsbedingungen festgestellt werden, daß der Koeffizient k im Gegensatz zu dem, was bisher angenommen wurde, nicht unabhängig von der Frequenz ist, sondern von dieser abhängig ist und sich nach Gesetzen, die von Stoff zu Stoff sehr verschieden sind, ändert; 2. Die vertikale Anordnung des Probestabes schaltet während der Messungen den Einfluß der Schwerkraft aus; 3. Die Eigenart der Befestigung des Probestabes im unteren Teil der drehbaren Hohlwelle ermöglicht es, die Abmessungen des Apparates zu verringern und Zentrierfehler auszuschalten, die sich aus dem unteren Lager, welches die Hohlwelle trägt, ergeben; 4. Die vorgesehene Möglichkeit einer radialen Verschiebung des oberen Teiles des Zwischenrohres gegen die Hohlwelle erlaubt es, den Angriffspunkt der auf den Probestab ausgeübten Biegekraft genau in die Mitte des oberen Lagers der Hohlwelle zu zentrieren; 5. Die Einschaltung einer Verlängerung zwischen den Probestab und dem Angriffspunkt der Biegekraft vergrößert die als Maß der Durchbiegung dienende Meßstrecke und enthebt derart der Notwendigkeit, zu große Deformationen des Probestabes herbeiführen zu müssen oder einen zu langen Probestab zu verwenden, der schwierig mit hinreichender Homogenität herzustellen wäre; 6. Die zwei Bestimmungen des Koeffizienten der inneren Reibung und des Elastizitätsmoduls können gleichzeitig durch die Beobachtung nur eines Lichtpunktes erfolgen. The main advantages of the device according to the invention are the following: I. Since the test rod is continuously rotated and not as according to certain older proposals, in a pendulum motion, it makes this possible Device that changes the values of k and d e in a very broad frequency range for example from 0 to 3000 periods per minute to be observed. It could be thanks to this Working conditions it is found that the coefficient k is contrary to that what has been assumed so far is not independent of the frequency, but of this is dependent and according to laws that vary greatly from substance to substance are, changes; 2. The vertical arrangement of the test rod switches during the measurements the influence of gravity; 3. The nature of the attachment of the trial rod in the lower part of the rotatable hollow shaft allows the dimensions of the apparatus to reduce and eliminate centering errors resulting from the lower bearing, which carries the hollow shaft result; 4. The envisaged possibility of a radial Shifting the upper part of the intermediate tube against the hollow shaft allows the point of application of the bending force exerted on the test rod exactly in the middle to center the upper bearing of the hollow shaft; 5. The activation of an extension between the test rod and the point of application of the bending force increases the size the deflection serving measuring section and thus eliminates the need to be too large Having to cause deformations of the test rod or a test rod that is too long to use which would be difficult to produce with sufficient homogeneity; 6th The two determinations of the coefficient of internal friction and the modulus of elasticity can be done by observing only one point of light at the same time.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring internal friction and the modulus of elasticity of solids according to the twist-bending method, characterized in that, that the test rod, which is basically arranged in a vertical position, is in a hollow shaft is stored, to the bottom of which it is attached with its lower part and after adjustment is set in rotation in the geometric axis of the hollow shaft.

2. Apparatus according to claim I, characterized by an equiaxed between the test rod and the hollow shaft, which is on the one hand the connection of the test rod with the hollow shaft on its lower part, on the other hand the centering of the upper end of the test rod is used in the geometric axis.

3. Device according to claim I and / or 2, characterized in that that the rotary movement of the hollow shaft takes place in bearings, of which the upper one consists of two races, which with machined with such great accuracy are that they can run into each other without lubricant, while the lower bearing for example eiii can be ball bearings.

4. Apparatus according to claim I to 3, characterized in that the upper part of the intermediate pipe is provided with a centering flange or the like, which move on a spherical running surface of the inner race can, the center of which is ir.

Bottom of the tube is located so that by radial displacement of the The centering of the axis of the test rod in the geometric axis of the collar Hollow shaft, d. H. the axis of the ring, can be done.

5. Apparatus according to claim I to 4, characterized in that the lower part of the test rod in the bottom of the tube by means of a longitudinally slotted Clamping ring is attached, which is carried by this floor and with the hollow shaft can be firmly connected.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the fixed Connection takes place with the help of a screw ring, which is screwed into the hollow shaft and due to its axial displacement when screwing in, the pressing of the lengthways causes slotted clamping ring to the lower end of the test rod.

7. Apparatus according to claim I to 6, characterized in that the bending force on the test rod does not act directly on it, but at the end of a rigid extension piece.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the lateral Deflection and deflection in the direction of the force, which make it possible determine the coefficient of internal friction and the modulus of elasticity with Can be measured using a mirror arrangement, which by two mutually perpendicular Axes is movable.