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Mechanischer Grenzwertdehnungsmesser
Zur Bestimmung der im Betrieb
auftretenden Kräfte bei dauerbeanspruchten Konstruktionsteilen wird häufig auf eine
dynamische Dehnungsmessung zurückgegriffen. Bisher wurden für solche Messungen im
wesentlichen Geräte eingesetzt, die elektrisch oder optisch arbeiten. Es ist zwar
auch die Anwendung von mechanisch arbeitenden Geräten bekannt, die wesentlich einfacher
in ihrem Aufbau und in ihrer Handhabung und auch weniger störanfällig als die optisch
und elektrisch arbeitenden Geräte sind. Bei diesen bekannten mechanischen Geräten
wird die Dehnung des ,Verkstüd<es mit Hilfe von Fühlstiften abgegriffen, von
einem mit einem Registriermittel in starrer Verbindung stehenden Übersetzerorgan
aufgenommen und auf einer Registrierunterlage in vergrößertem Maßstab aufgezeichnet.
Das Übersetzerorgan besteht aus mehreren Einzelteilen, die mittels Bolzen und anderer
Verbindungselemente zu dem tSbersetzerorgan zusammengesetzt sind. Das wird als ein
erheblicher Nachteil der mechanischen Dehnungsmesser empfunden, da die Verbindungselemente
in Form von Bolzen od. dgl. Lagerspiele unvermeidlich machen, wodurch die Prüfergebnisse
zwangläufig gefälscht werden. In Erkenntnis dieses Umstandes liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde; einen mechanisch arbeitenden Dehnungsmesser zu schaffen, bei
dem eine Fälschung der Prüfergebnisse durch Lagerspiele im Übersetzerorgan weitgehend
ausgeschaltet ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Übersetzerorgan
plattenförmig ausgebildet ist, aus einem Rahmen mit federnd eingearbeiteten Schenkeln
besteht und fest mit die Dehnung abgreifenden Organen verbunden ist. Bei diesem
Gerät sind keine Bolzen oder ähnliche Verbindungselemente im Übersetzerorgan vorhanden,
so daß Fälschungen der Prüfergebnisse durch Lagerspiele im Übersetzerorgan praktisch
ausgeschlossen sind. Das Gerät kann außerdem sehr klein gehalten werden, so daß
es bei geringem Gewicht auch für sehr kleine Meßlängen anwendbar ist. Es ist hierdurch
insbesondere für Messungen an kleinen oder schnell umlaufenden Bauteilen geeignet.
Außerdem findet bei dem Gerät gemäß der Erfindung im Gegensatz zu den bekannten
Geräten nur eine Aufzeichnung der Dehnungsspitzen statt, so daß eine umständliche
und zeitraubende Auswertung des gesamten beanspruchten Verlaufes nicht erforderlich
ist.
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Nach einem anderen Erfindungsmerkmal sind die vorher erwähnten, federnde
Gelenke darstellenden Verbindungen der federnden Schenkel mit dem Rahmen durch entsprechendes
Heraus arbeiten des Materials aus dem Vollen gegeben und die federnden Gelenke paarweise
durch die Aussparungen, z. B. Bohrungen, des Übersetzerorgans (Platte) gebildet.
Nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung ist die Registrierplatte durch
eine Klemmschraube auf dem Gehäuse des Meßgerätes für die Versuchsdauer unveränderlich
aufgespannt, so daß am Ende -der Werkstoffprüfung nur die maximalen und minimalen
Dehnungen als Strecken oberhalb und unterhalb einer auf der Registrierplatte vorher
festgelegten Nullinie erscheinen.
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Die Zeichnungen geben ein Ausführungsbeispiel in seinen Grundzügen
wieder. Es zeigt Fig. I eine Prinzipskizze, aus der die Arbeitsweise des Grenzwertdehnungsmessers
bei zweifacher Übersetzung zu ersehen ist, Fig. 2 eine Prinzipskizze für die Arbeitsweise
bei dreifacher Übersetzung, Fig. 3 eine Seitenansicht des Grenzwertdehnungsmessers
in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 eine Ansicht des Gerätes von oben, Fig. 5 einen
Schnitt nach der Linie: B der Fig. 4, Fig. 6 die Übersetzerplatte mit Distanzstück,
Schreibhebel und Schreibstift, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig.
6, Fig. 8 den Dehnungsverlauf während einer Werkstückuntersuchung, Fig. g die am
Ende der Untersuchung von dem Schreibstift auf der Registrierplatte aufgetragene
Dehnungslinie.
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Die Arbeitsweise des Gerätes soll zunächst an einer einfachen Prinzipskizze
(Fig. 1) erläutert werden.
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Die Entfernung eines Punktes, von einem zweiten Punkt A2 ändert sich
entsprechend der Dehnung eines zu prüfenden Werkstückes in positivem oder negativem
Sinn. Die Teile 5 und F sind als Rahmen gedacht, an dem hebelartig wirkende Teiles,
und H2 spielfrei gelenkig gelagert sind. Die Verformung des Werkstückes in Richtung
A1-A2 wird von A1 auf Hj und von dort weiter auf H2 übertragen, während w42 als
Festpunkt gedacht ist. - Der Ausschlag des Punktes St des Teiles H2 ist gemäß einer
zwischen H1 und H2 zu wählenden Übersetzung größer als die von A, aufgenommene Entfernungsänderung
zwischen Aj und 2.
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Die Übersetzung zwischen der von den Punkten A1 und A2 festgestellten
Dehnung des Werkstückes und dem Ausschlag des PunktesSt kann durch Anordnung weiterer
hebelartig wirkender Teile noch mehr vergrößert werden. Fig. 2 zeigt als Beispiel
die Prinzipskizze für eine dreifache Übersetzung.
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Für das Ausführungsbeispiel wurde ein Dehnungsmeßgerät mit zweifacher
Übersetzung gewählt.
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Zwischen einem Gehäuse 1 und einer Lagerschiene 2 ist eine Übersetzerplatte
3 mit ihrer einen Seite fest eingespannt (Fig. 5). Das Gehäuse I ist mit einer Bohrung
zur Aufnahme einer Führungsbuchse 4 versehen. Zur Lagerung einer weiteren Führungsbuchse
5 ist ein Buchsenhalter 6 am nicht gelagerten Ende der Übersetzerplatte 3 verschraubt.
Auf der Übersetzerplatte 3 ist auf einem Distanzstück 7 ein leicht federnder Schreibhebel
8 mit einem Schreibstift 9 angeordnet. Von einer auf dem Gehäuse 1 befestigten Führungsschiene
10 und der Lagerschiene 2 ist eine Registrierplatte II seitlich geführt, die in
geeigneter Weise - z. B. durch Aufziehen von - Papfer oder Bestreichen mit Wachs
- zur Aufnahme der Aufzeichnungen vorbereitet ist. Sie wird durch eine mittels Gewindes
in der Lagerschiene 2 verstellbare Klemmschraube 12 am Gehäuse 1 festgeklemmt.
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Die Übersetzerplatte 3 ist aus einem vollen Materialstück herausgearbeitet
(Fig. 6) und bildet in Verbindung mit einer Blattfeder I3 einen geeigneten Rahmen
14 mit federnden Gelenken I5, I6, I7, I8 und Schenkeln I9, 20. Je zwei benachbarte
Gelenke I5, I6 und I7, I8 werden hierbei durch die zwischen drei Bohrungen verbleibenden
Materialstege gebildet. Dadurch, daß der Rahmen, die Gelenke und die Schenkel aus
einem zusammenhängenden Materialstück bestehen, treten bei einer Kraftübertragung
innerhalb der Übersetzerplatte keine Verluste durch Lagerspiele auf. Durch eine
feste Anordnung des Schreibhebels 8 auf dem Schenkel 20 treten auch zwischen Übersetzerplatte
und Schreibhebel keine derartigen Verluste auf.
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Durch den von der Übersetzerplatte 3 und der Felder;3 gebildeten Rahmen
ist die Parallelität der Plattenseitenkanten während der Werkstückprüfung gewährleistet.
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Soll ein Maschinenteil 21 geprüft und die bei der Prüfung auftretenden
Dehnungen ermittelt werden, SQ werden auf dem Maschinenteil in geeigneter Weise
- z. B. durch Auflöten, Aufpunkten, Aufkleben - zwei Stifte 22 und 23 im Abstand
der
Führungsbuchsen 4 und 5 angebracht (Fig. 3).
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Dieser Abstand entspricht der Entiernung der Punkte A1 und A2 voneinander
(Fig. I). Auf die Stifte 22 und 23 wird das Dehnungsmeßgerät mit seinen Führungsbuchsen
4 und 5 aufgesetzt. Wird der zu untersuchende Maschinenteil'nun einer Zug-oder Druckbeanspruchung
unterworfen, so ändert sich seine Länge und damit der-Abstand der Stifte 22 und
23 voneinander in positivem oder negativem Sinn. Diese Längenänderung wird von der
Führungbbuchse 5 aufgenommen, während der Stift 23 mit der Führungsbuchse i als
Festpunkt anzusehen ist. Die Führungsbuchse 5 überträgt die aufgenommene Dehnung
über den Buchsenhalter 6 auf die Übersetzerplatte 3. Die Übersetzerplatte vergrößert
mittels ihrer Schenkel Ig, 20 die aufgenommene Dehnung und überträgt sie in dieser
Vergrößerung auf den Schreibhebel 8, der die vergrößerte Dehnung nocheinmal vergrößert
und an den Schreibstift 9 weitergibt. Der Schreibstift 9 zeichnet die so vergrößerte
Dehnung auf der Registrierplatte 1 1 auf. Die Registrierplatte bleibt während der
ganzen Versuchsdauer durch die Klemmschraube I2 unverändert auf dem Gehäuse I verspannt,
so daß alle Registrierungen eines beispielsweisen Dehnungsverlaufes nach Fig. 8
auf einer Linie senkrecht zu der vorher festgelegten Nullinie liegen (Fig. 9). Die
maximalen und die minimalen Dehnungen sind nach abgeschlossenem Versuch leicht als
Längen der Strecken ober- und unterhalb der Nullinie abzulesen.
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Durch die Übersetzerplatte und die feste Anordnung des Schreibhebels
auf ihr entfallen die aus mehreren Einzelhebeln zusammengesetzten Hebelübersetzungen
üblicher Bauart, und das Meßergebnis wird nicht von dem bei diesen auftretenden
Lagerspiel beeinflußt. Das Gerät verbindet dadurch die Unempfindlichkeit der mechanischen
Dehnung meßgeräte mit einer sonst bei solchen Geräten nicht erzielten Genauigkeit
des Meßergebnisses. Außerdem wird infolge der festen Anordnung der Registrierplatte
nicht mehr der gesamte Dehnungsverlauf aufgezeichnet, sondern nach abgeschlossener
Untersuchung liegen die positiven und negativen Dehnungsspitzen als einziges Ergebnis
vor.