Titel: Spacil, über Fairbanks' Materialprüfungsmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1878, Band 228 (S. 217–220)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj228/ar228069

Fairbanks' Materialprüfungsmaschine.

Mit Abbildungen auf Tafel 17.

Die Maschine, welche Prof. Thurston bei seinen Untersuchungen über die Widerstandsfähigkeit der Materialien (vgl. 1875 223 338) verwendet hat, ist in dem interessanten Bericht über die Weltausstellung in Philadelphia 1876, Heft 19: Wagen, Dynamometer und Materialprüfungsmaschinen von Johann Spacil, ausführlich behandelt und hiernach im Folgenden beschrieben.

Der Grundgedanke der Fairbanks'schen Construction ist, die auf ein Probestück ausgeübte Kraft durch eine Brückenwage zu messen; diese Aufgabe ist bei der auf Taf. 17 dargestellten Maschine gelungen gelöst.

Die Brücke der Wage, gebildet von den Längsbalken a und den Querbalken b, trägt vier Säulen c von Holz, oder wie bei der ausgestellten „Centennial“-Maschine von Winkeleisen, welche oben durch |218| einen guſseisernen Kopf d verbunden sind und unten auf den Längsbalken a aufliegen.

Der Kopf d trägt mittels zweier um ein Gelenk drehbaren Stangen e1 den einen Angriffspunkt f1 für die Befestigung der Probestücke bei der Prüfung auf Zugfestigkeit. Der zweite Befestigungspunkt f2 ist ähnlich dem ersteren durch die ebenfalls drehbaren Stangen e2 mit einem Querstücke g verbunden, das die Muttergewinde für die beiden Schrauben h enthält; auf diesen Schraubenspindeln sind die Schneckenräder k aufgekeilt, in welche die Schraube ohne Ende l eingreift, so daſs bei einer Drehung des Rades m oder des auslösbaren Vorgeleges n beide Schrauben h in demselben Sinne gedreht werden, also das Querstück g auf beiden Enden gleichmäſsig gehoben oder gesenkt wird.

Die Längsbalken a der Brücke liegen mittels concaver Stahlplatten auf den vier Schneiden s1, s2 der Hebel p1, p2, welche ihren Drehungspunkt in o1, o2 haben. Durch die Schneiden s3, s4 wird nun der von der Brücke empfangene Druck auf die beiden Haupthebel q1 und q2 übertragen, und zwar von den rückwärtigen Hebeln p1 mittels s3, s3 auf den Haupthebel q1 mit dem Drehungspunkte in r1, von den vorderen Hebeln p2 mittels der Schneiden s1, s1 auf den Haupthebel q2 dem Drehungspunkte in r2. Von dem Haupthebel q1 wird die Kraft durch die Schneide s1 auf den vorderen Haupthebel q2 übertragen; da die Entfernungen s1r2 und s2r2 einander gleich sind, so wird das Uebersetzungsverhältniſs von allen vier Seitenhebeln auf den Haupthebel q2 dasselbe sein. Dieser drückt mittels der Schneide s2 endlich auf den Hebel q3, welcher die Kraft, hundertfach vermindert, mittels einer durch eine Säule durchgehenden Zugstange an den Wagbalken mit Laufgewicht abgibt. Der Wagbalken ist doppelt, und es befindet sich auf dem oberen Stabe ein gröſseres Laufgewicht zum Einstellen von 2000 zu 2000 Pfund engl.; die dazwischen liegenden Kräfte werden durch das kleinere Laufgewicht auf dem unteren Wagbalken gemessen.

Die Schrauben h sind an ihren oberen Enden zur Verhütung von seitlichen Bewegungen in einem mit dem Gestelle der Maschine fest verbundenen Rahmen u gelagert.

Die Probestücke auf Zugfestigkeit haben meist eine prismatische Form mit einem adjustirten kleinsten Querschnitte von ½ Quadratzoll engl. bei einer Dicke von ½ Zoll und Breite von 1 Zoll. Doch können auch andere Querschnittsformen von beiläufig derselben Gröſse auf Zugfestigkeit geprüft werden. Die Befestigung geschieht in den Köpfen f1 und f2, welche viereckige, nach innen conisch zulaufende Oeffnungen haben, mittels zweier an der Innenseite gezahnter Keile, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.

Die Maschine ist auch für Untersuchungen über das Verhalten der Materialien gegen Beanspruchungen auf Biegung und Druck geeignet. Ueber die Längsbalken a können die beiden Stützpunkte V, bestehend |219| aus einem Eichenbalken als Unterlage und einem guſseisernen Aufsatze, in Entfernungen gelegt werden, die nach der Stärke des zu prüfenden Probestückes wechseln; als Angriffspunkt der Kraft dient ein unterhalb des Querstückes g angebrachtes guſseisernes Stück mit schwach abgerundetem Vorsprunge. Legt man die beiden Eichenbalken V neben einander und bedeckt sie mit einer starken guſseisernen Platte, so ist die Maschine für Versuche auf Druckfestigkeit eingerichtet, indem der untere flache Vorsprung des Querstückes g die zweite Druckfläche vorstellt.

Die Bewegung des kleineren Laufgewichtes wird auf eine sinnreiche Weise durch ein Uhrwerk bewerkstelligt, wenn der Wagbalken steigt. Die Anordnung ist aus Fig. 6 ersichtlich. Das Uhrwerk ist in einer Kapsel eingeschlossen, welche auf dem Wagbalken aufgeschraubt ist; dasselbe besteht aus zwei Zahnrädern, einem Flügelregulator H und einer Zahnstange C; letztere ist um den Punkt E drehbar und wird bei horizontaler Lage des Wagbalkens mittels eines Gegengewichtes im Eingriff mit dem rascher gehenden Zahnrade erhalten; sobald aber der Wagbalken nach aufwärts sich bewegt, stöſst die Verlängerung der Zahnstange an D an, die Zähne kommen auſser Eingriff und das Gewicht F setzt das Uhrwerk in Bewegung; sobald der Wagbalken wieder fällt, wird das Ende der Zahnstange frei und das Gegengewicht bringt dieselbe wieder zum Eingriff mit dem rascher gehenden Rade.

Die Maschine ist für eine Kraftentwicklung von 50000 Pfund engl. (22680k) berechnet und eignet sich zu Untersuchungen für Zug-, Druck- und Biegungsfestigkeit vortrefflich. Auch hat sie einen Vortheil vor den Maschinen mit hydraulischer Presse, gemeinschaftlich mit allen Maschinen mit bloser Schrauben-, Räder- und Bibelübersetzung, daſs man nämlich die Belastung beliebig lang constant erhalten kann – und zwar bis zur Elasticitätsgrenze eine beliebige, über die Elastitätsgrenze hinaus diejenige Belastung, mit welcher man das Stück so lange deformirt hat, bis es bei gleichbleibender Beanspruchung keine weiteren Formänderungen erleidet. Der bekannte Uebelstand, daſs man bei der Erprobung der Materialien blos die äuſserste Tragfähigkeit bestimmt, tritt auch bei dem eben beschriebenen Verfahren ein. Durch die Adjustirung eines kleinsten Querschnittes erreicht man allerdings den Zweck, daſs der Bruch an einer bestimmten Stelle erfolgt; man schneidet sich aber dadurch auch die Möglichkeit ab, die Deformationen unter der Elasticitäts- oder der Bruchgrenze, ja selbst die Verlängerung nach dem Bruche zu messen. Daran trägt aber die Construction der Maschine durchaus nicht die Schuld; sie gestattet im Gegentheile die Prüfung von prismatischen oder cylindrischen Probestücken mit ziemlich stark veränderlichen Querschnitts- und Längenabmessungen, und überdies würde die Aufstellung eines passenden empfindlichen Meſsapparates |220| auſserhalb der Maschine es ermöglichen, während des ganzen Versuches die Entfernung zweier markirten Querschnitte zu beobachten und die Dehnungscurve hinlänglich vollkommen zu verzeichnen.

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