Titel: Reusch's selbstregistrirender Zerreissapparat.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1880, Band 235 (S. 414–419)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj235/ar235168

Selbstregistrirender Zerreiſsapparat von Detlef Reusch aus Bergen.

Mit Abbildungen auf Tafel 41.

Der im Nachfolgenden zu beschreibende Zerreiſsapparat verdankt sein Entstehen den im technologischen Laboratorium des Dresdener Polytechnikums zur Untersuchung der Textilfabrikate zur Zeit in Verwendung befindlichen Apparaten, welche – mit einer einzigen Ausnahme – nur die Beobachtung von Einzelwerthen der Dehnung und |415| Spannung auf Zug beanspruchter faden- und streifenförmiger Körper gestatten. Der einzige hier in Benutzung gekommene selbstregistrirende Zerreiſsapparat – nach einem Entwurf von Hartig ausgeführt – liefert Diagramme, welche erst einer punktweisen Reduction bedürfen, um das wahre Festigkeitsdiagramm zu ergeben, welches den Zusammenhang zwischen Dehnungen und Spannungen, von dem ungespannten Zustand bis zum Bruch überblicken läſst.

Die groſse Zahl von Einzelversuchen, welche bezüglich der Rohstoffe und Fabrikate der Textilbranchen, der Papierfabrikation, der Kautschuk-Industrie, der Gerberei u.s.w. ausgeführt werden müssen, um den verschiedenartigen, hier der Beantwortung harrenden Fragen näher zu treten, macht die Zuhilfenahme eines dynamographischen Apparates sehr erwünscht, welches die rasche Prüfung vieler Probestücke desselben Materials unter zuverlässiger Aufzeichnung der Spannungscurve selbst ermöglicht. Das auf Tafel 41 dargestellte Instrument dürfte den angedeuteten Forderungen in einer befriedigenden Art entsprechen und hat sich bei einer gröſseren Zahl von Festigkeitsstudien bereits gut bewährt.

Das zu untersuchende Probestück wird in die zwei Schraubklemmen x, x1 (Fig. 2 und 3) eingespannt, von denen die eine an dem festen Support a, die andere an dem Wagen b befestigt ist. Dieser lauft mit vier Rädern c auf den Schienen d des Gestelles e; er steht durch die Feder f mit der Schraubenspindel g in Verbindung, die durch Drehung der mit Handrad h ausgerüsteten Mutter i nach links verschoben werden kann; um hierbei jede Drehung der Schraubenspindel zu verhindern, ist zwischen f und g ein Gleitstück k eingefügt, welches auf den Schienen d geführt wird. An k ist eine feine Zahnstange l angeschlossen, die mittels des am Wagen gestützten Röllchens m in horizontaler Lage und im Eingriff mit dem Zahnsector n erhalten wird; derselbe sitzt auf einer im Wagen b gelagerten horizontalen Achse o fest. Auf der Auſsenseite des Wagens trägt diese Achse einen zweiten Sector p (Fig. 4), im Eingriff mit der vertical am Wagen geführten Zahnstange q, deren unteres Ende mit Schreibstift r versehen ist. Auf der mit s bezeichneten Tafel wird das zu beschreibende Papier mittels der Schienen t befestigt. Das Ganze ist auf einer hölzernen Grundplatte u aufgeschraubt, deren Gesammtlänge so bemessen ist, daſs die Einspannung von Probestücken bis zu 1m Länge möglich ist; die zwischen den Schraubklemmen x, x1 enthaltene (also der Dehnung unterliegende) Länge kann an einer auf der Grundplatte u angebrachten Theilung unmittelbar abgelesen werden.

Die Wirkungsweise des Apparates erklärt sich nun folgendermaſsen. Ist das eingespannte Material nicht dehnbar, oder ist der Wagen b mittels einer bei y (Fig. 3) übergeschobenen Klammer mit dem Gestellsupport a1 fest verbunden, so wird bei Umdrehung des |416| Handrades h zwar die Feder f mehr und mehr gespannt, der Wagen bleibt aber in Ruhe; Gleitstück k und Zahnstange l empfangen eine Verschiebung nach links, welche durch die Sectoren n und p in eine Verticalschiebung der Zahnstange q und des Schreibstiftes r umgesetzt wird: Die Verticale r1 (Fig. 4) wird beschrieben, deren Länge der Federspannung entspricht.

Ist dagegen kein Material eingespannt, so wird bei Umdrehung des Rades h der Wagen b so lange in Ruhe verbleiben, bis der geringe Reibungswiderstand desselben überwunden ist, die Feder eine entsprechende Spannung angenommen hat, der Stift r also um einen entsprechenden kleinen Betrag abwärts gegangen ist; alsdann bleibt der Abstand zwischen Gleitstück k und Wagen b unverändert und der Schreibstift beschreibt eine horizontale Gerade r2, welche als Abscissenachse (Null-Linie) der zu zeichnenden Curven zu benutzen ist, wenn man in der einfachsten Art die inneren Reibungswiderstände des Apparates ausscheiden will.

Hat man nun wie gewöhnlich ein Probestück eingespannt, welches sowohl Festigkeit, als Dehnung zeigt, so ist ersichtlich, daſs die Verschiebung des Wagens b unmittelbar die Ausdehnung des Probestückes darstellt und die eintretende Streckung der Schraubenfeder f (als Relativbewegung von k gegen b) durch die gleichzeitige Verticalschiebung der Zahnstange q und des Stiftes r wiedergegeben wird, daſs also Stift r einen Curvenzug r3 beschreibt, dessen Abscissen die Dehnungen und dessen Ordinaten die zugehörigen Spannungen vorstellen. Wurde der Versuch bis zum Bruch des Probestückes fortgesetzt, so hindert eine Sperrung v, v1 plötzliche Verkürzung der Feder f; die Abscisse r2 stellt dann die Bruchdehnung, die Ordinate 2 3 die Bruchspannung oder die Zerreiſsfestigkeit dar. Bei langfaserigen Materialien (Kammzug u. dgl.) kann die Sperrung v, v1 auſser Benutzung bleiben, da hier Diagramme der in Fig. 8 dargestellten Art entstehen; nach Eintritt der Maximalspannung 2 3 (nach Erreichung der Bruchgrenze im gewöhnlichen Sprachgebrauch) ist erst noch eine weitere Ausdehnung 2 4 erforderlich, um den Zusammenhang vollständig zu zerstören, und es liegt ein erheblicher Theil der Zerreiſsungsarbeit hinter der Maximalspannung 2 3. Doch lehrt eine nähere Erwägung, daſs die vollständige Aufzeichnung des Curvenzuges 3 4 nur dann erfolgt, wenn die Dehnung 2 4 gröſser ist als die entsprechende Federdehnung; im anderen Falle zeichnet der Stift die 45°-Linie 3 5. Die mit Gewichtsvergleichung arbeitenden Zerreiſsapparate – auch der selbstregistrirende von Ritter (* 1878 229 518) – versagen indessen über diesen Punkt jegliche Auskunft.

Der Support a enthält noch eine besondere Einrichtung zu dem Zwecke, eine bestimmte Anfangsspannung in dem Probestück herbeizuführen; es ist nämlich hier die Klemme x1 an eine Stange α |417| befestigt, welche zunächst in a frei verschiebbar liegt und durch eine schwache Schraubenfeder β nach rechts gehalten wird; verschiebt man den Support a (nach Einspannung des Probestückes und nach Lösung der Flügelschraube γ) nach rechts, so wird die Feder β gespannt und es zeigt ein an α eingerissener Strich auf einer kleinen, an a befestigten Scale δ (Fig. 3) die Gröſse der Anspannung in Feder und Probestück an; es wird nun bei einer angemessen erscheinenden Spannung (z.B. bei 50g) die Flügelmuster γ fest angezogen und mittels einer Schraubklemme ε (Fig. 5) das Stäbchen α im Support a festgeklemmt, worauf der eigentliche Versuch beginnen kann. Daſs man dem Probestück vorher eine bestimmte Zahl von Zwirnungen ertheilen kann (durch Drehung des Stäbchens α) ist sofort ersichtlich.

Nach Beendigung eines Versuches müssen alle Theile in ihre Anfangslage zurückgebracht werden; hierbei wird eine merkliche Zeitersparniſs dadurch erzielt, daſs die Mutter i des Handrades h zweitheilig ausgeführt ist (vgl. Fig. 6) und daſs ihre Hälften durch Abschlagen des Hebels η und Drehung um den Bolzen ζ von dem Gewinde der Schraubspindel g entfernt werden können. Löst man die Sperrung v, läſst die Feder f vorsichtig zusammengehen und macht, wie angegeben, die Schraubenspindel g von ihrer Mutter frei, so kann man die Theile b, k, f und g rasch nach a1 hin zurückführen. Nur bei der stärksten Feder ist es rathsam, das Schraubenpaar g i als solches auch zur Entlastung der Feder zu benutzen. Damit der Wagen bei plötzlichem Abreiſsen stärkerer Probestücken nicht ausläuft, trägt er zwei die Schienen d untergreifende Winkel μ, wie Verticalschnitt Kg. 7 erkennen läſst.

Die Feststellung der Federscale geschieht mittels eines besonderen (nach Wegnahme des Supportes a aufzubringenden) Hilfsapparates, der in Fig. 4 dargestellt ist. Die Klemme x wird durch eine kräftige Hanfschnur w1 mit dem aufrechten Arm des Winkelhebels w in Verbindung gesetzt, der mit einer Stahlschneide in der Pfanne des auf u zu verschraubenden Klötzchens π gelagert ist; an den horizontalen Arm werden Gewichtsstücke angehängt, worauf durch Drehung des Handrades h die Feder gespannt und der Registrirapparat in Thätigkeit gesetzt wird; wiederholt man dies unter Versetzung des Apparates nach links nochmals, so erhält man auf dem Papierblatt den Linienzug r 6 7 8 9 10 und es entspricht eine durch 6 7 9 10 gelegte Gerade dem gesuchten Theilungsstrich der Federscale.

Der dargestellte Apparat hat drei Federn von verschiedener Stärke, deren Daten aus folgender Uebersicht sich ergeben:

I II III
Dicke des Stahldrahtes 3,5 3,5 5,4mm
Durchmesser der Windungen 68,6 51,6 79,6mm
Zahl der Windungen 10,5 11,5 6,5
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I II III
Gröſste Belastung 3,5 8,0 20k
Gröſste Dehnung 83 85 75mm
Dehnung für 1k Belastung 23,7 10,6 3,75mm.

Die Dehnungen ergaben sich den Belastungen durchaus proportional.

Wie mit dem beschriebenen Apparat – nach gehöriger Ueberwindung der bekannten Einspannungsschwierigkeiten – alle auf die absolute Festigkeit bezüglichen Daten (Bruchdehnung, deren Vertheilung auf elastische und unelastische Dehnung, Bruchbelastung, Reiſslänge1), Arbeitsmodul u.s.w.) schnell und sicher erhoben werden können, ist leicht ersichtlich.

Besonders werthvoll erweisen sich die mittels des Apparates erzielten Diagramme, wenn die Ermittelung der den Bruch herbeiführenden Arbeitsgröſse beabsichtigt wird. Versteht man – wie für Textilfabrikate angezeigt ist – nach dem Vorschlag Hartig's unter Arbeitsmodul (A) die mechanische Arbeit, welche erforderlich ist, um ein Probestück von der (metrischen) Feinheitsnummer 1 und der Länge 1m zu zerreiſsen, in Meterkilogramm, und bezeichnet man mit:

  • l die Länge des wirklich verwendeten Probestückes in Millimeter,
  • N die metrische Feinheitsnummer desselben,
  • p die Federdehnung in Millimeter für 1k Belastung,
  • F den Flächeninhalt des erhaltenen Festigkeitsdiagrammes in Quadratmillimeter, der bequem mit dem Planimeter zu ermitteln ist,

so berechnet sich unter naheliegenden Voraussetzungen:

Beispielsweise mögen einige der so erhaltenen Werthe unter gleichzeitiger Beifügung der Bruchdehnung und der Reiſslänge hier mitgetheilt werden:

Material Reiſs-
länge
Bruch-
dehnung
Arbeits-
modul
km Proc. mk
Kammzug (metrische Nummer 0,075) 0,141 47,9 0,031
Streichgarn-Vorgespinnst 0,093 85,5 0,040
Roh-Jute 10,34 0,932 0,064
Englisches Zeichenpapier (Whatman) 2,76 4,00 0,078
Kalbleder rothgar 1,64 17,1 0,145
Pergament 3,73 5,50 0,154
Wollfilz, gewalkt, schwarz 1,03 48,5 0,250
Manilahanf, roh 31,7 2,44 0,387
Rindsleder, rothgar 4,09 21,6 0,421
Baumwoll. Nähzwirn, weiſs (metr. Nummer 18¾) 17,33 8,02 0,597
Filz von Kaninchenhaaren, stark gewalkt 5,62 48,9 1,368
Darmseite (Violine A, Dicke 0mm,90) 20,0 17,6 1,72
Pferdehaar (vom Schweif, roh, metr. Nummer 17,9) 9,2 35,2 2,57
Japanische Rohseide 31,6 15,7 3,31
Vulkanisirter Kautschuk 4,32 362,1 8,65.

Der beschriebene Apparat dürfte sich nicht allein für wissenschaftliche Untersuchungen in den Laboratorien der mechanischen Technologie, |419| sondern auch für Spinnereien, Webereien und Papierfabriken, für Leder- und Kautschukfabriken u. dgl. zu umfassender Controlirung der Fabrikate eignen. Er wird durch den Mechaniker Oscar Leuner in Dresden für den Preis von 250 M. hergestellt; etwaige Bestellungen vermittelt der Verfasser, Polytechnikum Dresden. (Vom Verfasser gef. eingesendeter Sonderabdruck aus dem Civilingenieur, 1879 Bd. 25 S. 585.)

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Vgl. Hartig, über die Festigkeitseigenschaften faseriger Gebilde, 1879 233 191.

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