Titel: W. Fränkel's Dehnungszeichner.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1884, Band 252 (S. 234–238)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj252/ar252086

W. Fränkel's Instrument zur selbstthätigen Aufzeichnung vorübergehender Dimensionsänderungen elastischer, fester Körper.1)

Mit Abbildungen auf Tafel 19.

Der nachfolgend beschriebene, von Prof. Dr. W. Fränkel in Dresden angegebene Apparat (* D. R. P. Kl. 42 Nr. 19 398 vom 8. Februar 1882 Zusatz zu * Nr. 15 663) hat den gleichen Zweck wie das bereits früher (1882 243 * 207) mitgetheilte Instrument, nämlich die Darstellung von Dehnungsdiagrammen, welche das ganze Veränderungsgesetz der Inanspruchnahme eines Constructionstheiles während einer beliebig kurzen oder langen Zeit für eine beliebig veränderliche Belastung derart veranschaulichen, daſs die Abscissen den Zeiten und die Ordinaten den stark vergröſserten Längenänderungen entsprechen. Der neue „Dehnungszeichner“ |235| bietet im Vergleiche zu dem unter Nr. 15 663 patentirten eine kinematische Umkehrung in so fern dar, als jetzt der Papierstreifen die gleichförmige Bewegung empfängt und ein Schreibstift senkrecht zu dieser Papierbewegung die geradlinigen Verschiebungen erfährt, welche den zu verzeichnenden Dimensionsänderungen des Versuchsstückes proportional sind. Hierdurch ist die Möglichkeit geboten, beliebig lange Diagramme zu erhalten und die schwingenden Massen auf das mindeste zu beschränken. In Fig. 7 und 8 Taf. 19 ist das Instrument in Grundriſs bezieh. Ansicht dargestellt.

An dem zu untersuchenden Körper A sind mittels Schrauben zwei Klemmen a und b befestigt; die beiden Spitzschrauben a1 und b1, welche fest angezogen werden, geben die Endpunkte der untersuchten und zu messenden Strecke an, während die um Achsen pendelnden Schrauben a2 und b2 nur zur Sicherheit gegen das Verdrehen der Klemmen a und b dienen. Beide Klemmen stehen durch eine hohle Schubstange B mit einander in Verbindung, indem das eine Ende derselben direkt am kugelförmig ausgeführten Zapfen d der Klemme b angreift, während das andere Ende noch mittels eines prismatischen Stückes B1 mit dem kurzen, ebenfalls mit Kugelzapfen d1 versehenen Arme des auf der Klemme a gelagerten ungleicharmigen Hebels C verbunden ist (vgl. Fig. 9).

Tritt nun durch eine vorübergehende Beanspruchung eine Längenänderung des Versuchsstückes A ein, so verschiebt sich a gegen b und da das Rohr B als nicht beanspruchter Theil seine ursprüngliche Länge beibehält, vollführt der auf a gelagerte Hebel C eine entsprechende Drehung. Diese Drehung wird durch die aus Fig. 7 ersichtliche Hebelverbindung auf den Schreibstift E so übertragen, daſs diesem eine der Längenänderung proportionale (100 bis 200 mal so groſse) seitliche Auslenkung ertheilt wird.

Um jeden todten Gang zu vermeiden, sind die Zapfen als nachstellbare Spitzzapfen ausgeführt, während der Spielraum in den Zahnlücken der Getriebe, welche zur Bewegung des Papierstreifens dienen, wie früher dadurch vernichtet ist, daſs immer eines der in einander greifenden Getriebe nach einer die Zahnbreite halbirenden Ebene getheilt ist und diese drehbar gegen einander verbundenen Theile durch eine Feder aus einander gedrückt werden, so daſs die activen Zahnlücken immer ausgefüllt sind. Damit auch am Kugelzapfen d1 nie ein Spielraum entstehen kann und doch für das Verlängerungsstück B1 vollständige Beweglichkeit vorhanden bleibt, ist die Einrichtung Fig. 9 getroffen: Die beiden die Kugel d1 fassenden Backen sind mit ebenen Flächen ausgeführt und wird der eine Backen durch eine starke Feder immer in der Pfeilrichtung angepreſst.

Die Bewegung des Papieres erfolgt senkrecht zu der Verschiebung des Schreibstiftes E durch das im Inneren der Papiertrommel D befindliche, in Fig. 10 bis 12, 14 und 15 wiedergegebene Uhrwerk, welches |236| aus dem Windfange o mit der Bremsscheibe p und den Räderpaaren q1 bis q3 besteht; q1 ist als Kronenrad, q3 als Schneckenrad ausgeführt. Die Spannung des ablaufenden Papieres geschieht durch die Aufwickelrolle r (Fig. 8), welche zu diesem Zwecke in ihrem Inneren eine Spannfeder enthält.

Der am Gestelle feste Schreibstift E1 gibt die Nulllinie für die Diagramme an. Das Einstellen des Schreibstiftes E in eine mittlere beliebige Anfangslage läſst sich leicht durch eine Verlängerung bezieh. Verkürzung der Schubstange B bewerkstelligen, zu welchem Zwecke die eine Mutter am Ende des Rohres rechts-, die andere linksgängig ist; es genügt somit ein bloſses Drehen des Rohres. Das Fixiren der Länge geschieht dann durch Anziehen der Gegenmuttern.

Die Andrückung des beweglichen Schreibstiftes E ist in Fig. 13 verdeutlicht. Die Kuppel schiene m der Geradführung wird durch die Feder s, welche mit dem Röllchen t verbunden ist, nach der Trommel D in allen Lagen gleichmäſsig stark gedrückt.

Um auf dem Diagramme irgend welche beliebige Punkte markiren zu können, ist an dem Apparate ein Elektromagnet G (Fig. 15) angebracht, dessen Anker u durch den Winkelhebel y mit den zwei Zinken v verbunden ist. Wird nun ein Strom durch den Elektromagnet geschickt, also der Anker angezogen, so schlagen die beiden Spitzen v Punktirungsmarken in den Papierstreifen n ein. Die eine der für die Leitung nöthigen Klemmen x1 und x2 (Fig. 7) ist natürlich isolirt. Auch das Auslösen des Uhrwerkes kann durch den Elektromagnet geschehen (vgl. Fig. 15). Zu diesem Zwecke befindet sich am Ankerhebel y eine Nase, welche für gewöhnlich den Hebel z1 festhält. Dieser Hebel z1 ist mit einem Hebel z2 (Fig. 11 und 12) verbunden, welchen die angedeutete Feder in der Richtung des Pfeiles zu bewegen sucht. Das andere Ende von z2 trägt einen Stift, welcher in einem Schlitze des Hebels z3 gleitet und diesen aus der in Fig. 12 angegebenen Stellung in die Lage Fig. 11 überführen kann. An einem zweiten Arme von z3 ist die Bremsfeder w befestigt, welche in der Stellung Fig. 11 auf die Bremsscheibe p festgedrückt ist, somit das Werk arretirt, während sie bei Ueberführung in die Lage Fig. 12 die Bremsscheibe nicht nur losläſst, sondern auch den ersten Anstoſs zur Drehung des Windflügels o gibt; das Werk beginnt also zu laufen und der Papierstreifen ward abgezogen.

Sind mehrere Apparate durch eine elektrische Leitung verbunden, so beginnen sie beim Schlieſsen des Stromes alle zu gleicher Zeit zu laufen, während in demselben Augenblicke auch entsprechende Punkte in die Diagramme eingeschlagen werden.

Will man das Werk mittels Hand auslösen, oder auch Punkte auf den Papierstreifen n durch die Spitzen v markiren, so braucht man nur den Knopf y1 (Fig. 15) in der Richtung des gezeichneten Pfeiles zu drücken, um dasselbe Spiel der Hebel wie beim Anziehen des Ankers u |237| zu erzielen. Das Arretiren des Uhrwerkes geschieht dadurch, daſs man durch Drücken auf den Hebelarm z den anderen Arm z1 so hoch hebt, daſs er wieder auf die Nase von y zu liegen kommt.

Will man nun z.B. bei Untersuchung einer Eisenbahnbrücke die correspondirenden Deformationen der Constructionstheile erhalten, an denen Apparate angebracht sind, so werden dieselben durch elektrische Leitungen in entsprechender Weise verbunden. Beim Schlieſsen des Stromes wird dann auf jedem Diagramme die betreffende Ordinate markirt.

Um auch die Deformation für einen bestimmten Ort der rollenden Last anzugeben, werden seitlich der Eisenbahnschienen Contacte aufgestellt, wie sie in Fig. 19 und 20 in Aufriſs und Seitenansicht dargestellt sind. Durch das erste Locomotivrad h wird beim Darüberfahren die Platte i und damit der Hebel i1 in die punktirt angedeutete Lage niedergedrückt; dabei wird durch die isolirt aufgesetzte Feder k der elektrische Strom geschlossen, in die Papierstreifen also ein Paar zusammengehöriger Punkte eingeschlagen. In der niedergedrückten Stellung wird der Hebel i1 durch die dann übergreifende Nase l1 der Feder l gehalten.

Eine weitere Anwendung des Instrumentes ist in Fig. 16 und 17 Taf. 19 veranschaulicht. Es soll die Verdrehung einer Welle A1 bestimmt werden. Zu diesem Zwecke wird auf die Welle A1 ein allenfalls zweitheiliges Rohr B2 aufgeschoben, welches durch Schrauben festgestellt, also mit dem betreffenden Querschnitte fest verbunden wird; das andere Ende ist durch lose Schrauben s1 nur centrirt, so daſs sich das Rohr relativ gegen diesen Querschnitt verdrehen und verschieben kann. Dann wird ein anderer Ring c aufgebracht, welcher das Instrument trägt. Es wird hierdurch die Verdrehung des Stückes Welle gemessen, welches zwischen den fest angezogenen Schrauben s2 liegt und zwar im Abstande, der durch die Entfernung des Kugelzapfens Z von der geometrischen Achse der Welle A1 bestimmt ist.

Will man auch hier bestimmte Punkte des Diagrammes markiren, so kann man die in Fig. 18 gezeichnete Einrichtung verwenden.

Der eine Pol der elektrischen Kette ist durch die Schleppfeder d mit der Welle A1 und dadurch mit dem Apparate selbst verbunden. Die Leitung geht von der isolirten Klemme x2 des Apparates nach dem auf der Welle befestigten Ringe e, welcher die von der Welle isolirten Knaggen g trägt. Der Strom wird dann allemal, wenn eine der Knaggen vor der Feder f vorbeistreicht, geschlossen, also ein Punkt auf dem Diagramme markirt. Es würden daher im vorliegenden Falle bei jeder Umdrehung 8 Punkte hervorgehoben werden.

Fränkel hat mit dem Dehnungszeichner nicht nur zahlreiche interessante Versuche über die Beanspruchung der Constructionstheile an Brückenträgern2), Locomotiven (Inanspruchnahme der Kuppelstangen, Versuche |238| über die Schieberreibung bei Locomotiven) u.s.w. gemacht, sondern das Instrument auch zur Bestimmung des Zugwiderstandes von Eisenbahnfahrzeugen benutzt. Es wird die Deformation eines Stahlstabes, für welchen man vorher durch Probebelastungen die Ausdehnungsskala ermittelt hat, aufgezeichnet, während derselbe zwischen Tender und Versuchszug eingeschaltet ist, somit die ganze Zugkraft zu übertragen hat. Durch ein Universalgelenk ist hierbei dafür gesorgt, daſs auch wirklich bloſs Zugspannungen in den Stab hineinkommen.

Dadurch, daſs man den Stahlstab in die röhrenförmige Schubstange B selbst hineinlegt, nimmt das Dynamometer wenig Raum in Anspruch. Auch Hartig hat nach denselben Prinzipien ein handliches Dynamometer für landwirthschaftliche Maschinen construiren lassen.

E. M.

Auch für den verbesserten Dehnungszeichner ist dem Mechaniker Oscar Leuner in Dresden das Recht eingeräumt worden, das Patent für das deutsche Reich auf seinen Namen zu nehmen.

|237|

Vgl. Civilingenieur, 1881 S. 268, 1882 S. 191 und 1883 S. 383.

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