Neuere Festigkeits-Probiermaschinen. Von Professor M. Rudeloff. Neuere Festigkeits-Probiermaschinen. Die wesentlichsten Bestandteile einer Festigkeits-Probiermaschine sind die Vorrichtung zur Erzeugung der Kraft, der Antrieb, und die Vorrichtung zum Messen der auf das Versuchsstück übertragenen Kraft oder der Belastung. Zum Antriebe dienen die Schraube oder die hydraulische Presse. Der Antrieb mit Schraube hat den Vorzug, dass er ohne besondere Schwierigkeiten gestattet, die Formänderung des Versuchsstückes während der ganzen Dauer des Versuches stetig zu steigern, bei den einzelnen Versuchen die Geschwindigkeit in weiten Grenzen zu verändern und die Belastungen unterhalb der Streckgrenze bei jeder Grösse und beliebig lange gleichbleibend zu erhalten. Der letztgenannte Umstand spielt besonders dann eine Rolle, wenn die Belastung stufenweise gesteigert und die zugehörigen Formänderungen zur Bestimmung der Proportionalitäts- und Streckgrenze durch zeitraubende, feinere Messungen ermittelt werden sollen. Bei dem Antrieb mit hydraulischer Presse sind hierzu durchaus gut schliessende Kolbendichtungen und Ventile für den Zulass der Pressflüssigkeit notwendig; eine Forderung, die nur in den seltensten Fällen und durch grosse Sorgfalt in der Behandlung der Ventile zu erfüllen ist. Sind die hydraulisch betriebenen Festigkeits-Probiermaschinen unmittelbar an die Druckpumpe angeschlossen, so ist hiermit der grosse Nachteil verbunden, dass Belastung und Formänderung der Probe stossweise gesteigert wird, was von nachteiligem Einfluss auf das Versuchsergebnis, besonders auf die Bruchfestigkeit der Probe sein kann. Zur Vermeidung dieses Uebelstandes verbindet man daher die hydraulischen Zylinder der Festigkeits-Probiermaschinen vielfach mit Gewichts- oder Gasdruckakkumulatoren. In ihnen wird bekanntlich eine grosse Menge Pressflüssigkeit dadurch aufgespeichert, dass sie mittels einer Pumpe unter einen Kolben gebracht wird, der entweder entsprechend dem gewünschten Druck mit Gewichten belastet ist oder auf dessen anderer durch das Anheben des Kolbens ein Gasdruck erzeugt wird. Das Druckwasser wird dann aus dem Akkumulator stossfrei zum Zylinder der Probiermaschine geleitet. Derartige Einrichtungen sind in der Regel nur für ortsfeste Anlagen geeignet. Die Firma Amsler-Laffon & Sohn baut nun für den Betrieb von Festigkeits-Probiermaschinen eine doppeltwirkende Kolbenpumpe, deren Stösse durch einen mit hochgespannter Luft gefüllten Windkessel ausgeglichen werden. Ein mit letzterem verbundenes Federmanometer sorgt dafür, dass der gewünschte Höchstdruck nicht überschritten wird. Fig. 1–4 zeigen die gewählte Anordnung. Die Druckflüssigkeit, Rizinusöl, tritt aus dem Behälter A bei B in die Pumpe und wird von dieser über O und N durch das Rohr C in den Zylinder D gedrückt. Sein oberer Teil d (Fig. 4) bildet den Windkessel. Nach unten wirkt das Oel auf den Kolben k. Dieser drückt den Rahmen E nach unten, wobei die Feder F dem im Zylinder herrschenden Flüssigkeitsdruck entsprechend zusammengepresst wird. Der obere Teil G des Rahmens trägt die Stange H (Fig. 1), die mittels Hebel die Ventilstange anhebt, bis das Ventil bei der dem beabsichtigten Höchstdruck entsprechenden Zusammendrückung der Feder F den Zutritt des Oeles zur Pumpe absperrt (Fig. 2). Nun läuft die Pumpe solange leer, bis der Druck im Zylinder D durch Entnahme von Oel zum Betrieb der Festigkeits-Probiermaschine wieder sinkt. Die Leitungen zu den Maschinen werden bei K (Fig. 3) an den Zylinder D (Fig. 1) angeschlossen. Bei n fliesst das Oel von den Maschinen in den Behälter A zurück. Will man vorübergehend mit höherem Druck arbeiten, als der Einstellung der Feder F entspricht, so hebt man die Stange H von Hand an und tritt nun das Sicherheitsventil in Tätigkeit. Eigenartig ist auch die Anordnung der Pumpe, indem nicht der Kolben, sondern das Pumpengehäuse bewegt wird. Die Bewegung erfolgt von der Kurbelwelle U aus durch das die Querhäupter a, b verbindende Gestänge s. Zieht es das Pumpengehäuse O (Fig. 2) nach oben, so steigt das Oel von B aus in dem hohlen Kolben P an und gelangt über das Kugelventil R in den Raum r. Kehrt die Bewegung um, so schliesst sich das Kugelventil R und das Oel wird durch den Kanal Q, die beiden oberen Kugelventile S und T öffnend, in das Rohr C und den Zylinder D gedrückt. Textabbildung Bd. 320, S. 376 Doppeltwirkende Kolbenpumpe von Amsler-Laffon. Textabbildung Bd. 320, S. 376 Fig. 5. Messdose von Losenhausen. Der Antrieb erfolgt entweder mittels Riemenscheiben (Voll- und Leerscheibe) oder mittels Elektromotors, wie Fig. 2 und 3 zeigen. Das in die Zahnung des Schwungrades M eingreifende kleine Rad ist dann aus Rohhaut gefertigt. Zum Messen der Belastung sind bei den Maschinen mit Schraubenantrieb stets besondere Wiegeeinrichtungen erforderlich. Als solche sind in Anwendung: Hebelwagen mit aufzusetzenden Gewichten oder mit Laufgewicht, ferner Pendelwagen und neuerdings in ausgedehntem Masse sogen. Messdosen. Bei letzteren wird die zu messende Kraft in Flüssigkeitsdruck umgesetzt, der dann durch ein Manometer angezeigt wird. Die erste mit derartiger Messdose ausgestattete Festigkeits-Probiermaschine ist meines Wissens diejenige von Thomasset.Pichler. Die Materialprüfungsmaschinen der Pariser Weltausstellung 1878. Bei ihr wirkt der Probestab auf den Deckel eines flachen, zylindrischen Gefässes, der etwas geringeren Durchmesser hat, als die lichte Weite des Gefässes beträgt und gegen dessen Wandung ringsum durch eine dünne Membrane abgedichtet ist. Durch Emery ist die Messdose später vervollkommnet, und in jüngster Zeit werden Messdosen von mehreren Firmen nach den Konstruktionen von MartensDas Königliche Materialprüfungsamt der Technischen Hochschule Berlin. Denkschrift von A. Martens und M. Guth, 5. 284 und D. p. J. 1904, Bd. 319, S 561. gebaut. Die Konstruktion dieser Dosen beruht darauf, dass die Flüssigkeitsverdrängung aus dem mit einem Federmanometer verbundenen Gefäss und somit auch der Weg des Dosendeckels beim Belasten ausserordentlich gering ist, so dass Metallmembranen zum Abdichten des Deckels gegen das Gefäss verwendet werden können. Notwendig hierzu ist vollständige Entlüftung der Dose. Diese nicht leicht zu erfüllende Forderung tritt zurück bei der Messdose, D. R. P. 147170, der Düsseldorfer Maschinenbau-Aktien-Gesellschaft vorm. J. Losenhausen. Bei ihr wird das Dosengefäss a (Fig. 5) mit einer dünnen elastischen Gummischeibe b überspannt. Die zu messende Belastung wird durch den Kugelzapfen k auf den Kolben d übertragen, der im Zylinder c geführt und am oberen Ende durch eine zweite elastische Membrane g staubdicht gegen den Zylinder c abgeschlossen ist. Der Zapfen k ragt tief in den Kolben hinein, so dass die Belastung der Probe zwanglos und zentrisch auf den Kolben übertragen wird. Der Hohlraum zwischen Zylinder und Kolben ist mit Knochenöl gefüllt. Der Zylinder ist durch den Ring h heruntergehalten, so dass er sich beim Anspannen der Schraube nicht verziehen kann. Der Kanal l führt zum Manometer, an dem der Druck in der Messdose a abzulesen ist. Das Zifferblatt ist nach Kilogrammen oder Tonnen geteilt und drehbar, so dass seine Nullmarke vor dem Versuch auf den Zeiger eingestellt werden kann. Besonders wird dies erforderlich, wenn die an den Zapfen k angreifenden Einspannteile der Maschine ausgewechselt werden und hierdurch die Anfangsbelastung der Dosenfüllung sich ändert. Textabbildung Bd. 320, S. 377 Fig. 6 und 7. Pendelmanometer von Amsler-Laffon & Sohn. Der Widerstand, den die Membranen b und g der geringen Bewegung des belasteten Kolbens entgegensetzen, hat sich nach den Untersuchungen des Werkes mit Membranen bis zu 3 mm Dicke als kaum messbar und daher ohne wesentlichen Einfluss auf die Empfindlichkeit der Messung erwiesen. Die Stellung des Kolbens ist ebenfalls ohne Einfluss auf die Lastanzeige, wie Versuche ergaben, bei denen der Kolben bis zu 3 mm tief in die Dose a hineinragte. Dieser Umstand ist insofern von Bedeutung, als ohne Gefahr für die Genauigkeit der Messung Luft in der Dose zurückbleiben darf und selbst geringe Verluste an der Druckflüssigkeit belanglos sind. Eine Zeigervorrichtung, die auf der oberen Fläche des Kolbens angebracht ist, lässt jederzeit erkennen, ob der Kolben nicht etwa auf den Boden des Gefässes a oder mit dem unterhalb g sitzenden Begrenzungsringe aufstösst. – Hydraulisch betriebene Festigkeits-Probiermaschinen werden ebenfalls vielfach mit den genannten Wiegeeinrichtungen ausgerüstet; erforderlich sind solche indessen bei ihnen nicht; die Belastung kann vielmehr aus dem im Presszylinder herrschenden Flüssigkeitsdruck und der Kolbenfläche berechnet werden, wobei der Flüssigkeitsdruck am Federmanometer abzulesen ist. Diese Maschinen haben vor den mit Wage als Kraftmesser ausgerüsteten den Vorzug grosser Einfachheit. Als Nachteil haftet ihnen zunächst an, dass der Widerstand, den die Reibung der Bewegung des Kolbens entgegensetzt, mit in Rechnung zu ziehen ist. Dieser Nachteil ist jedoch, wenigstens bei stehenden Maschinen,Bei liegenden Maschinen ist der aus dem Zylinder heraustretende Kolben zu unterstützen, wodurch immerhin unkontrollierbare Reibungswiderstände entstehen können, die dann als Belastung der Probe mitgerechnet werden. im allgemeinen gering, indem der Reibungswiderstand bei guter Wartung der Maschine erfahrungsgemäss für alle Drucke als annähernd gleich gross angesehen und bei grossen Belastungen ganz vernachlässigt werden kann, da er dann unter 1 v. H. der Belastung beträgt. Von grösserer Bedeutung ist der Nachteil, dass die Federmanometer unter dem heftigen Rückschlage beim Bruch der Probe leiden und, sofern dieser Rückschlag nicht durch ein vorgeschaltetes Ventil abgemildert wird, häufig nachgeprüft werden müssen. Als weiterer Mangel der hydraulischen Pressen ohne besonderen Kraftmesser kann empfunden werden, dass sie die Aufzeichnung von Schaulinien, welche die Beziehungen zwischen Belastung und Formänderung der Probe darstellen, nicht gestatten. Den beiden letztgenannten Mängeln begegnet das Pendelmanometer von Amsler-Laffon & Sohn und der Schreibapparat der Düsseldorfer Maschinenbau-Aktiengesellschaft vorm. J. Losenhausen. Das Fendelmanometer von Amsler-Laffon & Sohn. Bei ihm wird der im Zylinder der Festigkeits-Probiermaschine herrschende Druck in einen zweiten kleineren Zylinder geleitet und durch dessen Kolben auf ein Pendel übertragen, so dass die Kraftleistung der Maschine an dem Pendelausschlag beobachtet und zugleich mit der Formänderung der Probe zur Schaulinie verzeichnet werden kann. Die Anordnung ist folgende: Der den Pendelausschlag vermittelnde Kolben B (Fig. 6) spielt, wie allgemein bei den Amslerschen Pressen, ohne Dichtungsliederung in dem Zylinder A. Ihm wird die Betriebsflüssigkeit (Oel), deren Druck gemessen werden soll, über das Steuerventil P, das durch Rohr Q mit dem Maschinenzylinder verbunden ist, unten zugeführt. Der Kolben B hebt die Stelze C, die am oberen Ende auf den kurzen, wagerechten Arm des um die Achse E schwingenden Pendels D einwirkt. Um Reibungswiderstände möglichst auszuschalten, sind die beiden Drehpunkte als Kugellager ausgebildet; ferner kann der Kolben B während des Versuches an dem Hebel T hin und her bewegt werden. Das Pendel schlägt beim Betriebe nach links aus, den kleinen Schieber F auf der Bahn G vor sich her schiebend. Die Grösse der Verschiebung ist dem auf den Kolben wirkenden Drucke, also auch, von Reibungswiderständen abgesehen, der Belastung der Probe proportional. Sie wird durch eine an dem Schieber angebrachte Marke auf der Teilung an der Bahn G angezeigt, deren Länge ungefähr 500 mm beträgt. Durch Aufschieben verschieden schwerer Gewichte M auf die Pendelstange D kann man das Moment des Pendels der Beanspruchung der Prüfungsmaschine so anpassen, dass man stets einen möglichst grossen Pendelausschlag und damit möglichst grosse Ablesungen oder Kraftmasstäbe erhält. Bei der gewöhnlichen Ausführung für 25000 kg Belastung beträgt die Verschiebung des Schiebers um je einen Teilstrich der Zunahme der Belastung um je 50 kg. Reisst der Probestab, so fällt das Pendel zurück. Der Schieber F bleibt stehen und gestattet die erreichte Höchstlast abzulesen. Bei Versuchen mit Lastwechsel hängt man ein kleines Gewicht mit dem über eine Rolle laufenden Faden J an den Schieber, so dass er dem Pendel beim Entlasten folgt. Ein zweiter Schieber zeigt dann die Höchstlast an. Textabbildung Bd. 320, S. 378 Pendelmanometer von Amsler-Laffon & Sohn. Textabbildung Bd. 320, S. 378 Fig. 11. Schreibapparat von Losenhausen. Um eine Schaulinie von dem Versuch aufzuzeichnen, verbindet man den Schieber F mittels Faden K mit dem Schreibstift L, so dass dieser der Belastung proportional in Richtung der Achse der Schreibtrommel M verschoben wird, während der von der Probe hergeleitete Faden N die Trommel proportional der Formänderung der Probe dreht. Eine zweite neuere Ausführung des Pendelmanometers zeigen Fig. 8–10. Das bei 5 gelagerte Pendel T wird an dem wagerechten Hebel R durch den Zaum Q auch bei dieser Ausführungsform von dem Kolben B des Hilfszylinders O betätigt, dem die Druckflüssigkeit aus dem Arbeitszylinder der Festigkeits-Probiermaschine durch die! Rohre N und P über das Ventil M zufliesst. Der Ausschlag des Pendels wird durch den Arm U auf die Stange V und von dieser durch das Rädchen r auf den Zeiger W übertragen, der ihn als Mass der zu bestimmenden Kraft auf dem Zifferblatt anzeigt. Beim Entlasten wird der Zeiger durch ein kleines Gewicht mit zurückgedreht, die erreichte Höchstlast bleibt durch einen Schleppzeiger gekennzeichnet. Zum Aufzeichnen von Schaulinien trägt die Stange V den Schreibstift s, während die Schreibtrommel L der Formänderung der Probe entsprechend durch den Schnurzug Y gedreht wird. Um den Messbereich (Pendelausschlag) je nach der beim Versuch erwarteten Höchstlast möglichst gross zu gestalten, dient das Aufsteckgewicht A, das entweder ganz fortgelassen oder zum Messen kleiner Belastungen bei a und für grosse Belastungen bei b angebracht wird. Damit die Kraftmessung möglichst unbeeinflusst von Reibungswiderständen erfolgt, ist die Pendelachse sowohl als auch das Gelenk zwischen Zaum Q und Hebelarm R mit Kugellagerung ausgestattet und ferner der durch die Handkurbel Z zu betätigende Schnurzug D angeordnet, mit dem der Kolben B im Hilfszylinder O ständig gedreht werden kann. Der Schreibapparat von J. Losenhausen.Die Firma hat ihren Schreibapparat meines Wissens nur in Verbindung mit ihren später beschriebenen Maschinen geliefert. Das Rohr 1 ist dann an die Hauptmessdose angeschlossen. Der Apparat erscheint aber auch geeignet, statt der Federmanometer an jede hydraulische Presse angeschlossen zu werden. Die Flüssigkeit, deren Druck gemessen werden soll, gelangt durch die Röhrchen 1 und 2 (Fig. 11) über den Verteiler 3 und durch den Flansch 4 in die kleine Messdose a (D. R. P. 147170), deren Konstruktion genau die gleiche ist, wie die der Hauptmessdose der Maschine (s. Fig. 5). Der Kolben d wird durch den Flüssigkeitsdruck gehoben und überträgt die wirksame Kraft durch das Gehänge f und die Schneide e auf den Schreibhebel z. Er ist mit Schneide k an dem Konsol l gestützt und wirkt mit der dritten Schneide m durch das Gehänge n auf die Feder o ein, diese spannend. Der Schreibstift t bewegt sich hierbei entsprechend der Dehnung der Feder, also auch der zu messenden Belastung, auf einem Kreisbogen abwärts. Die Schreibtrommel p wird durch eine feine, über die Rolle r laufende und durch das Gewicht u straff gehaltene Kette der Formänderung der Probe entsprechend gedreht. Nach Lösen der Schrauben s kann sie frei um die Nabe der Rolle r gedreht werden. Die Flügelmutter w dient dazu, den Schreibstift t zu Beginn des Versuches auf die Nullinie des auf dem Schreibpapier vorgezogenen Koordinatennetzes einzustellen. Durch das Ventil v kann der Apparat ausgeschaltet werden. (Fortsetzung folgt.)