Schoppers Festigkeitsprüfer.
Die Kraftmessung erfolgt bei dem Schopperschen Festigkeitsprüfer durch eine Neigungswage. Die Wirkungsweise des Apparates ist aus [Fig. 7] ersichtlich.
Der Belastungshebel A bewegt sich zwischen zwei Kreissegmenten, von denen das vordere B mit einer Teilung versehen ist, deren Bezifferung die Kraftleistung in kg angibt. Das hintere Segment ist gezahnt und dient zur Aufnahme der Sperrklinken, die nach dem Bruch des Streifens das Zurückfallen des Hebels A verhindern.
Statt des zweiten Armes des Krafthebels ist ein Bogensegment C angebracht, über welches eine Kette D läuft, die am unteren Ende die eine Einspannklemme E1 trägt. Um die Einspannung des Streifens zu erleichtern, kann diese Klemme während des Einspannens durch einen Haken F (oder einen Stift) an dem Segment C festgelegt werden.
Durch die Kette D wird erreicht, daß sich die obere Klemme immer senkrecht über der unteren E2 befindet und so eine zwanglose Beweglichkeit während des Versuches behält.
Fig. 7.
Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier.
Die Messung der Dehnung erfolgt durch die Feststellung der gegenseitigen Verschiebung der beiden Einspannklemmen E1 und E2. Um diese Verschiebung zu bestimmen, wird die Bewegung der unteren Klemme mittels der Zahnstange G auf den Dehnungshebel H übertragen, der statt des oberen Armes ein Zahnsegment trägt. An diesem Hebel H, welcher sich um den Zapfen des Gewichtshebels A drehen kann, ist ein Zeiger J angebracht, welcher sich über zwei am Krafthebel befindliche Bogenteilungen bewegt. Die eine dieser Teilungen gibt die Verlängerung des Streifens, welche mit der Verschiebung der Klemmen gegeneinander gleichbedeutend ist, in mm, die andere, bei einer Streifenlänge von 180 mm, direkt in Prozenten an.
Das untere Ende der Zahnstange G ist an einer Hülse befestigt, welche sich auf einer mit der Antriebspindel parallelen Gleitstange bewegen kann und während des Versuches von einem an der Antriebspindel befestigten Mitnehmer bewegt wird.
Diese Zahnstange, welche sich in einer festen Führung bewegt, wird durch eine Bremsfeder fest gegen das gezahnte Segment des Dehnungshebels gedrückt, so daß toter Gang ausgeschlossen ist. Die hierdurch entstehende Zahnreibung wird vom Antrieb aufgenommen, ist daher auf die Kraftmessung ohne Einfluß.
An den Einspannklemmen sind Exzenterhebel zum Zusammendrücken der Backen angebracht, wodurch eine einfache, bequeme und sichere Einspannung des Streifens ermöglicht wird.
An der Antriebsvorrichtung befindet sich eine Sperrvorrichtung, welche für eine bestimmte Streifenlänge das richtige Einstellen der unteren Klemme in der Nulllage sichert.
Die Versuchsausführung geht nun in folgender Weise vor sich.
Nachdem man den Belastungshebel mit Hilfe des hierfür bestimmten Stiftes in der Nulllage festgestellt hat, legt man die obere Einspannklemme mit Hilfe des hierzu angebrachten Hakens fest; dann wird die Antriebspindel durch Drehen des Handrades in die Höchstlage gebracht, die untere Klemme angehoben und mit der unter dem Nasenhebel befindlichen Schraube festgestellt. Durch völliges Hochschieben der Zugstangenhülse bringt man den Dehnungshebel in seine Nullstellung.
Nunmehr wird der Streifen eingespannt.
Nach erfolgter Einspannung befreit man die obere Klemme aus dem Haken, löst den Gewichtshebel durch Entfernung des Haltestiftes aus, legt die Sperrklinken ein und setzt den Apparat durch Drehen des Handrades in Tätigkeit.
Sobald der Streifen mit etwa ½ kg belastet ist, löst man, ohne mit dem Drehen aufzuhören, die Schraube, welche die untere Klemme hochhält, damit letztere beim Reißen des Streifens herunterfallen und den Dehnungshebel auslösen kann.
Nach dem Reißen des Streifens stehen, auch bei fortgesetztem Drehen des Handrades, die Hebel für Belastung und Dehnung still und gestatten so eine ruhige und sichere Ablesung.
[Fig. 8] zeigt den Apparat nach der Beendigung des Zerreißversuches.
Je nach dem Verwendungszweck werden die Schopperschen Prüfer mehr oder weniger stark gebaut und mit einem mehr oder minder schweren Belastungsgewicht versehen. Der für Papierprüfungen meist verwendete Apparat ist für 30 kg höchste Kraftleistung bestimmt ([Fig. 8]). Für schwache Papiere bedient man sich zweckmäßiger eines Apparates von 10 kg Höchstleistung, weil in diesen Fällen der Ausschlag bei dem 30 kg Apparat zu klein sein würde. Handelt es sich um die Prüfung von Papieren mit sehr geringer Festigkeit, wie Seiden-, Kopier-, Zigarettenpapier u. s. w., so entfernt man das Belastungsgewicht vom Krafthebel; hierdurch wird die Empfindlichkeit des Prüfers erhöht und der Ausschlag des Hebels größer. Natürlich muß man für solche Fälle den Wert der Teilung des Kraftmaßstabes besonders feststellen.
Fig. 8.
Schoppers Festigkeitsprüfer für Papier.
Für noch genauere Messungen der Festigkeit schwacher Körper hat die Firma kürzlich einen Apparat gebaut ([Fig. 9]), bei dem der Krafthebel und die obere Klemme auf Schneiden gelagert sind; hierdurch ist eine sehr große Empfindlichkeit gewährleistet, und der Apparat kann zum Prüfen von Woll- und Baumwollhaaren, Bastbündeln u. s. w. benützt werden.[9]
Fig. 9.
Schoppers Festigkeitsprüfer für Pflanzen- und Tierhaare, Elementarfasern, Bastbündel u. s. w.
Fig. 10.
Schoppers 50 und 100 kg Festigkeitsprüfer für Pappe, starke Aktendeckel, Stoffe u. s. w.
Zur Prüfung von Pappe, starken Aktendeckeln u. s. w. dient ein Apparat bis zu 100 kg Kraftleistung[10] ([Fig. 10]). Bei diesem Apparat sind für die Kraftmessung 2 Teilungen vorgesehen, eine für das Arbeiten mit dem Hebel ohne Gewicht (Kraftleistung bis 50 kg) und eine zweite für den mit dem Gewicht belasteten Hebel (Kraftleistung bis 100 kg). Die Klemmen sind 50 mm breit. Im Übrigen ist dieser Prüfer so gebaut wie der oben beschriebene.
Der Antrieb der Apparate erfolgt mit der Hand; zur Erzielung größerer Gleichmäßigkeit bei der Versuchsausführung können sie aber auch für Wasserantrieb eingerichtet werden. Erforderlich hierfür ist ein Wasserleitungsdruck von 3–4 Atm.
Beim Aufstellen der Schopperschen Prüfer ist darauf zu achten, daß der Zeiger des unbelasteten Krafthebels auf Null und die Luftblase der am Gestell angebrachten Wasserwage in der Mitte einspielt. Die Reibung des Krafthebels in der Nähe des Nullpunktes ist nur unbedeutend, das Einspielen auf Null daher sehr befriedigend.
Die Gesamtreibung im Apparat ist sehr gering. In der Versuchsanstalt ist bereits eine ganze Anzahl geprüft worden, der Reibungsfehler war selbst im ungünstigsten Falle kleiner als 1% der Gesamtbelastung. Der Fehler verschwindet aber noch zum größten Teil, weil sich der Apparat während des Versuches niemals in absoluter Ruhe befindet, er ist daher für praktische Versuche ohne wesentliche Bedeutung.
Die Vorteile, die der Schoppersche Apparat gegenüber anderen hat, liegen, abgesehen von der soliden und kräftigen Ausführung, in dem Vermeiden von Spiralfedern, in der besseren Ablesung von Bruchlast und Bruchdehnung infolge der großen Maßstäbe und in der senkrechten Anordnung.
Durch das Vermeiden von Spiralfedern ist eine wiederholte Prüfung des Apparates auf die Zuverlässigkeit seiner Angaben nicht erforderlich; ist er vor der Benutzung geprüft und dann gut aufgestellt, so hat man nur darauf zu achten, daß er nicht durch Stoß oder Schlag beschädigt und daß er stets in sauberem Zustande gehalten wird.
Diese Umstände machen den Apparat für praktische Bedürfnisse besonders geeignet.
[9] Eine genaue Beschreibung des Apparates und die Ergebnisse seiner Prüfung hat Dalén in den Mitt. a. d. techn. Vers. Anst. 1901, S. 183 veröffentlicht.
[10] Zur Prüfung von Materialien, die noch größere Kräfte erfordern (starke Gewebe, Leder u. s. w.), werden nach denselben Grundsätzen noch stärkere Maschinen (bis zu 1000 kg Kraftleistung) gebaut.
Wendlers Festigkeitsprüfer.[11]
Unter Hinweis auf [Fig. 11]–[12] sei über den Bau und die Wirkungsweise des Prüfers folgendes gesagt:
Der Antrieb erfolgt durch ein Handrad a, welches bei vielen Apparaten auf Wunsch durch Schneckenrad und Schraube s ersetzt worden ist. Der Zapfen dieses Rades dreht sich in dem Lager l, welches mit dem Bett d aus einem Stück hergestellt ist. In diesem Zapfen, welcher ausgebohrt ist, wird die Schraube b, welche mit dem Schlitten c fest verbunden ist und mit deren Hilfe die Fortbewegung des Schlittens ermöglicht wird, geführt. Am Handrade befindet sich eine Mutter, bestehend aus der Hülse p und zwei Gewindebacken, welche durch einen Kurvenschub geöffnet beziehungsweise geschlossen werden können, je nachdem die Bewegung des Schlittens direkt mit der Hand oder mit Hilfe des Handrades bewirkt werden soll.
Bei einer Rechtsdrehung der Hülse wird die Verbindung geschlossen, d. h. das Gewinde der Backen greift in die Vertiefungen der Schraube; umgekehrt wird bei einer Linksdrehung die Verbindung geöffnet.
Die Einspannvorrichtung besteht aus 2 Klemmen k und k1, von denen die erstere am Wagen w, die letztere am Schlitten c befestigt ist. Zwischen den Backen dieser Klemmen wird der zu untersuchende Papierstreifen eingespannt. Die Backen sind senkrecht zur Zugachse wellenförmig ausgearbeitet, um ein Rutschen des Streifens in den Klemmen zu verhindern. Die Backen selbst werden durch Schrauben s1 und s2 zusammengepreßt.[12]
Fig. 11.
Wendlers Festigkeitsprüfer.
![[❏GRÖSSERES BILD]](#2365124124868395789_fig11_gross.jpg.id-1918127163060387450.wrap-0.html.html){kind=link}
Die Kraftmessung geschieht mittels Schraubenfedern, deren der Apparat zwei von 9 und 20 kg Höchstkraftleistung besitzt. Die Feder wird an einem Ende durch die Hülse i gehalten, welche mit dem Bett d fest verbunden ist, am anderen durch den Wagen w. Die Zahnstange f ist mit dem Wagen w verbunden und wird durch die Hülse i geführt. Mit dem Bett durch Schrauben verbunden sind die Sperrklinken g, welche in die Zähne der Zahnstange greifen und, sobald das Papier gerissen, die Feder am Zurückschnellen hindern.
Der Wagen schiebt mit Hilfe des Hebels h den Schleppzeiger z vor sich her über den Kraftmaßstab r. Der Schleppzeiger besitzt eine Nullmarke, unter welcher man nach dem Zerreißen des Papiers auf dem Maßstab die Bruchbelastung in Kilogramm abliest.
Die Dehnung wird bestimmt durch die gegenseitige Verschiebung des Schleppzeigers, auf welchem der Dehnungsmaßstab O, geteilt nach den Prozenten einer normalen Streifenlänge von 180 mm, angebracht ist, und der Nullmarke des Schlittens. Man liest nach dem Zerreißen des zu untersuchenden Streifens die Dehnung direkt in Prozenten ab.
Fig. 12.
Wendlers Festigkeitsprüfer.
Um ein Papier mit diesem Apparate zu prüfen, hebt man zunächst die Sperrklinken auf, versetzt die Feder in Schwingungen und schiebt dann den Schleppzeiger behutsam an den Hebel heran; man sieht nun zu, ob die Nullmarke des Zeigers mit der des Maßstabes übereinstimmt; ist dies nicht der Fall, so verschiebt man letzteren so lange, bis die Marken sich decken. Man stellt jetzt die Feder vermittelst der Schraube t fest und verschiebt den Schlitten c, bis die beiden Nullmarken des Dehnungsmaßstabes und des Schlittens übereinstimmen. Jetzt nimmt man einen Streifen von dem zu untersuchenden Papier in den früher für die Normalstreifen angegebenen Größenverhältnissen, klemmt denselben ein, löst die Schraube t, legt die Sperrklinken ein und kann jetzt mit der Untersuchung beginnen, indem man das Rad in möglichst gleichmäßige und langsame Umdrehungen versetzt.
Nach dem Zerreißen des Streifens liest man Belastung sowie Dehnung ab, entlastet dann die Feder, indem man den Wagen mit der Hand festhält, die Sperrklinken auslöst und nun den Wagen mit der Feder langsam zurückgleiten läßt.
Um eine andere Feder einzusetzen, nimmt man den Wagen, drückt die Feder etwas zusammen, dreht sie um 90° und zieht den Wagen mit der Zahnstange heraus.
In der Versuchsanstalt werden vier dieser Wendlerschen Apparate elektrisch angetrieben; auf diese Weise wird ein sehr gleichmäßiger Gang erzielt.
Die von Martens entworfene Ausrückvorrichtung[13] setzt die Apparate im Augenblick des Streifenbruches außer Tätigkeit.
[Fig. 12] zeigt den Apparat nach dem Bruch eines Streifens.
[11] Bezugsquelle H. Bollmann, Berlin S, Hasenhaide 63.
[12] Bei den Apparaten der Versuchsanstalt sind die Schraubenklemmen durch die besser wirkenden Exzenterklemmen mit ebenen Backen ersetzt worden (vergl. Fig. 7). Die jetzt in den Handel kommenden Wendlerschen Prüfer werden auf Wunsch ebenfalls mit diesen Klemmen versehen.
[13] Beschrieben und abgebildet im Sonderheft III der Mitt. a. d. t. Versuchsanstalten 1887.