Kompensation von Trägheitskräften

Kraftaufnehmer Serie DR zur Kompensation von Trägheitskräften

Kraftaufnehmer Serie DR zur Kompensation von Trägheitskräften

Spitze-Spitze-Werte von Kraft und Beschleunigung dienen zur Kompensation

Spitze-Spitze-Werte von Kraft und Beschleunigung dienen zur Kompensation

Beispielsignale zur Kompensation von Trägheitskräften

Beispielsignale zur Kompensation von Trägheitskräften

Unhabhängig davon, ob ein Kraftaufnehmer in einem einmaligen Versuchsaufbau oder ad infinitum in einer Prüfmaschine eingesetzt wird, müssen im dynamischen Einsatz die Trägheitskräfte des Spannzeugs oder der Krafteinleitungsteile kompensiert werden. Der Kraftaufnehmer misst neben der Kraft F‘, welche die Probe erreicht, auch die Trägheitskräfte der Spannzeugmassen m.

Um diese unerwünschten Fehlerkräfte kompensieren zu können, muss die Beschleunigung a der Spannzeugmassen bekannt sein. Streng genommen wird es sich um eine Beschleunigungsverteilung entlang der Bewegungsachse des Spannzeugs handeln, weshalb die Messung der Beschleunigung im Kraftaufnehmer selbst zum besten Kompensationsergebnis führt.

Das Verfahren zur Kompensation ist am einfachsten zu erläutern, wenn man von einer Sinusbelastung ausgeht. Gestaltet man den Versuchsaufbau zunächst ohne Probe und regt den Kraftaufnehmer mit dem Spannzeug sinusförmig an, misst man auch bei unbelasteter Probe eine Kraftamplitude F0, deren Höhe von der Spannzeugmasse und der eingetragenen Beschleunigung a abhängig ist. Beträgt beispielsweise bei einem Kraftaufnehmer mit 12,5 kN Nennlast die Spannzeugmasse 1 kg und wird dieser mit einer Amplitude von 0,5 mm bei 50 Hz angeregt, resultiert daraus ein „Nullsignal“ von über 1%. Dieses dynamisch abhängige Nullsignal ist auch später im Belastungsversuch überlagert und führt zur Fehlmessung.

Die serienmäßig in den Kraftaufnehmern der Serie DR integrierten Beschleunigungssensoren liefern bereits bei 1 g ein zur Kompensation ausreichend hohes Ausgangssignal. Vergleicht man den Spitze-Spitze-Wert Vpp von Beschleunigungssensor und Kraftaufnehmer während der dynamischen Nullfahrt, lässt sich sehr einfach eine Funktion ermitteln, mit der das Kraftaufnehmersignal in Abhängigkeit von der Beschleunigung zu kompensieren ist, damit dieses unabhängig von der eingetragenen Dynamik bei Kraft „Null“ verbleibt.