Krachtmeter

Een kracht is meestal pas zichtbaar als hij veranderingen veroorzaakt. We zien niet de kracht, maar het effect ervan. Dit effect hangt echter niet alleen af van de hoeveelheid en richting van de kracht, maar ook van de invloeden die de kracht tegenwerken. Er zijn verschillende methoden en apparaten voor krachtmeting ontwikkeld om krachten objectief te kunnen bepalen en vergelijken.

In een krachtmeetapparaat met een analoog display beweegt de te meten kracht meestal een wijzer langs een schaal. Een krachtmeetapparaat met een digitaal display toont de gemeten waarden als grafiek of numerieke waarde op een elektronisch display. Veel van deze apparaten kunnen de meetgegevens ook elektronisch opslaan of via interfaces rechtstreeks naar een computer of andere apparaten sturen. De internationaal gebruikte eenheid voor kracht is de Newton. Deze is ook van toepassing op de zwaartekracht die wordt veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de aarde. In het dagelijks leven, in de geneeskunde en ook bij het specificeren van belastingen wordt de term gewicht echter meestal in kilogrammen gebruikt en worden andere krachten ook in kilogrammen gespecificeerd. Daarom zijn er veel krachtmetermodellen die de gemeten waarden in gram of kilogram weergeven. In het Anglo-Amerikaanse taalgebied is de krachtreferentie herkenbaar aan een toegevoegde f voor kracht, waarbij het dan niet kg maar kgf is. Een kracht van één kilogram (kg of kgf) komt overeen met ongeveer 10 (9,81) newton en één newton komt dus overeen met ongeveer 100 (102) gram. Het meetbereik, de weergavestappen en de meetnauwkeurigheid zijn afhankelijk van het meetprincipe en de gebruikte krachtopnemer.

Een digitale krachtmeter van een bepaalde modelserie kan bijvoorbeeld van 0,000 tot 5,000 newton meten met een resolutie van 0,001 newton en een andere krachtmeter van dezelfde modelserie kan tot 100.000 newton meten met een resolutie van 10 newton. Een krachtmeetinstrument kan kapotgaan door te grote krachten, maar ook door onjuiste belasting met een verkeerd aangrijpingspunt van de kracht, een onjuiste richting van de kracht of door extra dynamische belastingen waarmee geen rekening is gehouden. De grootte en richting van de krachten en of ze veilig kunnen worden geabsorbeerd en geanalyseerd door het meetapparaat spelen daarom een belangrijke rol bij de keuze van een apparaat. Het is ook belangrijk op te merken dat veel apparaten alleen betrouwbaar functioneren als aan bepaalde bedrijfsomstandigheden wordt voldaan. Voor sommige toepassingen is er een grote keuze aan verschillende apparaattypes, terwijl voor andere slechts een paar apparaatvarianten in het geding zijn of speciale aanpassingen of aangepaste oplossingen moeten worden ontwikkeld voor het individuele geval. Krachtmeters worden gebruikt voor een verscheidenheid aan meettaken. Hieronder leggen we uit welk krachtmeetapparaat voor u geschikt is en waar u op moet letten bij de keuze.

Krachtmeetapparaat voor het testen van deur- en poortkrachten Ondanks bekende negatieve voorbeelden en bijgewerkte voorschriften ter voorkoming van ongevallen, gebeuren er nog steeds ongevallen met lichamelijk letsel door onvoldoende beveiligde deuren en poorten. Dit betreft voornamelijk elektrisch aangedreven deuren en poorten, inclusief draaideuren, draaideuren en -poorten, schuifdeuren en -poorten, evenals alle soorten verticaal sluitende deuren zoals kantel-, sectionaal- en roldeuren. De sluitkrachten moeten worden beperkt voor alle elektrisch aangedreven deuren en poorten die niet volledig zijn beveiligd door dodemansbediening, veiligheidslijsten die aan de sluitkant zijn bevestigd of contactloze beveiligingsinrichtingen zoals lichtschermen. Dit wordt gecontroleerd door getrainde experts met behulp van een geschikt krachtmeetapparaat. DIN EN 16005 en DIN EN 12453 definiëren de meetvoorwaarden en de limieten voor het niveau van statische en dynamische krachten en hun werkingsduur.

Een krachtmeetinstrument dat wordt gebruikt om de sluitkrachten te testen, moet daarom niet alleen de maximale hoogte kunnen meten, maar ook het verloop van de werkende kracht in de tijd. De vereisten voor het krachtmeetapparaat in DIN EN 18650 Deel 1 Punt 6.2.2 omvatten het volgende: - De kracht moet worden uitgeoefend via een rond meetoppervlak met een stijfheid van 500 N/mm². - De meetfrequentie moet minstens 200 Hertz over 5 seconden bedragen. - Er moeten krachten van 25 N tot 2.000 N gemeten kunnen worden. - De meetnauwkeurigheid moet ten minste ± 5% zijn ten opzichte van het meetbereik. Naast veiligheid speelt de bedienbaarheid van de deuren bij dagelijks gebruik een belangrijke rol. Moderne deuren die voldoen aan speciale eisen voor geluids-, hitte- en brandbeveiliging moeten ondanks deze functies gemakkelijk te openen en te sluiten zijn. Vooral in het geval van openbare gebouwen en gebouwen die bedoeld zijn voor gebruikers met een lichamelijke beperking, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de bedieningskrachten van de deuren ook voldoen aan de normen voor barrièrevrije gebouwen.

Krachtmeter voor het testen van draden en kabels Draden zijn lange, dunne metalen staven met een constante, meestal ronde dwarsdoorsnede, terwijl touwen bestaan uit verschillende natuurlijke of synthetische vezelkoorden of draden die in elkaar gedraaid zijn. Draden en kabels vervullen op veel gebieden belangrijke dragende of overbrengende functies. Er zijn toepassingsgebieden met zowel stijve als regelmatig bewegende draden of kabels. Of het nu gaat om hoogspanningslijnen of bovengrondse spoorlijnen, gebouwen, bruggen, kabelbanen, liften, kranen of andere machines, het testen voor en na installatie is bedoeld om ervoor te zorgen dat draden en kabels hun functies veilig kunnen vervullen. Nieuwe kabels worden vóór installatie getest met een trekbank of een geschikt krachtmeettoestel in speciale bevestigingen.

ISO 2307:2019 en EN ISO 2307:2019 en DIN EN ISO 2307: 2019-12 “Vezeltouwen - Bepaling van enkele fysische en mechanische eigenschappen”, die hierop gebaseerd zijn, specificeren de methoden voor het meten van onder andere de breekkracht en de rek van het touw onder trekspanning. Voor trekkrachtmetingen op gespannen draden of touwen kan een mobiel krachtmeetapparaat gebruikt worden dat speciaal ontwikkeld is voor touwkrachtmetingen en dat zo geplaatst wordt dat het touw geleid wordt op drie rollen van het meettoestel. Deze speciale touwkrachtmeters zijn verkrijgbaar voor verschillende krachtbereiken, kabeldiameters en met verschillende meetafstanden. Er is echter altijd een vrije toegang en voldoende ruimte nodig om het meettoestel te bevestigen. Als de ruimte beperkt is, kan een krachtmeetinstrument met een ringvormige krachtopnemer of een touwklem gebruikt worden.

Deze zijn ook geschikt voor het continu monitoren van de krachten op het geïnstalleerde touw. ASTM-richtlijnen voor testen met kracht- of koppelmeting De afkorting ASTM staat voor American Society for Testing and Materials. De internationale standaardisatieorganisatie ASTM International is gevestigd in de VS en werkt samen met experts uit 150 landen om standaarden te ontwikkelen en bij te werken om de veiligheid en productkwaliteit te verhogen. Door producteigenschappen en testprocedures te standaardiseren, helpen de standaarden ook de internationale handel te vergemakkelijken. Er bestaan zowel ASTM- als EN-normen voor veel producten en materialen. De specificaties voor de respectieve producttesten verschillen in sommige gevallen. Om verkeerde interpretaties te voorkomen, moeten de testresultaten daarom duidelijk worden gelabeld. Als een krachttester wordt gebruikt voor metingen volgens verschillende normen, moeten de opgeslagen meetresultaten duidelijk kunnen worden toegewezen aan de gebruikte norm. Als de krachttester geen onderscheid kan maken, is de gebruiker verantwoordelijk voor het correct toewijzen van de meetwaarden.

De huidige ongeveer 13.000 ASTM-richtlijnen zijn onderverdeeld in verschillende gebieden, die worden aangeduid met hoofdletters: ASTM A-methoden voor ferrometalen ASTM B Methoden voor non-ferrometalen ASTM C-methoden voor cement, keramiek, beton en wandmaterialen ASTM D-methoden voor diverse materialen ASTM E methoden voor diverse onderwerpen ASTM F-methoden voor materialen voor speciale toepassingen ASTM G-methoden voor corrosietests Richtlijnen voor kracht- en koppelmetingen en de vereisten voor de gebruikte krachttester zijn ondergebracht in de respectieve gebieden op basis van hun toepasbaarheid. De volgende paragrafen geven voorbeelden van enkele ASTM-standaarden voor belastingtests. LET OP! Sommige ASTM-testmethoden geven waarden in zowel inch-poundeenheden als SI-eenheden. Deze mogen niet zonder meer in de andere eenheid worden omgezet, omdat de onderliggende testspecificaties kunnen verschillen, bijvoorbeeld in de materiaaldikte van de monsters. Inch-pound eenheden zijn de eenheden die nog steeds veel gebruikt worden in het Anglo-Amerikaanse taalgebied en dus ook in de VS. SI-eenheden zijn de metrische eenheden gedefinieerd in het Internationaal Stelsel van Eenheden. ASTM-standaarden voor het uitvoeren van belastingsproeven ASTM E8 / E8M Standard Test Methods for Tensile Tests on Metallic Materials beschrijft testmethoden voor het testen van de treksterkte van metalen. De gestandaardiseerde proefstukken worden vastgeklemd en onderworpen aan een eenassige trekbelasting bij kamertemperatuur.

Als naast de treksterkte ook de rek en de vloeigrens en andere materiaalspecifieke waarden moeten worden bepaald, moet de proefopstelling het mogelijk maken de proefsnelheid te regelen en moet het gebruikte krachtmeetapparaat in staat zijn de rek nauwkeurig te registreren met een voldoende aantal meetwaarden naast de toegepaste trekkracht. ASTM A370 Het testen van de mechanische eigenschappen van staalproducten omvat niet alleen trekproeven, maar ook buig-, stijfheids- en hardheidsproeven voor verschillende staalproducten. ASTM D412 Testen voor gevulkaniseerd rubber en thermoplastische elastomeren definieert voorwaarden voor het meten van treksterkte en rekgedrag. Deze omvatten tests om de trekkracht en de rek bij breuk te bepalen, om de trekkracht bij een gespecificeerde rek te meten en om de permanente lengteverandering van elastische materialen na belasting te bepalen. Het apparaat voor het meten van de kracht en het apparaat voor het uitoefenen van de trekkracht moeten zo worden gekozen dat het traject van de rek groot genoeg is en een uniforme mate van rek wordt gegarandeerd. ASTM D638 Testen van de treksterkte van kunststoffen omvat testmethoden voor het bepalen van de treksterkte van onversterkte en versterkte kunststoffen tot 14 mm dikte bij dezelfde voorbehandeling, temperatuur, vochtigheid en snelheid van de testmachine.

Monsters met een dikte van minder dan 1 mm moeten waar mogelijk worden getest volgens ASTM D882. De testresultaten omvatten de toepasbare trekkracht tot breuk van het materiaal, de trekmodulus, de verandering in lengte bij breuk van het proefstuk en de verhouding van rek tot dunheid van het geteste materiaal. ASTM D1000 Testmethode voor drukgevoelig gecoat plakband gebruikt in elektronische toepassingen richt zich tot het testen van adhesie en ondersteuning aan staal bij lage temperatuur en kamertemperatuur, adhesie na onderdompeling in oplosmiddel, treksterkte en rek bij lage temperatuur en kamertemperatuur, verdraaiing, diëlektrische doorslagspanning, perforatieweerstand en relaxatiekracht bij kamertemperatuur en lage temperatuur. Om de kracht te bepalen die nodig is om de tape los te maken of te beschadigen, is een krachttester met de juiste apparatuur nodig. ASTM D1002 Het testen van de sterkte-eigenschappen van metaallijmen door middel van de trek-afschuiftest beschrijft een methode voor het bepalen van de afschuifsterkte van lijmen voor het verbinden van metalen. Aangezien dergelijke lijmen ook worden gebruikt in de automobiel-, luchtvaart- en elektronica-industrie, is de sterkte van deze gelijmde verbindingen van groot belang voor de functionele veiligheid van de betrokken componenten.

ASTM D1621 Testen van de drukeigenschappen van hardschuim biedt niet alleen de druksterkte, maar ook de berekening van drukspanning en elasticiteitsmodulus op basis van de resultaten van de tests. De testopstelling en het krachtmeetapparaat moeten een constante belastingssnelheid en samendrukking van de monsters tot 13 procent van hun oorspronkelijke hoogte mogelijk maken. De richtlijn vereist een meetnauwkeurigheid van één procent voor de gebruikte meetapparaten. ASTM F1566 Testen van binnenveringen, boxsprings, matrassen of matrassensets beschrijft testmethoden voor het vergelijken van de duurzaamheid en vermoeiingssterkte van matrassen, ongeacht het materiaal. Hiervoor worden belastingen toegepast die lichaamsbewegingen simuleren. Om ervoor te zorgen dat de testresultaten vergelijkbaar zijn, worden het type belasting en het belastingsniveau nauwkeurig gedefinieerd. ASTM D5034 Testmethode voor het testen van de breeksterkte en rek van textielweefsels (griptest) omvat verschillende griptestmethoden waarmee de breeksterkte en rek van veel textielmaterialen kan worden bepaald.

Deze omvatten ook natte testen. Ze zijn geschikt voor geweven stoffen, nonwovens en vilt, maar mogen niet gebruikt worden voor glasweefsels, gebreide stoffen en andere textielmaterialen met meer dan 11 procent rek. Andere ASTM-standaarden voor het testen van textielmaterialen waarbij een geschikte krachtmeter moet worden gebruikt zijn ASTM D5035, ASTM D1294, ASTM D2256, ASTM D2261, ASTM D2653, ASTM D2731, ASTM D3787, ASTM D3822, ASTM D4884, ASTM D4964, ASTM D6241, ASTM D6775, ASTM D7269 en ASTM D8054. ASTM standaarden met meting van koppels Koppels van een bepaalde grootte zijn vaak nodig om schroefverbindingen of expansieankers vast te zetten. De hoeveelheid koppel moet vaak zowel naar boven als naar beneden worden beperkt. Dit is de enige manier om ervoor te zorgen dat de verbinding stevig wordt vastgehouden door de klemkracht en niet wordt vernietigd. De volgende normen zijn van toepassing op de aanhaalmomenten voor compressiefittingen, afhankelijk van het type fitting: ASTM A193, ASTM A307, ASTM A320, ASTM A325, ASTM A354, ASTM A449, ASTM A490.

Als boutverbindingen worden vastgezet door middel van verlijming, kan de weerstand van de verbinding worden getest in overeenstemming met ASTM D5649 - Torque resistance of adhesives used on threaded fasteners. Voor schroeven voor gebruik in het lichaam, bijvoorbeeld voor het vastzetten van botbreuken, gelden aanvullende eisen. Belangrijke vereisten zijn gedefinieerd in ASTM F543 - Corticale botschroeven. Er zijn ook een aantal andere internationaal erkende ASTM-richtlijnen voor implantaten die krachten moeten absorberen of overbrengen. Deze omvatten ASTM F382 voor botplaten, ASTM F897 voor frettcorrosie van osteosyntheseplaten en -schroeven, ASTM F2502 voor resorbeerbare platen en schroeven en ASTM F384 voor hoekige fractuurstabilisatiesystemen. Schroefdoppen op houders kunnen zo worden vastgezet dat ze niet kunnen worden geopend door kleine kinderen vanwege de benodigde kracht. Aangezien sommige producten zoals tabletten of andere medicijnen kinderveilig moeten zijn maar toch toegankelijk voor personen met een lichamelijke beperking, worden speciale bevestigingsprincipes gebruikt. Procedures en voorwaarden voor het testen van het koppel en de extra schroefvergrendelingen zijn beschreven in ASTM D2063, ASTM D3198, ASTM 3472, ASTM D3810, ASTM 3968 en ASTM D7860. Koppels worden niet alleen gecontroleerd met een krachtmeter op schroefverbindingen. De koppels die optreden onder bepaalde bedrijfsomstandigheden kunnen ook worden bepaald op roterende machineonderdelen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om te bepalen hoe het gedrag van smeermiddelen bij lage temperaturen het koppel beïnvloedt. Voorschriften hiervoor zijn geformuleerd in ASTM D1478 voor kogellagers en in ASTM D4693 voor wiellagers.