Устройство для определения физико-механических свойств строительных материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Крень Александр Петрович Рудницкий Валерий Аркадьевич Мацулевич Олег Владимирович Занкович Виталий Валерьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для определения физико-механических свойств строительных материалов,содержащее корпус, индентор, механизм разгона индентора, устройство фиксации индентора в верхнем положении, механизм спуска, устройство определения параметров движения индентора и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что механизм разгона индентора состоит из жесткого рычага с возможностью его свободного вращения относительно соединенной с корпусом оси, на конце которого закреплен индентор, пластинчатой пружины, один конец которой прикреплен к корпусу, а второй взаимодействует с индентором, ограничителя угла поворота пластинчатой пружины, а в качестве устройства определения параметров движения индентора используется индукционный датчик. 26932006.04.30 Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к измерению физико-механических свойств строительных материалов твердости, модуля упругости, прочности и других. Известен прибор 1 для определения твердости материалов, содержащий корпус, редуктор, к основной оси которого крепится рычаг с возможностью поворота относительно этой оси, несущий на другом конце индентор, поворотный стержень, одним концом жестко закрепленный на основной оси, с пружиной захвата на втором конце, контактирующей с рычагом индентора, ограничитель угла поворота индентора, пружинный двигатель,взаимодействующий с системой колес редуктора, устройство остановки и пуска редуктора, датчик перемещения индентора и схему обработки сигнала. Измеряя достаточно точно твердость на горизонтальных поверхностях, прибор дает большую погрешность при измерении свойств поверхностей, расположенных под углом к направлению действия силы тяжести, т.к. разгон индентора производится за счет действия силы тяжести. Таким образом, прибор не позволяет проводить контроль потолочных и вертикальных поверхностей,что значительно сужает область применения прибора и номенклатуру испытываемых изделий. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является прибор 2 для определения прочности и однородности бетона ударным методом, содержащий корпус с закрепленной на нем консольно пружиной-рессорой, на другом конце которой закреплен индентор, устройство фиксации индентора в верхнем положении, механизм спуска, устройство определения параметров движения индентора в виде акселерометра и схему обработки сигнала. Известный прибор имеет следующие недостатки индентор закреплен на пружинерессоре, и его движение в процессе соударения не является свободным. Пружина-рессора оказывает непосредственное влияние на процесс соударения, и при обработке сигнала,поступающего с датчика, рассчитать истинное контактное усилие и перемещение индентора с учетом воздействия пружины-рессоры не представляется возможным. Истинные значения контактного усилия и перемещения необходимы для расчета твердости, прочности, модуля упругости бетона и других строительных материалов. Кроме того, акселерометр позволяет производить измерение ускорений в относительно узком диапазоне их изменения, зависящем от чувствительности акселерометра, что не позволяет производить контроль широкого класса материалов. Сущность настоящей полезной модели заключается в расширении области применения прибора путем увеличения номенклатуры испытываемых изделий и определения комплекса физико-механических свойств строительных материалов. Поставленная цель достигается тем, что конструкция устройства, содержащая корпус с закрепленной на нем консольно пружиной-рессорой, на другом конце которой закреплен индентор, устройство фиксации индентора в верхнем положении, механизм спуска, акселерометр и схему обработки сигнала, изменяется следующим образом пружина-рессора заменяется жестким поворотным рычагом, свободно вращающимся относительно прикрепленной к корпусу оси для разгона индентора используется отдельный упругий элемент в виде пластинчатой пружины, одним концом прикрепленной к корпусу, а вторым - взаимодействующим с индентором, что позволяет разогнать индентор для нанесения удара при произвольной ориентации устройства относительно силы тяжести, произвести контроль изделий и поверхностей, произвольным образом ориентированных в пространстве, тем самым расширяя номенклатуру контролируемых изделий свободный ход индентора без влияния усилия пластинчатой пружины обеспечивается за счет ограничителя, прикрепленного к корпусу устройства, что позволяет произвести точный расчет контактного усилия и перемещения индентора при ударе кроме того, в качестве устройства для определения параметров движения индентора вместо акселерометра используется индукционный датчик. На фигуре представлена схема устройства. 2 26932006.04.30 Устройство для определения физико-механических свойств строительных материалов содержит корпус 1 с прикрепленной к нему осью 2, одним концом к которой прикреплен жесткий рычаг 3, несущий на другом конце индентор 4 с закрепленными на нем постоянным магнитом 5 и рукояткой 6 ограничительный стержень угла поворота рычага 7 механизм фиксации индентора в верхнем положении, состоящий из установленного в цилиндрических направляющих штока 8, выступ которого входит в зацепление с упором 9, закрепленным на инденторе 4, и спиральной пружины 10, установленной между корпусом 1 и штоком 8 и обеспечивающей силовое замыкание механизма фиксации индентора механизм спуска, состоящий из курка 11, закрепленного на установленной в корпусе 1 оси 12, ролика 13, размещенного на оси 14, и ограничительного стержня угла поворота курка 15 прикрепленную к корпусу 1 пластинчатую пружину 16 с ограничителем 17 индукционный датчик измерения скорости индентора 18 и схему обработки сигнала 19. Устройство работает следующим образом. Перед измерением необходимо перемещением рукоятки 6 вверх поднять индентор 4 в исходное положение. При этом происходит контакт упора 9, закрепленного на инденторе 4, с выступом штока 8 по поверхности упора 9. Поверхность упора 9 выполнена наклонной, поэтому движение индентора 4 вверх сопровождается перемещением штока 8 влево,при этом деформируется спиральная пружина 10, обеспечивающая силовое замыкание механизма фиксации индентора. При дальнейшем перемещении индентора 4 в крайнее верхнее положение упор 9 выходит из зацепления с выступом штока 8, спиральная пружина 10 освобождается и перемещает шток 8 в исходное положение, фиксируя необходимое положение индентора перед измерением, при котором упор 9 опирается на выступ штока 8. Для выполнения измерения необходимо освободить индентор 4, нажав на курок 11. Вращаясь по часовой стрелке вокруг оси 12, курок 11 через ролик 13, свободно вращающийся вокруг установленной в штоке 8 оси 14, действует на шток 8, вызывая его перемещение влево. При этом выступ штока 8 выходит из зацепления с упором 9,освобождая индентор 4. Рычаг 3 под действием усилия деформированной пластинчатой пружины 16 начинает поворачиваться по часовой стрелке вокруг оси 2, закрепленной на корпусе 1, с увеличением скорости, после чего происходит удар индентора 4 о контролируемый объект. Ограничительные стержни 7 и 15 предназначены для ограничения угла поворота рычага 3 и курка 11 соответственно. Во время удара в индукционном датчике измерения скорости индентора 18 наводится сигнал, зависящий от скорости перемещения магнита 5, закрепленного на инденторе 4, который далее обрабатывается схемой 19. Сигнал в индукционном датчике 18 после обработки по заданным алгоритмам несет информацию о твердости, модуле упругости, прочности контролируемого объекта. Применение пластинчатой пружины 16 позволяет разогнать индентор 4 для нанесения удара при произвольной ориентации устройства относительно направления действия силы тяжести, что дает возможность производить контроль изделий и поверхностей, произвольным образом ориентированных в пространстве, и расширить номенклатуру контролируемых изделий. Наличие ограничителя 17 обеспечивает свободное движение индентора 4 в момент удара без влияния усилия пластинчатой пружины, что позволяет произвести точный расчет значений контактного усилия и перемещения. Индукционный датчик позволяет измерить скорость индентора в момент удара и путем дальнейшего дифференцирования и интегрирования получить контактное усилие и перемещение соответственно. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.