Автоколебательное устройство для определения физико-механических характеристик материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Садовников Алексей Олегович Рудницкий Валерий Аркадьевич Крень Александр Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Автоколебательное устройство для определения физико-механических характеристик материалов, включающее корпус, поворотный рычаг, индентор с прикрепленным к нему постоянным магнитом, электродвигатель, управляющий узел, состоящий из усилителяограничителя, ключа источника тока и фазосдвигающего конденсатора, измерительный узел, состоящий из измерителя временных интервалов, дифференциатора и основной катушки индуктивности, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной катушкой индуктивности, размещенной на корпусе соосно с основной катушкой индуктивности и создающей магнитное поле, направленное встречно полю постоянного магнита, усилителем и регулятором тока в дополнительной катушке индуктивности, последовательно соединенными с измерителем временных интервалов.(56) 1. А.с. СССР 1138696. Прибор для определения твердости материалов / В.А. Рудницкий,А.А Лухвич, И.И. Недбальский // БИ 5. - 1985. - . 139. 2. А.с. СССР 1422111. Устройство для определения физико-механических характеристик материалов / В.А. Рудницкий, И.И. Недбальский // БИ 33. - 1988. 29332006.08.30 Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к устройствам для измерения твердости. 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 с вмонтированным в нем постоянным магнитом, измерительный узел, включающий катушку индуктивности, прикрепленную к корпусу, для измерения временного интервала между соударениями индентора и схему обработки сигнала, поворотный стержень, одним концом жестко закрепленный на основной оси, с пружиной захвата на втором конце, контактирующей с рычагом индентора,устройство остановки и пуска редуктора. Этим прибором определяется твердость по величине временного интервала между первым и вторым соударениями индентора с испытуемым материалом. Недостатком прибора является ограниченный диапазон измерения из-за невозможности контроля материалов с низкой твердостью вследствие слишком малого времени между соударениями. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство 2 для определения физико-механических характеристик материалов, содержащее корпус, поворотный рычаг, одним концом соединенный с ротором электродвигателя, ко второму концу которого прикреплен индентор с вмонтированным в нем основным постоянным магнитом,дополнительный постоянный магнит, прикрепленный к корпусу, магнитное поле которого направлено навстречу полю основного постоянного магнита, катушку индуктивности,управляющий узел, связанный с катушкой индуктивности, включающий усилительограничитель, ключ, источник тока и фазосдвигающий конденсатор, измерительный узел,состоящий из измерителя временных интервалов и дифференциатора. Недостатком описанного устройства является невозможность управлять полем дополнительного постоянного магнита непосредственно в процессе контроля, что приводит к сужению диапазона измерения, особенно при испытании изделий с низкой твердостью. Сущность настоящей полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет расширения диапазона контролируемых материалов в области низкой твердости и малой упругости. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, поворотный рычаг, одним концом соединенный с ротором электродвигателя, ко второму концу которого прикреплен индентор с вмонтированным в нем постоянным магнитом, основную катушку индуктивности, управляющий узел,связанный с основной катушкой индуктивности, включающий усилитель-ограничитель,ключ, источник тока и фазосдвигающий конденсатор, измерительный узел, состоящий из измерителя временных интервалов и дифференциатора, снабжено дополнительной катушкой индуктивности, прикрепленной к корпусу, размещенной соосно с основной катушкой индуктивности, создающей магнитное поле, направленное встречно полю магнита, в дополнительной катушке индуктивности. Усилитель и регулятором тока, последовательно соединенные с измерителем временных интервалов, представляют отрицательную обратную связь, автоматически устанавливающую уровень тока в дополнительной катушке индуктивности, величина которого обратно пропорциональна току в основной катушке индуктивности. Расширение диапазона контролируемых материалов в области низкой твердости и малой упругости происходит вследствие действия на индентор дополнительной силы отталкивания за счет взаимодействия дополнительной катушки индуктивности с полем постоянного магнита, значение которой устанавливается автоматически в зависимости от сигнала в основной катушке индуктивности. На фигуре представлена схема устройства. Автоколебательное устройство для определения физико-механических характеристик материалов состоит из корпуса 1, установленных на нем электродвигателя, состоящего из статора 2 и ротора 3, основной 4 и дополнительной 5 катушек индуктивности. К ротору 3 прикреплен рычаг 6 с индентором 7 с вмонтированным в нем постоянным магнитом 8. С 2 29332006.08.30 основной катушкой индуктивности 4 и статором 2 связан управляющий узел, состоящий из усилителя-ограничителя 9, ключа 10, источника тока 11 и фазосдвигающего конденсатора 12. Измерительный узел состоит из измерителя временных интервалов 13 и дифференциатора 14. Дополнительная катушка индуктивности 5 установлена соосно с основной катушкой 4 индуктивности, ее магнитное поле направлено навстречу магнитному полю постоянного магнита 8. Цепь обратной связи состоит из регулятора тока 15 и усилителя 16. Устройство работает следующим образом. При нажатии пусковой кнопки (на фигуре не показана) источник тока 11 коммутируется на обмотку электродвигателя, фазосдвигающий конденсатор 12 переключается в режим Реверс и ток из источника 11, проходя через обмотку 2 электродвигателя, сообщает ротору 3 крутящий момент, а индентор 7 на рычаге 6 поднимается до ограничителя (на схеме не показан). Регулятор тока 15 через усилитель 16 подает ток в цепь дополнительной катушки индуктивности 5, обратно пропорциональный току в основной катушке индуктивности 4. При отпускании кнопки конденсатор фазосдвигающий 12 переключается в режим Работа, индентор 7 движется вниз, в основной катушке индуктивности 4 постоянный магнит 8 индуцирует сигнал, который открывает ключ 10. Ток от источника 11, проходя через обмотки электродвигателя, сообщает ротору 3 крутящий момент, ускоряющий падение рычага 6 и индентора 7. Крутящий момент передается до тех пор, пока индентор 7 не войдет в контакт с исследуемым материалом. При приближении индентора 7 к испытуемому материалу постоянный магнит 8, прикрепленный к индентору 7, взаимодействует с полем основной катушки индуктивности 5 и сила взаимодействия несколько уменьшает скорость индентора и силу удара. В момент соударения индентор 7 резко тормозится и затем происходит его отскок вследствие усилия, обусловленного восстановлением упругой деформации контролируемого материала в месте удара, и дополнительной силы отталкивания постоянного магнита 8 и дополнительной катушки индуктивности 5. При отскоке рычага 6 и индентора 7 в основной катушке индуктивности 4 наводимый сигнал меняет знак и ключ 10 запирается. Далее, под действием силы тяжести, скорость отскока замедляется до полной остановки рычага 6 с индентором 7, затем индентор 7 начинает движение вниз, ключ 10 открывается под действием сигнала с катушки 4, а на ротор 3, рычаг 6 и индентор 7 действует крутящий момент. Сила отталкивания магнита 8 и дополнительной катушки индуктивности 5 оказывает большое влияние на высоту отскока в том случае, если упругая деформация испытуемого материала незначительна и усилия упругой отдачи обеспечивают отскок индентора на очень малую высоту. В зависимости от твердости контролируемого материала регулятор тока 15 регулирует ток в дополнительной катушке индуктивности 5 таким образом, чтобы обеспечить устойчивое ударно-колебательное движение индентора на изделиях с произвольной твердостью. При каждом соударении индентора 7 с испытуемым материалом сигнал в основной катушке индуктивности 4 меняет знак и на выходе дифференциатора 14 формируются импульсы, которые подаются в измеритель 13 временных интервалов, где производится измерение временных интервалов между импульсами. Расширение диапазона контролируемых материалов особенно в области низкой твердости и малой упругости происходит вследствие действия на индентор дополнительной силы отталкивания за счет взаимодействия поля постоянного магнита с магнитным полем дополнительной катушки индуктивности, значение которого устанавливается автоматически регулятором тока в зависимости от сигнала в основной катушке индуктивности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3