Склерометр

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мацулевич Олег Владимирович Крень Александр Петрович Рудницкий Валерий Аркадьевич Садовников Алексей Олегович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Склерометр, содержащий корпус, боек, блок разгона бойка, блок фиксации и спуска бойка, блок регистрации результатов измерения, отличающийся тем, что блок разгона бойка выполнен в виде разгонной пружины сжатия, при этом боек свободно перемещается внутри корпуса, а в качестве блока регистрации результатов измерения используется магнитоиндукционный датчик, состоящий из закрепленной на корпусе катушки индуктивности и закрепленного на бойке постоянного магнита, со схемой обработки сигнала.(56) 1. А.с. СССР 1138696, 1985. 2. Неразрушающие методы испытания бетона Совмест. изд. СССР-ГДР / Лужин О.В. Волохов В.А., Шмаков Г.Б. и др. / Под ред. О.В. Лужина. - М. Стройиздат, 1985. - . 235. 35762007.06.30 Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к измерению физико-механических свойств строительных материалов (бетона, кирпича и др.) твердости,прочности, модуля упругости 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 боек, поворотный стержень, одним концом жестко закрепленный на основной оси, с пружиной захвата на втором конце, контактирующей с рычагом бойка, ограничитель угла поворота бойка, пружинный двигатель, взаимодействующий с системой колес редуктора, устройство остановки и пуска редуктора, датчик перемещения бойка и схему обработки сигнала. Разгон бойка в приборе производится за счет действия силы тяжести, в связи с чем он дает большую погрешность при определении твердости наклонных поверхностей, т.е. в случаях, когда направление удара не совпадает с направлением действия силы тяжести. По этой же причине прибор не позволяет проводить контроль потолочных и вертикальных поверхностей, что значительно сужает область применения прибора и номенклатуру испытываемых изделий. Кроме того, использование для разгона бойка только силы тяжести делает невозможным создание значительных контактных усилий при небольших габаритах прибора. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является прибор 2 для определения прочности бетона ударным методом, содержащий корпус, боек, блок разгона бойка, блок фиксации и спуска бойка, блок регистрации результатов измерения. Прибор имеет следующие недостатки боек жестко соединен с разгонной пружиной растяжения, и его движение в процессе соударения не является свободным. При этом оценить и рассчитать контактное усилие и перемещение бойка с выделением сил, действующих со стороны разгонной пружины, не представляется возможным. Блок регистрации результатов измерения выполнен в виде бегунка, перемещающегося вдоль шкалы по направляющему стержню. При отскоке бойка бегунок поднимается на определенную высоту, по которой судят о прочности материала. Шкала прибора выполнена в виде измерительной линейки и имеет низкую разрешающую способность. Кроме того, сила трения между бегунком и направляющим стержнем оказывает влияние на процесс отскока бойка и соответственно результаты измерения. Задачей полезной модели является повышение точности определения характеристик испытуемых материалов и расширение функциональных возможностей прибора за счет определения комплекса физико-механических характеристик. Сущность полезной модели,содержащей корпус, боек, блок разгона бойка, блок фиксации и спуска бойка, блок регистрации результатов измерения, заключается в том, что в блоке разгона бойка разгонная пружина растяжения, жестко соединенная с бойком, заменяется разгонной пружиной сжатия, обеспечивающей свободный ход бойка в момент удара, что позволяет произвести точный расчет контактного усилия и перемещения бойка при ударе, необходимых для определения твердости и модуля упругости. В качестве блока регистрации результатов измерения используется магнитоиндукционный датчик, состоящий из закрепленной на корпусе склерометра катушки индуктивности и закрепленного на обратной (не входящей в контакт с материалом) стороне бойка постоянного магнита, и схема обработки сигнала,что позволяет измерить с высокой точностью и разрешающей способностью скорость бойка в момент удара и путем дальнейшего дифференцирования и интегрирования в схеме обработки получить контактное усилие и перемещение, по которым рассчитывается твердость, прочность, модуль упругости и другие физико-механические свойства материала. На фигуре представлена схема склерометра. Склерометр содержит корпус, состоящий из направляющей трубки 1, внешней трубки 2 и внутреннего стержня 3 боек 4 с закрепленными на нем наконечником 5 и постоянным магнитом 6, свободно перемещающийся в направляющей трубке 1 блок фиксации и спус 2 35762007.06.30 ка бойка 4, состоящий из подпружиненных зацепов 7, вращающихся относительно осей 8,толкателя 9, кнопки 10 и пружины 11 блок регистрации результатов измерения, состоящий из магнитоиндукционного датчика, включающего катушку индуктивности 12, установленную в нижней части направляющей трубки 1, и постоянный магнит 6, закрепленный на бойке 4, и схемы обработки сигнала 13 разгонную пружину сжатия 14 и возвратную пружину 15. Склерометр работает следующим образом. Перед измерением необходимо переместить внешнюю трубку 2 в направлении катушки индуктивности 12 до щелчка, сопровождающего захват бойка 4 зацепами 7, и отпустить внешнюю трубку 2. При этом боек 4 вместе с внутренним стержнем 3 под действием возвратной пружины 15 поднимается в исходное положение. Для проведения измерения необходимо нажать кнопку 10. При этом толкатель 9 упирается в зацепы 7 и поворачивает их относительно осей 8, высвобождая таким образом боек 4, который под действием разгонной пружины сжатия 14 перемещается в направлении катушки индуктивности 12 и производит удар по контролируемой поверхности. Жесткость пружины 11 значительно меньше, чем возвратной пружины 15, поэтому при нажатии кнопки 10 относительное смещение направляющей трубки 1 и внешней трубки 2 не происходит. Размеры разгонной пружины сжатия 14, направляющей трубки 1 и бойка 4 подобраны таким образом, чтобы в момент удара, разгонная пружина сжатия 14 не контактировала с бойком 4. Во время удара в катушке индуктивности 12 магнитоиндукционного датчика наводится сигнал, зависящий от скорости перемещения постоянного магнита 6, который далее поступает на схему обработки сигнала 13. Этот сигнал после его обработки по заданным алгоритмам несет информацию о твердости, прочности, модуле упругости и других свойствах контролируемого материала. Использование в блоке разгона бойка разгонной пружины сжатия,обеспечивающей свободный ход индентора при ударе, исключает влияние различных элементов устройства на процесс удара, что в сочетании с магнитоиндукционным датчиком позволяет произвести точный расчет комплекса физико-механических характеристик материалов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3