Устройство для определения физико-механических свойств материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель ГНУ Институт прикладной физики НАН Беларуси(73) Патентообладатель ГНУ Институт прикладной физики НАН Беларуси(57) Устройство для определения физико-механических свойств материалов, содержащее корпус, редуктор, к основной оси которого прикреплен рычаг с несущий на другом конце индентор, поворотный стержень, прикрепленный одним концом к основной оси, несущий на втором конце пружину захвата, взаимодействующую с рычагом индентора, индуктивный датчик измерения скорости индентора и схему обработки сигнала, отличающееся тем, что содержит упругий элемент в виде плоской пружины, прикрепленной к корпусу прибора и расположенной над рычагом с индентором, закрепленный на корпусе ограничительный стержень, а также электродвигатель постоянного тока.(56) 1. А.с. СССР 859867, Прибор для измерения твердости, А.А. Лухвич, В.А. Рудницкий, К.Д. Корень. Б.И.32, 1981. - С. 190. 2. А.с. СССР 1138696, Прибор для определения твердости материалов, В.А. Рудницкий, А.А Лухвич,И.И. Недбальский. - Б.И.5, 1985. - С. 139 (прототип). Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к измерению физико-механических свойств материалов твердости, жесткости, модуля упругости, коэффициента вязкости и других. Известен прибор 1 для определения твердости материалов ударным методом, содержащий корпус с прикрепленной к нему осью, одним концом к которой прикреплен подпружиненный поворотный рычаг, несущий на втором конце индентор, наносящий удар в центре опорной плоскости прибора, электродвигатель,толкатель которого при вращении взаимодействует с подпружиненным рычагом со стороны индентора, и схему обработки сигнала. Недостатком известного прибора является низкая точность измерений, обусловленная тем, что вал электродвигателя при пуске вращается неравномерно и толкатель входит в контакт с подпружиненым рычагом индентора рывками, вследствие чего усилие, создаваемое на пружине, не является постоянным и зависит от условий контакта пружины с рычагом, что не обеспечивает постоянную начальную скорость удара. Кроме этого, прибор не дает возможности контролировать изделия, имеющие сложный профиль поверхности, из-за того, что место выхода индентора расположено в центральной части опорной поверхности корпуса. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является прибор 2 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 изделий, расположенных под углом к направлению действия силы тяжести, и не позволяет проводить контроль потолочных и вертикальных поверхностей, что значительно сужает область применения прибора и номенклатуру испытываемых изделий. Задачей настоящей полезной модели является повышение точности получаемых данных, расширение области применения прибора и номенклатуры испытываемых изделий. Поставленная цель достигается тем, что конструкция устройства, содержащая корпус, редуктор, на основную ось которого посажен рычаг с возможностью поворота относительно этой оси, несущий на другом конце индентор, поворотный стержень, посаженный на основную ось, с прикрепленной к нему на конце пружиной захвата, взаимодействующей с рычагом индентора, индуктивный датчик измерения скорости индентора и схему обработки сигнала, снабжена дополнительным упругим элементом в виде плоской пружины разгона индентора, постоянство усилия на которой обеспечивается за счет плавного вхождения пружины захвата в контакт с подпружиненным индентором и ограничительного стержня, прикрепленного к корпусу устройства, а редуктор приводится в действие электродвигателем постоянного тока типа-320 производства, вал которого соединен муфтой с осью механизма редуктора. На фигуре представлена схема устройства. Устройство для определения физико-механических характеристик материалов содержит корпус 1, редуктор 2, к основной оси 3 которого крепится рычаг 4, с расположенным на его конце индентором 5, поворотный стержень 6 с пружиной захвата 7, прикрепленный к основной оси 3, электродвигатель постоянного тока 8, прикрепленный к корпусу 1, вал которого 9 соединен муфтой 10 с осью 11 редуктора, плоскую пружину 12, прикрепленную к корпусу 1 и расположенную над рычагом 4, закрепленный на корпусе 1 ограничительный стержень 13, индуктивный датчик измерения скорости индентора 14 и схему обработки сигнала 15. Устройство работает следующим образом. Перед измерением включают электродвигатель постоянного тока 8 (схема включения двигателя не показана), при этом вращение от вала 9 электродвигателя 8 передается через муфту 10 оси 11 и посредством системы колес редуктора основной оси 3 с прикрепленным к ней поворотным стержнем 6, а также пружине захвата 7. Пружина захвата 7, поворачиваясь против часовой стрелки, поднимает рычаг 4 с индентором 5. В процессе подъема рычага 4 он входит в контакт с плоской пружиной 12 и деформирует ее до заданной постоянной величины, обусловленной расположением ограничительного стержня 13. При этом пружина захва 2 760 та 7 отгибается и освобождает рычаг 4 с индентором 5. Рычаг 4 под действием усилия деформированной плоской пружины 12 начинает поворачиваться по часовой стрелке с увеличением скорости, после чего происходит удар индентора 5 об испытуемый объект. Во время удара в индуктивном датчике измерения скорости индентора 14 наводится сигнал, который далее обрабатывается схемой 15. Электрическая схема управления двигателя постоянного тока 8 предусматривает его остановку до момента следующего включения. Сигнал в индуктивном датчике 14 после обработки по заданным алгоритмам несет информацию о твердости,упругих, вязких свойствах испытуемого объекта. Применение упругого элемента (плоской пружины 12) позволяет разогнать индентор 5 для нанесения удара при произвольной ориентации прибора относительно направления действия силы тяжести. При этом наличие ограничительного стержня 13 и системы колес редуктора 2, обеспечивающей плавное вхождение пружины захвата 7 в контакт с подпружиненым рычагом 4, дает возможность создать постоянное усилие на пружине 12, что повышает точность получаемых данных, а использование электродвигателя постоянного тока 8 позволяет проводить продолжительные непрерывные измерения параметров материала без отрыва датчика от поверхности контролируемого объекта. Расположение элементов прибора обеспечивает выход индентора в точке, максимально приближенной к краю опорной поверхности прибора, что дает возможность контроля изделий, имеющих выступы и сложный профиль поверхности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.