Консольний спосіб резонансних випробувань деревини

УКРАЇНА (19) UA (11) 37773 (13) U (51) МПК (2006) G01L 1/10 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) КОНСОЛЬНИЙ СПОСІБ РЕЗОНАНСНИХ ВИПРОБУВАНЬ ДЕРЕВИНИ 1 2 (13) 37773 (11) ного пристрою. На кожний зразок прикріплюють по шести феромагнітних пластинок або пластинок з іншого подібного матеріалу. Пластинки на торцях повинні бути розташовані в їхній центральній частині, а на бічних поверхнях - на кінцях зразка, так щоб край пластинки збігався з ребром торця. Рекомендуються розміри пластинок, 5´5мм. Маса пластинок, що одночасно прикріплюються до зразка, не повинна перевищува ти 1гр. Зразок із пластинками зважують із похибкою не більше 0,1г і закріплюють на голках опорного пристрою. Для збудження коливань згину збудник і давач встановлюють на опорному пристрої під зразком. Відстань між зразком і збудником або давачем не повинна бути більше 2мм. Не допускається торкання збудника або давача зі зразком. Для збудження поздовжніх коливань збудник і давач підводять до торців зразка. Відстань між зразком і збудником або давачем не повинне бути більше 1мм. Не допускається торкання збудника або давача зі зразком. Модуль пружності вздовж волокон деревини та модулі зсуву зразків обчислюють з похибкою не більше 0,25×108Па (0,25×103кгс/см 2) за формулою, в якій коефіцієнтом b враховується поправка на масу прикріплених пластинок. Значення коефіцієнта b вираховують з похибкою не більше 0,5*10Е-2. Зміна властивостей зразка внаслідок висвердлених в ньому отворів не враховується. [ГОСТ 16483.31-74] встановлює обмеження знизу кількості зразків для випробувань деревини лісонасаджень - не менше 35. Для проведення випробувань вказаної кількості зразків потрібно: UA Корисна модель відноситься до деревинознавства та може бути використана для дослідження фізико-механічних характеристик деревинних матеріалів. Відомий резонансний метод визначення модуля пружності вздовж волокон деревини, модулів зсуву в радіальній і тангентальній площинах та логарифмічного декременту коливань - показника розсіювання енергії, описаний в [ГОСТ 16483.3174]. Сутність способу, використаного цим методом, полягає в збудженні у зразку з вільними кінцями поздовжніх коливань основної гармоніки і поперечних коливань другого обертону. За частотами резонансних коливань визначають модуль пружності та модулі зсуву, а за шириною резонансних піків - логарифмічний декремент коливань. Основним недоліком відомого способу є велика кількість підготовчих операцій, пов'язаних з виготовленням та закріпленням пластинок, контролем їх розмірів, маси, розташуванням на кожному зразку, а також обрахункові операції, що враховують вплив цих пластинок на результати вимірювань. В корені цих недоліків лежить спосіб кріплення зразка та використання електромагнітних перетворювачів для збудження і вимірювання параметрів коливань кінця зразка. Для проведення випробувань застосовують резонансну установку, що забезпечує, збудження й вимір параметрів коливань із використанням електромагнітних перетворювачів. Зразки виготовляють у формі прямокутного бруска розмірами 20´20´300мм. На кожній бічній поверхні зразка в місці перерізу діагоналей висвердлюють отвір глибиною 7-8мм і діаметром 0,8мм під голки опор U го декременту коливань, при якому в зразку збуджують коливання, за частотами резонансу визначають модуль пружності та модулі зсуву, а за шириною резонансних піків - логарифмічний декремент коливань, який відрізняється тим, що зразок у опорному пристрої закріплюють консольно, вібрацію на зразок передають через опорний пристрій, а як давач вібрацій використовують перетворювач, що реагує на коливання самого зразка. (19) (21) u200808129 (22) 17.06.2008 (24) 10.12.2008 (46) 10.12.2008, Бюл.№ 23, 2008 р. (72) БОРИСОВ ВІКТОР МИ ХАЙЛОВИЧ, U A (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ, U A (57) Консольний спосіб резонансних випробувань деревини для визначення модуля пружності вздовж волокон деревини, модулів зсуву в радіальній і тангентальній площинах та логарифмічно 3 37773 - висвердлити 70 глухи х отворів попарно розташованих по одній осі на протилежних гранях зразка; - провести 35 зважувань зразка без пластинок; - наклеїти 210 феромагнітних пластинок, 70 з них - по центру січення зразка; - провести від 35 до 210 зважувань зразка з пластинками. Корисна модель вирішує задачу спрощення процедур підготовки зразка до випробування та обрахунку результатів шля хом відмови від свердління зразка, кріплення зразка на голках та від використання електромагнітних перетворювачів і феромагнітних пластинок. Пропонується спосіб, згідно до якого зразок у опорний пристрій закріплюють консольно, вібрацію на зразок передають через опорний пристрій, для вимірювання параметрів вібрації використовують перетворювач, що реагує на коливання самого зразка, а не прикріпленої до нього феромагнітної пластинки. В якості такого давача може бути використаний, наприклад, оптичний або акустичній перетворювач. Додатково пропонований спосіб не ослаблює січення зразка отворами і дає можливість використати той самий взірець для випробувань в іншій площині. На Фіг.1 умовно показані деформації зразка 1 під час випробувань. За відомим способом, відповідно до [ГОСТ 16483.31-74] збудження вібрації відбувається з одного кінця зразка, а вимірювання параметрів коливань - з іншого, що виконує коливання під дією сил інерції та пружності. Передача вібрації з одного кінця на інший відбувається через центральне поперечне січення, яке непорушно закріплене голками опорного пристрою. У пропонованому способі щічки затискача верхня 2 та нижня 3 передають коливання вібратора 4 на зразок 1. Центральне січення так само залишається непорушним відносно затискача, так само через це січення передається вібрація, а ліва частина зразка виконує коливання під дією сил інерції та пружності, і може бути використана для визначення резонансних властивостей зразка. У пропонованому способі амплітуда вібрації самого зразка має визначатися відносно опорного пристрою, для того щоб розташований на опорному пристрої давач, сприймав різницю коливань вільного кінця зразка і опорного пристрою. 4 У випадку встановлення давача на нерухомій опорі врахування вібрацій опорного пристрою може здійснюватися розрахунковим шляхом: А=Ав- Ао (1) де: А - амплітуда коливань кінця зразка відносно опорного пристрою; Ав - амплітуда коливань кінця зразка відносно нерухомого давача; Ао - амплітуда коливань опорного пристрою. На Фіг.2 показано варіант реалізації пропонованого способу для випробувань на поперечні коливання. Зразок 1 затиснутий між щічками затискача верхньою 2 і нижньою 3, що виконує функцію опорної платформи. Нижню щічку 3 встановлено на вібраторі 4, що збуджується генератором 5. Під час випробування верхня щічка 2 притискає зразок зусиллям пружини 6. Пружина 6 утримується над нижньою щічкою кронштейном 7. На нижній щічці 3 біля вільного кінця зразка 1 встановлено давач вібрації 8. Такий спосіб розташування давача 8 дозволяє за показами вольтметра 9 вимірювати амплітуду коливань вільного кінця зразка відносно опорного пристрою без використання розрахунків за рівнянням (1). Положення верхньої щічки 2 можна змінювати за допомогою важеля 10: при нижньому положенні важіль 10 не заважає пружині 5 утримувати зразок 1 у затиснутому між щічками 2 і 3 стані і передавати на зразок коливання опорного пристрою; при верхньому положенні важіль 10 стискає пружину 5, піднімає верхню щічку 2 над зразком 1 і звільняє його (це положення показане пунктиром). У пристрої, що реалізує запропонований спосіб, пересування важеля 10 замінює свердління зразка та закріплення його на голках у відомому способі. Розташування давача на нижній щічці дає змогу не вносити у розрахунки значень характеристик матеріалу за [ГОСТ 16483.31-74] ніяких змін окрім спрощення їх за рахунок фіксованого і рівного одиниці значення коефіцієнта b. Для визначення характеристик матеріалу вздовж волокон у пропонованому, так само як у відомому способі, потрібно змінити розташування вібратора і давача. Варіант розташування вузлів у такому випадку зображено на Фіг.3. 5 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 37773 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601