Спосіб визначення ударної твердості деревини

Спосіб визначення ударної твердості деревини, що включає втискування в деревину індентора під дією ударного навантаження, який відрізняється тим, що як індентор використовують зрізану з торців під кутом a в бік робочого леза тригранну призму з кутом при вершині b, робоче лезо якої шириною L при втисканні в зразок орієнтують відносно волокон деревини під заданими кутами, а значення ударної твердості деревини розраховують за формулою : mgH , Дж / мм2 , F де m - маса вантажу, кг; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; H - висота падіння вантажу, м; F - площа отриманого відбитка, мм2, площа відбитка при заданих постійних величинах кутів a і b, а також довжині робочого леза L є функцією глибини h втискання індентора в зразок і визначається із залежності: 2h[h × sin(b / 2) + h × sin a + L × cos a] F= , мм2 , cos a × cos(b / 2) де h - глибина втискання індентора у деревину, мм; L - довжина леза індентора, мм. Корисна модель відноситься до механічних випробувань, зокрема до визначення ударної твердості деревини. Відомі способи визначення ударної твердості деревини шляхом втиснення в деревину різних по конструкції інденторів під дією динамічного навантаження. Твердість при цьому визначалась: відношенням затраченої роботи до площі відбитку за допомогою ударника проф. Баумана, що представляє собою трубку, на кінці якої є стержень із стальною кулькою діаметром 10мм. Під дією пружини баба вдаряє по стержню і втискує кульку в зразок. При цьому в залежності від потужності пружин отримують дві величини роботи удару 533 і 148кг/мм. [R. Baumann. Die bisherigen Ergebnisse der Hoizprumngen in Materialprufungsanstat an der technishen Hochschule Stuttgart. Forschungsarbeiten, VDI, S. 231, 1922]. До недоліку способу необхідно віднести витрати роботи на тертя, а також необхідність точного калібрування пружин, що з динамічної точки зору є складною операцією і може бути признаним тільки умовно. З використанням ударника проф. Шварца по відношенню роботи втиснення стальної кульки діаметром 10мм від падіння баби вагою 0,25кг з висоти 0,5м до площі відбитку [М. Schwarz und K. Buos. Holzharteprufung mit dem Falharteprufer. Maschinenbau, S. 403, 1928]. Переваги цього способу визначення ударної в'язкості деревини в порівнянні із розглянутим способом по проф. Бауману лише в тому, що не вимагається тарування приладу, а витрати на роботу тертя не усувається. По глибині проникнення стальної голки під дією удару молотка [патент СССР П.К.Молгачева №8723, G01 N3/48, 1929]. Значення величини твердості, отримане цим методом, для деревини, властивості якої суттєво відрізняються у головних структурних напрямках її будови, не можуть бути сприйнятим в якості загальної механічної характеристики анізотропного матеріалу, так як є локальним точковим показником. Відношенням роботи падіння стальної кульки до площі відбитку [Древесина. Метод определения ударной твердости. Wood. Methot for determination of impact hardness. ГОСТ 16483.16-81. CT СЭВ 2367-80]: 4mgh HWy = , Дж / см2 pd1d2 де m - маса кульки, кг; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; h - висота падіння кульки, м; (19) UA (11) 47200 (13) U HWy = 3 d1 і d2 - діаметрів відбитків відповідно впоперек і вздовж волокон, см. Основним типовим недоліком цього методу, як і попередніх, є те, що він не враховує анізотропію властивостей деревини. Визначення площі відбитку, як добутку діаметрів d1 і d2, які є різними по величині, не коректно. При цьому величина похибки буде зростати із збільшенням різниці в значеннях розмірів d1 і d2. Корисною моделлю ставиться завдання підвищення точності визначення ударної твердості деревини з врахуванням анізотропії її властивостей. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що в способі визначення ударної твердості деревини, що включає втиснення в зразок індентора під дією ударного навантаження, згідно корисної моделі в якості індентора використовують зрізану з торців під кутом a в бік робочого леза тригранну призму з кутом при вершині b, робоче лезо якої шириною L при втисненні в зразок орієнтують відносно волокон деревини під заданими кутами, а значення ударної твердості деревини розраховують за формулою: mgH H Wy = , Дж / см2 F де m - маса вантажу, кг; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; H - висота падіння вантажу, м; F - площа отриманого відбитка, мм2. Площа відбитку при заданих постійних величинах кутів a і b, а також довжині робочого леза L, є функцією глибини h втиснення індентора в зразок і визначається із залежності: 2h[h × sin(b / 2) + h × sin a + L × cos a] F= , мм2, cos a × cos(b / 2) де h - глибина втиснення індентора у деревину, мм; L - довжина леза індентора, мм. На Фіг.1 представлена схема перед випробуванням при закріпленому за допомогою притискного гвинта 9 з шайбою зразка 10 на предметному столику 11 та зафіксованих у верхніх положеннях вантажу 4 і штока 1; на Фіг.2 - схема установки стрілки індикатора 20 у положення з позначкою "0" при опущеному штоку 1 до контакту індентора 14 із поверхнею зразка 10; на Фіг.3 - схема випробувань після нанесення ударного навантаження; на 47200 4 Фіг.4 і 5 - відповідно фронтальна і профільна проекції індентора. Випробування деревини на ударну в'язкість виконують використовуючи пристрій, що містить станину 12, виготовлену разом з вертикальною стійкою 13 і горизонтальними нижнім 7 і верхнім 3 приливами, предметний столик 11 для установки і закріплення на ньому зразка 10 та шток 1, на якому гвинтами 6 жорстко закріплена опорна шайба 5. Шток 1 вільно переміщується у верхньому 3 і нижньому 7 приливах та вантажі 4. Глибину h тиснення леза індентора 14 в зразок 10 визначають використовуючи багатообертовий індикатор 20 годинникового типу 1 МИГ ГОСТ 9696-75. Вантаж 4 у верхньому положенні встановлюють на упорі 15. Переміщення упора 15 вправо відбувається за рахунок пружинного механізму (не показано) при відтягнутому фіксаторі 16, а вліво - шляхом надавлювання на рукоятку 17, стискуючи пружину. Реалізація поставленого завдання досягається наступним чином. Шток 1 фіксують у верхньому положенні, упираючи його нижній торець на засувку 8. За допомогою притискного гвинта 9 з шайбою зразок 10 закріплюють на предметному столику 11 (Фіг.1). В подальшому, відтягнувши засувку 8, опускають шток 1 до контакту індентора 14 з поверхнею зразка 10. Обертаючий шток 1 навколо осі і користуючись нанесеною на нього рискою 21 та градуйованою шкалою 2, орієнтують робоче лезо індентора 14 відносно волокон деревини під необхідним кутом. Для контролю глибини втиснення робочого леза індентора 14 в деревину стрілку індикатора 20, упираючи його на наконечник 19 на верхній торець 21 штока 1, ставлять з натягом у положення з позначкою "0", яке є вихідним перед початком випробування (Фіг.2). При цьому висота Н вільного падіння вантажу визначається відстанню між вантажем 4 і опорною шайбою 5. Для прикладання до зразка ударного навантаження відтягують фіксатор 16, внаслідок чого під дією пружини упор 15 переміщується вправо і звільнює вантаж 4. Під час удару вантажу 4 по опорній шайбі 5 шток 1 переміщується вниз і втискує робоче лезо індентора 14 в зразок 10. Глибину h втиснення робочого леза індентора 14 в зразок 10 визначають по шкалі індикатора 20. 5 47200 6 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 47200 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601