Пристрій для швидкої оцінки механічних характеристик пружних матеріалів

Пристрій для швидкої оцінки механічних характеристик пружних матеріалів, що містить корпус з упорною пластиною, всередині якого розташований шток, установлений з можливістю переміщення відносно корпуса та фіксації його положення за допомогою пружини, датчик переміщення штока, зв’язаний з мікроконтролером, що з'єднаний з ін 3 77537 4 №39-40.] строї для швидкої оцінки механічних характерисНедоліком відомого пристрою є відсутність тик пружних матеріалів, що містить корпус, усереможливості комплексної оцінки механічних харакдині якого розташований шток, що фіксується за теристик пружних матеріалів: допомогою пружини, з можливістю його перемі- при вимірі модулю пружності одночасно не щення щодо корпуса й упора, зв'язаний з датчиком оцінюються пластичні характеристики матеріалу переміщення, що подає сигнал до мікроконтролеабо його механічна міцність. ра, з’єднаного з інформаційним табло, відповідно Крім того, пристрій незручний в експлуатації, до винаходу, шток виконаний прямокутного переутрудняє вимір показників матеріалу на місці зберізу, обладнаний переднім і заднім обмежниками реження виробів, що ускладнює процес випробупереміщення, положення штока фіксується за довання. У процесі вдавлювань одержують тільки помогою спускового гачка і стягуючої пружини, на вихідні дані, а модуль пружності визначають непередньому обмежнику переміщення встановлепрямим образом: шляхом розрахунку, що збільшує ний датчик тиску, накритий еластичною півсфечас експрес-контролю. рою, заповненою повітрям, і з’вязании з мікроконтВ результаті з безлічі зразків матеріалу вірогіролером за допомогою гнучкого кабеля, що дність вибору високоякісного по всіх параметрах проходить усередині штока, останній виготовлезразка буде невисокою, а при випуску матеріалу ний з немагнітного матеріалу з вмонтованими в технологія виготовлення і вибраковування неякісйого верхню грань на рівній відстані один від одноних зразків буде скоректована з інтервалом у часі, го малогабаритними, постійними магнітами, на що відіб'ється на якості продукції, що випусканижній грані штока виконані стопорні виїмки, над ється. штоком розташований магніточутливий датчик, що Найбільш близьким по технічній сутності є подає сигнал до мікроконтролера. пристрій для визначення пластичності і в'язкості Завдяки використанню датчика тиску, устанопружних матеріалів, що містить корпус, усередині вленого на кінці штока, при вдавлюванні останньоякого розташований шток, що фіксується за допого в досліджуваний матеріал здійснюють передачу могою пружини, установлений з можливістю його сигналу про прикладене зусилля до досліджуванопереміщення щодо корпуса й упора, звязании з го матеріалу до мікроконтролера, що накопичує датчиком переміщення, що подає сигнали до мікдані і відображає їх на інформаційному табло. Зароконтролера, підключеного до інформаційного явлений пристрій дозволить вимірити миттєві знатабло [2. А.С. СРСР №1824536, МПК G01N11/16, чення і швидкість зміни зусилля (тиску), з яким опубл. 30.06.1993р., Бюл. №24]. Даний пристрій є матеріал чинить опір вдавлюванню в нього стостаціонарним, має низьку мобільність і портативроннього тіла (штока), і на підставі цих значень ність. Трудомісткий в експлуатації. Недоліком віоцінити механічні характеристики пружного матедомого пристрою є також відсутність можливості ріалу. комплексної оцінки механічних характеристик пруДослідження проводять на місці збереження жних матеріалів, у тому числі міцності і пружності. або виготовлення матеріалу. При цьому не потрібУ відомому пристрої при вимірі пластичності вплино удаватися до виготовлення випробовуваного вають на випробовуваний зразок визначених геозразка. Пристрій відображає скороминучу динаміку метричних розмірів і по зміні з часом цих розмірів і пружних характеристик матеріалу. зусиллю розраховують пластичність і в'язкість зраДля оцінки механічної міцності по початку руйзка. При цьому потрібен додатковий час на вигонування матеріалу вимірюють довжину висунутої товлення зразка і доставку його до місця дослічастини штока щодо початкової поверхні матеріадження. Оцінку роблять по спеціальній програмі, лу в момент припинення росту тиску при поступощо збільшує тривалість і складність визначення вому вдавлюванні штока в матеріал. Початкова показників, утрудняє відображення скороминучої поверхня фіксується упором, що представляє содинаміки пружних характеристик. бою пластину таких розмірів, щоб при максимальЗадачею даного винаходу є удосконалення но висунутому штоку края пластини лежали на пристрою для швидкої оцінки механічних характеневигнутій поверхні досліджуваного зразка матеріристик пружних матеріалів, що дозволить оцінюваалу. ти комплексно (одним пристроєм) міцність, пружДля виміру та індикації на інформаційному ність і пластичність матеріалу, при цьому табло довжини висунутої частини штока, пристрій розроблений пристрій є малогабаритним, портаоснащений мікроконтролером, що підраховує кільтивним, швидко і просто здійснює іспит властивоскість імпульсів від магніточутливого датчика. тей готового виробу або зразка матеріалу в місці Для порівняльної оцінки різних матеріалів по його збереження, без витрат часу на виготовлення пружності необхідно фіксувати шток у певному спеціального дослідного зразка. За рахунок зазнаположенні, для чого призначений фіксуючий причених властивостей пристрою скоротиться час стрій, який складається зі стопорних виїмок, спусіспиту матеріалу, зменшиться трудомісткість прокового гачка, пружини й упора. цесу іспиту, у результаті з великої кількості зразків Для оцінки пластичних властивостей матеріаматеріалу швидше буде обраний високоякісний лу необхідно виміряти швидкість руху штока і її зразок, а при випуску матеріалу - швидше буде зміну в міру повернення штока у вихідний стан, скоректована технологія виготовлення і виконане для цього пристрій оснащений мікроконтролером, вибракування неякісних виробів (зразків), що підщо обчислює швидкість руху штока по частоті надвищить якість продукції, що випускається і відпусходження імпульсів від магніточутливого датчика. кається. Результати вимірів можна спостерігати безпоЗадача вирішується за рахунок того, що в присередньо на місці іспитів, для чого призначене 5 77537 6 інформаційне табло, або зберігати ці результати в Швидка оцінка механічних характеристик прупам'яті мікроконтролера і потім переносити їх у жних матеріалів здійснюється в наступній послідокомп'ютер через рознімач. вності. Наявність еластичної, наповненої повітрям піПри оцінці механічної міцності матеріалу привсфери дозволить використовувати мініатюрний стрій прикладають упорною пластиною 3 до дослідатчик тиску й усередняти тиск, створений матеріджуваного зразка пружного матеріалу (наприклад, алом по всій площі передньої площини штока, непоролон) 15, шток 4 знаходиться у вихідному позалежно від структури досліджуваного матеріалу. ложенні - датчик тиску 6 біля корпуса. Шток 4 посВиконання штока прямокутного перерізу дотупово вдавлюють у матеріал 15. При цьому зросзволить забезпечити надійну фіксацію штока в таючий тиск, що фіксується датчиком тиску, відообраному положенні і надійне спрацьовування бражається мікроконтролером 8 на магніточутливого датчика за рахунок незмінних інформаційному табло 17. Одночасно мікроконттраєкторій руху відповідно стопорних виїмок щодо ролер 8 обчислює і відображає на інформаційному спускового гачка, і малогабаритних постійних магтабло 17 довжину висунутої частини штока 4, нітів відносно магніточутливого датчика. шляхом підрахунку імпульсів від магніточутливого Виготовлення штока з немагнітного матеріалу датчика 16. У деякий момент тиск перестає рости з вмонтованими в його верхню грань на рівній відчерез руйнування матеріалу. Відображена при стані друг від друга малогабаритними постійними цьому на табло 17 довжина висунутої частини магнітами дозволить за допомогою мікроконтроштока 4 характеризує механічну міцність матеріалера обчислювати довжину висунутої частини лу. Найбільш міцний зразок вибирається по макштока і швидкість руху штока - шляхом підрахунку симальній довжині висунутої частини штока. відповідно кількості і частоти спрацьовування магПісля оцінки міцності матеріалу приступають ніточутливого датчика при русі повз нього малогадо оцінки пружності матеріалу. Для чого шток 4 із баритних постійних магнітів. зануреного стану в матеріал повертають у вихідНа Фіг.1, 2 представлена конструкція приний стан (небагато назад), знову вдавлюють його в строю. матеріал 15 у новому місці до упорної пластини 3 і Пристрій містить корпус 1 з рукояткою 2 і упоутримують у такому положенні. Показаний при рною пластиною 3, усередині корпуса вільно сковцьому на інформаційному табло 17 тиск характезає шток 4 прямокутного перерізу з обмежниками ризує пружність матеріалу. Найбільш пружний переміщення 5, на передньому обмежнику встанозразок вибирається за максимальним значенням влений датчик тиску 6, накритий еластичною півстиску. ферою 7, заповненою повітрям, електричний сигДля оцінки пластичних властивостей матеріанал від датчика 6 надходить у корпус 1 до лу утримують шток 4 у вдавленому стані. Натисмікроконтролера 8 по гнучкому кабелю, що прохокають на спусковий гачок 11, при цьому шток 4 дить усередині штока 4. Шток прямокутного переповертається у вихідне положення під дією сили різу виготовлений з немагнітного матеріалу, та у пружності матеріалу 15, миттєві значення тиску, а його верхню грань умонтовані на однаковій відстакож відповідні положення штока 4 і миттєві знатані один від одного малогабаритні постійні магнічення швидкості його руху, що фіксуються мікроти 9, а нижня грань має стопорні виїмки 10. Полоконтролером 8, шляхом підрахунку імпульсів від ження штока 4 фіксується за допомогою магніточутливого датчика 16, заносяться в пам'ять спускового гачка 11, що обертається навколо осі мікроконтролера 8. Після зменшення тиску до мі12, стягуючої пружини 13 і упору 14; при натисканнімальних значень на табло 17 спостерігають час ні на гачок 11 відбувається переміщення штока 4 зворотного руху штока 4 і залишкову необоротну під впливом досліджуваного матеріалу 15. У кордеформацію, що визначається по висунутій частипусі 1 над штоком 4 розташований магніточутлині штока 4, що залишилася, які характеризують вий датчик 16, сигнал з якого обробляється розпластичні властивості матеріалу. Кращий зразок з ташованим у корпусі 1 мікроконтролером і мінімальною пластичністю вибирають за мінімальвідображається на інформаційному табло 17, а ним значенням часу повернення і залишкової детакож може передаватися з мікроконтролера 8 у формації. Далі, при необхідності більш детальної комп'ютер, що підключається через рознімач 18. оцінки, результати вимірів зберігають у мікроконтЖивлення на пристрій подається за допомогою ролері за допомогою кнопок 20, через рознімач вимикача 19; скидання, вибір параметру, що індипідключають пристрій до комп'ютера, переносять у цирується, і запис результатів вимірів у мікроконтнього збережені дані, і спостерігають графік зміни ролер здійснюється кнопками 20. швидкості руху штока за час повернення. Використання винаходу дозволить визначати Таким чином, пропонований пристрій дозвомеханічні характеристики матеріалів практично у лить забезпечити простоту виміру, мобільність і будь-яких умовах з високою точністю і весокою комплексність дослідження пружних-пластичних продуктивністю. матеріалів, що необхідні для якісної оцінки матеріПристрій працює в такий спосіб. алу в лабораторних і виробничих умовах. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 77537 8 Підписне Тираж 26 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