Пенетрометр

Пенетрометр, що включає основу і вертикально встановлену на ній стійку, корпус, закріплений на стійці, індентор, прикріплений до штока, коромисло з пересувними гирями та розміщений в корпусі перпендикулярно штоку гвинт, який відрізняється тим, що пенетрометр оснащений гальмівним сухарем і пружиною, встановленими в корпусі співвісно з гвинтом. Корисна модель відноситься до галузі дослідження матеріалів шляхом визначення фізичних властивостей, зокрема до дослідження пластичності і може бути використана для визначення пластичної міцності текучих середовищ, наприклад керамічних мас. Відомий пенетрометр навантажувального типу для визначення пластичної міцності текучих середовищ [Фукс Г.И., Николаева Н.И., Определение предельного напряжения сдвига коническим пластометром повышенной чувствительности / Заводская лаборатория. - 1963. - 29, №11. - С. 13391341] [1]. Пенетрометр змонтовано на коромислі аналітичних ваг, до одного з плеч якого підвішено шток з конічним індентором. При звільненні навантаженого коромисла його кінець тисне на шток з індентором, який занурюється в досліджуваний зразок. Коли занурення конуса припиняється, фіксують кінцеву глибину занурення при даному навантаженні і розраховують пластичну міцність зразка за відомою формулою. Як витікає із технічної суті відомого пенетрометра, в момент звільнення навантажений індентор починає рухатися зі значною перемінною швидкістю під дією сили тяжіння. Динамічна складова навантаження, що виникає внаслідок вільного переміщення індентора в початковий період часу, завищує дійсну величину занурення індентора в досліджуваний зразок. Сили інерції можуть досягти більше 40% від сили, що викликає рух конуса. Таким чином, недоліком пенетрометра є недостатня точність вимірювань за рахунок суттєвого заниження дійсних значень пластичної міцності текучих середовищ. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі за технічною суттю та результатом, що досягається, є пенетрометр навантажувального типу [Структурообразование в дисперсиях слоистых силикатов. - К.: Наукова думка. - 1978. - С.3031] [2]. Пенетрометр складається з основи і вертикально встановленої на ній стійки, коромисла з пересувними гирями, оснащеного сферичною пяткою, яка опирається на верхній край пересувного штока з індентором, кювети з досліджуваним зразком, корпуса з розміщеним перпендикулярно до осі штока гвинтом. Пенетрометр працює наступним чином Індентор підводять до поверхні досліджуваного зразка і фіксують шток за допомогою гвинта. Навантажують коромисло певною гирею, а потім відкручуванням гвинта звільняють шток. Вимірюють глибину занурення конуса в зразок під дією певного навантаження і розраховують значення пластичної міцності зразка. Вклад динамічної складової навантаження, що виникає при вільному падінні конуса в досліджува 00 CD О> 00 00 о> 8898 ний матеріал, практично неможливо врахувати при розрахунках структурно-механічних властивостей дисперсій, що призводять до розбіжностей результатів, одержаних при застосуванні відомого пенетрометра. Завдяки цьому одержання достовірних значень міцностних характеристик досліджуваних зразків при застосуванні відомого пенетрометра [2] неможливо. Таким чином, суттєвим недоліком цього пенетрометра є низька точність вимірювань пластичної міцності. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є підвищення точності вимірювань шляхом оснащення пенетрометра гальмівним конструктивним елементом, який забезпечує практично постійну початкову швидкість занурення індентора в досліджуваний зразок при будь-якому навантаженні, що суттєво зменшує негативний вплив динамічної складової навантаження на індентор. Для вирішення поставленої задачі запропоновано пенетрометр, що складається з основи і вертикально встановленої на ній стійки, корпуса, закріпленого на стійці індентора, прикріпленого до штока, який переміщається в напрямних корпуса, коромисла з пересувними гирями, шарнірне з'єднаного з стійкою та оснащенного сферичною п'яткою, яка спирається на верхній край штока з індентором, закріпленого на стійці індикатора лінійного переміщення індентора, розміщеного в корпусі перпендикулярно штоку гвинта, який, згідно з корисною моделлю, оснащений гальмівним сухариком і пружиною, встановленими в корпусі співвісно з гвинтом. Корисна модель пояснюється кресленням [фігура], на якому представлено схематичне зображення пенетрометра. Пенетрометр містить основу 1, стійку 2, вертикально встановлену на основі, корпус 3 , закріплений на стійці, індентор 4, прикріплений до штока 5, який переміщається в напрямних корпуса 3, коромисло 6 з пересувними гирями 7, шарнірне з'єднане з стійкою 2 і оснащене сферичною п'яткою 8, яка спирається на верхній край штока 5, індикатор лінійного переміщення індентора, закріплений на стійці 2, та розміщені в корпусі 3 перпендикулярно штоку гвинт 10, пружину 11 і гальмівний сухарик 12, встановлені в корпусі співвісно з гвинтом 10. На основу 1 поміщають кювету 13 з досліджуваним зразком 14. Пенетрометр працює наступним чином В кювету 13 поміщають досліджуваний зразок 14 так, щоб об'єм кювети був майже цілком заповнений. Кювету поміщають на основу 1. Вершину індентора 4 підводять точно до верхньої горизонтальної поверхні досліджуваного зразка і шток 5 закріплюють в корпусі 3 обертанням гвинта 10 за годинниковою стрілкою. Початкове положення індентора 4 фіксують за допомогою індикатора 9 лінійного переміщення індентора. На врівноважене коромисло 6 поміщають початкову вагу 7. В початковому положенні шток 5 з індентором 4 при значному стисненні пружини 11 гвинтом 10 за допомогою гальмівного сухарика 12 притиснутий до напрямної корпуса 3 і закріплений в данному положенні. Плавним зменшенням зусилля стиснення пружини 11 при обертанні гвинта 10 проти годинникової стрілки поступово зменшується тиск гальмівного сухарика 12 на шток 5 і при певному положенні гвинта шток 5 разом з корпусом 4 починає плавно переміщуватися в корпусі 3 з певною невеликою швидкістю, зумовленою стабільністю коефіцієнта тертя між штоком, корпусом і гальмівним сухариком в широкому діапазоні навантажень на індентор. Чим більше сумарне навантаження на індентор, тим більше зусилля стиснення пружини, що забезпечує плавне переміщення штока і занурення індентора в досліджуваний зразок. Необхідне зусилля стиснення пружини при роботі в широкому діапазоні навантажень на індентор забезпечується застосуванням спеціальних пружин (наприклад, конічних) або комплектів змінних пружин. Зі збільшенням поверхні контакту індентора з дисперсією зростає опір його зануренню і при врівноваженні навантаження на конус пластичною міцністю структури Р т занурення припиняється. За допомогою індикатора 9 лінійного переміщення індентора фіксують кінцеву глибину занурення при даному навантаженні і за відомою формулою розраховують пластичну міцність дисперсії. Заявлене виконання пенетрометра забезпечує максимальне виключення негативного впливу динамічної складової навантаження на індентор, що дозволяє в 1,7-2,3 рази підвищити точність визначення дійсної величини пластичної міцності в широкому діапазоні міцностей досліджуваних середовищ. 8898 ФІГ. Комп'ютерна верстка Д. Шеверун 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 - 4 2 , 01601