Динамический измеритель твердости

 

ДИНАМИЧЕЖИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТВЕРДОСТИ, содер -аций корпус, расположенный вннем боек, установлекн1:1е на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействующие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчика, усилитель , пиковый детектор, управлявмьй аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор о тличающий;с я тем, что, с целью повышения точ .ности, он снабжен последовательно соединеннньми взаимодействупцимлс упругим.элемеитом первым датчиком силы, грузом массой, равной cyfMe масс бойка, нндентора и вибродатчика, вторым датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленньм на корпусе, последовательно соедин. инвертирухщим усилителем , вход которого соединен с выходом первого датчика силы, сумматором и.элементом памяти, выход которого соединен с управляющим входом управ-§ :ляемого аттенюатора, второй вход t сумматора соединен с выходе) второго)//) датчика силы, а вторюй вход элементаЛ :памяти - со стопором. а ff

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

CNNV

РЕСПУБЛИН

1(50 4 01 М 3/48

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ",.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407572/25-28 (22) 11. 03. 82 (46) 07.12.83. Вюл. Р 45 (72) В. Н. Максимов (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (53) 620.178.153.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 111596, кл. G Ol М 3/48, 1 955.

2. Авторское свидетельство СССР

9 932370, кл. G 01 N 3/48, 1980 (прототип) . (54) (57) ДИНАМИЧЕ ЖИй ИЗМЕРИТЕЛЬ

ТВЕРДОСТИ, содер-.ащий корпус, расположенный вынем боек, установленные на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействукщие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом внбродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемьФ аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор>о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с пелью повешения точности, он снабжен последовательно соединеннными взаимодействукщим;.с упругим. элементом первьм датчиком силы, грузом массой, равной сумка масс бойка, индентора и вибродатчика, вторым датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленньм на корпусе, последовательно соединенными инвертирукщим усилителем, вход которого соединен с выходом первого. датчика силы, сумматором и.элементом памяти, выход которого соединен с управлякщнм входом управ-Е ляемого аттенюатора, второй вход сумматора соединен с выходом второго датчика силы, а второй вход элемента памяти - со стопором., O

1059484

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов.

Известен прибор для определения твердости металлических изделий, 5 содержащий наконемник, внедряемый с помощью подпружиненного ударника, s исследуемый материал, и снабженный стрелочным индикатором,для измерения глубины внедрения индентора 1.1 . 10

Недостатком данного прибора является низкая точность, связанная с изменением жесткости пружины, с ошибками определения глубины внедрения стрелочным индикатором и внешними факторами (температурой, влажностью и т.д.) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является динамический измеритель твердости, содержащий корпус, расположениый в нем боек, установленные на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействующие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом нибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор 2 ).

Погрешности измерений изнестньм, прибором связаны с изменениями скорости бойка, которая зависит от ориентации его в пространстве, а также от изменений параметров упругого 35 элемента ..

Бель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что динамический измеритель 40 твердости, содержащий корпус, расположенный в нем боек, установленные на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействующие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно 45 соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор, снабжен последовательно соединенными взаимодействукщим с упругим элементом первым датчиком силы, грузом массой, равной сумме масс бойка, индентора и вибродатчика,.вторым датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленным на корпусе, последовательно соединенными иннертирующим усилителем, вход которого соединен с выходом перного датчика силы, сумматором и элементом памяти, 60 выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, второй вход сумматора соединен с выходом второго датчика силы, а второй вход элемента памяти - со стопором. > 65

На чертеже представлена схема динамического измерителя твердости.

Измеритель содержит механическую головку, состоящую из корпуса 1, н котором установлен боек 2, имекщий возможность перемещаться и соединенный с упругим элементом 3, другой конец которого соединен с последовательно соединенными первым датчиком 4 силы, грузом 5, вторым датчиком 6 силы и регулятором 7 сжатия упругого элемента 3, присоединенньм к корпусу 1. На корпусе 1 также установлен стопор 8, а на бойке 2 индентор 9 и датчик 10;ускорения, подключенный к последовательно соединенным аттенюатору 11, усилителю

l2 пиковому детектору 13, электрически управляемому аттенюатору 14, усилителю 15 поСтоянного тока и индикатору 16. Датчик 4 силы соединен через инвертирукщий усилитель 17 с сумматором 18, второй вход которого соединен со нторьм датчиком б силы, а выход через элемент 19 памя;ти - с управляющим нходом управляеМого аттенюа тора 14 .

Динамический измеритель твердости работает следующим образом.

Боек 2 перемещают н верхнее положение так, чтобы он удерживался стопором 8. Упругий элемент 3 при этом сжат силой F è напряжение. на выходе первого датчика 4 силы равно

0„= KF, где К вЂ” нозффициент преобразования датчика.

Второй датчик б силы сжат силой

F,= mq« <

2 1 где п — масса груза 5, равная суммарной массе бойка 2, индентора 9 и датчика 10; с — угол между нертикалью. и продольной осью измерителя; .ускорение свободного падения.

Напряение на выходе второго датчика соотзетстненно:

0. =K(F -п созЫ,)

Коэффициент передачи инвертирующего усилителя 17 выбирают равным минус 2,при этом 0 = 2КГ а 04 = 0 + 0 =--К{Р„+в соню ). Напряже- ние 04 и cTkaeT "на эл ент 19 памяти, на ныходе которого формируется квазипостоянное напряжение 0 равное величине напряжения U4 в момент начала разгона бойка 2 силой, равной F„+mycasd . Для.. этого элемент

19 памяти выполняет выборку напряжения 0 в момент освобождения стопора 8 при сбрасывании бойка 2. Боек

2 разгоняется, и индентор 9 внедряется в испытуемый материал 20.

Так как сила F< изменяется при изменении параметров упругого элемента 3, а член ФфсОэФ зависит от ориентации прибора в пространстве, то

1059484

Состав итель Е. Михайлов

Редактор Т.Мермелштейн ТехредЖ.Кастелевич КорректОр A.Ïoíx

Заказ 9822/49 Тираж 873 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного- комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 скорость бойка изменяется в некотоРых. пределах. Однако напряжение 0 ! поступает на управлякщий вход управляемого аттенюатора 14, изменяя его коэффициент передачи так, что нестабильность скорости компенсируется.

При ударе индентора 9 о поверхности материала 20 происходит торможение индентора. Напряжение U<, пропорциональное ускорению торможения, поступает через аттенюатор 11 и 10 усилитель 12 на пиковый детектор 13, на выходе которого формируется ква. зипостоянное напряжение Oq, поступакуцее через управляемый аттенюатор

14 и усилитель 15 постоянного тока

15 на индикатор 16.

Таким образом, показания индикатора 16 однозначно ойределяет твердость исследуемого материала 20 °

Использование новых элементов и связей позволяет существенно позы" сить точность измерений предлагаемого измерителя, исключив влияние изменения силы сжатия упругого элемента и силы тяжести при изменении ориентации прибора в пространстве.