Динамический твердомер

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов. Цель изобретения - повышение точности за счет определения твердости сопоставлением результатов измерения коэффициента восстановления высоты отскока с хранящимися в программируемом постоянном запоминающем устройстве результатами аналогичных измерений, проведенных с набором эталонов . Высота бойка-индентора до удара и после отскока определяется по деформации плоской пружины, обеспечивающей проведение удара. Электронная схема позволяет определить соответствующие максимумы деформации, вычислить их отношение и вывести на индикатор из программируемого постоянного запоминающего устройства соответствующее значение твердости, введенное в него при калибровке на соответствующих эталонах. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 G 01 N 3 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4198558/25-28 (22) 12.01.87. (46) 07.09.88. Бюл. № ЗЗ (72) А. М. Панькин (53) 620.178.153.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1068768, кл. G 01 N 3/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР № l0 10512, кл. G 01 N 3/48, 1980. (54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ТВЕРДОМЕР (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов. Цель изобретения — повышение точности за счет определения твердости сопоставлением ре„„SU„„1422110 : — А 1 зультатов измерения коэффициента восстановления высоты отскока с хранящимися в программируемом постоянном запоминающем устройстве результатами аналогичных измерений, проведенных с набором эталонов. Высота бойка-индентора до удара и после отскока определяется по деформации плоской пружины, обеспечивающей проведение удара. Электронная схема позволяет определить соответствующие максимумы деформации, вычислить их отношение и вывести на индикатор из программируемого постоянного запоминающего устройства соответствующее значение твердости, введенное в него при калибровке на соответствующих эталонах. 1 ил.

1422110

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов.

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже представлена схема твердомера.

Динамический твердомер содержит корпус 1, размещенный в нем боек-индентор 2, взаимодействующий с бойком-индентором 2 ударный механизм, выполненный в виде плоской пружины 3, консольно закрепленной на плите 4 корпуса 1 и обеспечивающей электрический контакт бойка-индентора 2 с корпусом 1, и устройства 5 взвода, включающего ограничитель 6 высоты подъема бойка-индентора 2, имеющий в месте касания с бойком-индентором 2 электрический контакт и электрически изолированный от корпуса 1, последовательно соединенные датчик 7, выполненный в виде двух тензодатчиков, приклеенных на противоположных плоскостях плоской пружины 3 в месте ее консольного крепления, блок 8 преобразования, экстрематор 9 и вычислитель 10 отношений, блок 11 управления, вход которого соединен с ограничителем 6, а первый выход — с управляющим входом экстрематора 9, оперативное запоминающее устройство 12 (ОЗУ), ни формационный вход которого соединен с вторым выходом экстрематора 9, выход — с вторым входом вычислителя 10 отношений, а управляющий вход — с третьим входом блока !1 управления, программируемое постоянное запоминающее устройство 13 (ППЗУ), адресная шина которого соединена с выходом вычислителя 10 отношений, и индикатор 14, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока 11 управления, а информационный — с выходом ППЗУ 13. Информационный вход ПГ1ЗУ 13 соединен с разьемом 15, предназначенным для подключения калибратора 16.

Динамический твердомер может базироваться на поверхности образца 17 с помощью упоров 8, расположенных на окружности с центром в точке касания бойкаиндентора 2 с образцом 17 и углом между упорами в 120 .

Динамический твердомер работает следующим образом.

В исходном состоянии твердомер базируется с помощью упоров 8 на исследуемом образце 17. Г1ри этом боек-индентор 2 касается образца 17, а на выходе блока 8 преобразования сигнала датчика 7 устанавливается нулевой уровень сигнала. Далее боекиндентор 2 взводится устройством 5 взвода до касания ограничителя 6. Плоская пружина 3 деформируется, а величина деформации (прогиба) измеряется тензодатчиками

7. При этом прогиб конца пружины «ропорционален ее деформации е. Прогиб отсчитывается относительно конца ненагру!

О

55 женной п1)ужинъь е=К /, где К ъ @

1= р, где! и а — длина и толщина соответственно пружины.

В случае полумостовой схемы включения тензодатчиков напряжение на выходе блока

8 преобразования (7- =Кз(7о =КзКзв=КзК К1 =К, где (7ро — напряжение разбаланса моста;

Кз — коэффициент передачи усилителя блока 8;

К вЂ” коэффициент передачи мостовой схемы (пропорциональный чувствительности датчиков), т.е. напряжение на выходе блока 8 прямо пропорционально величине прогиба конца пружины 3. При касании бойком-индентором

2 ограничителя 6 вход блока 11 управления замыкается через ограничитель 6, боек-индентор 2, пружину 3, плиту 4 на корпус 1 твердомера. При этом на первом и третьем выходах блока 11 формируются короткие команды (импульсы), которые очищают экстрематор 9 и ОЗУ 12. Экстрематор 9 для определения экстремальных значений аналогового сигнала преобразует аналоговую форму сигнала в цифровую и обрабатывает цифровую форму так, что на его гервом выходе, который подключается к вычислителю 10 отношений, запоминается амплитуда (размах) входного сигнала. На втором выходе экстрематора 9 запоминается код минимального значения этого сигнала. Экстрематор 9 имеет такую особенность, что амплитудное значение сигнала, формируемое на его первом выходе, отсчитывается относительно минимального значения этого сигнала. Кроме того, экстрематор 9 вначале выделяет минимальное значение входного сигнала, запоминает его, а после этого формирует и запоминает при наличии последующего максимума сигнала его амплитуду.

Во время касания бойком-индентором 2 ограничителя 6 деформация пружины 3 не меняется, а на выходе блока 8 преобразования сигнал также имеет постоянный уровень. Поэтому после сброса на втором выходе экстрематора 9 присутствует код сигнала, пропорциональный максимальной деформации пружины 3 во взведенном состоянии бойка, так как у постоянного сигнала минимальное значение совпадает с текущим. По истечении некоторого времени задержки на управляющий вход ОЗУ 12 выдается команда с выхода блока 11 управления, разрешающая перепись информации в

ОЗУ !2. Таким образом, запоминается код сигнала, пропорционального высоте сброса бойка.

На первом (амплитудном) выходе экстрематора 9 при этом присутствует код нулевого сигнала. При наличии электрического контакта между бойком-индентором 2 и ограничителем 6 на управляющий вход индикатора 14 с второго выхода блока 11

1422110

Формула изобретения управления поступает гасящее напряжение и индикация отсутствует. При отпускании устройством 5 взвода бойка 2 пружина 3 распрямляется и боек-индентор ударяет по образцу 17. Энергия упругой деформации образца 17 и бойка-индентора 2 отбрасывает последний вверх, она переходит в потенциальную энергию бойка, энергию изогнутой пружины и энергию потерь. Величина максимального прогиба пружины 3 при отскоке бойка-индентора 2 измеряется тензодатчиками 7 и запоминается на первом выходе экстрематора 9. На выходе вычислителя 10 отношений формируется при этом код сигнала, пропорционального коэффициенту восстановления прогиба пружины 3, который и является функцией твердости образца 17. Однако эта функциональная зависимость довольно сложна для вычислений аппаратурными средствами, поэтому в твердомере не используется вычислитель твердости, а код сигнала, пропорциональный твердости образца, с выхода вычислителя 10 отношений поступает на адресную шину ППЗУ 13, в котором выбирается ячейка памяти с хранимой там информацией об истинном значении твердости и выводится на индикатор 14.

Блок 11 управления по истечении времени завершения отскока бойка и времени вычислений коэффициента восстановления высоты отскока выдает разрешение на индикацию значения твердости образца 17. Это значение индицируется до очередного взвода бойка-индентора 2, при котором вновь обнуляются ОЗУ 12, экстрематор 9 и гасится индикатор 14.

Твердомер калибруется следующим образом.

Подготавливаются образцы твердости с равномерным распределением значений твердости по диапазону измерения твердости и шагом распределения, равным цене деления твердомера (весом единицы младшего разряда индикатора) . К разъему

15 подключается калибратор 16, который может сформировать код твердости с требуемой дискретностью из диапазона измерений, а также выдать необходимые сигналы для управления работы ППЗУ 13. Образцы твердости устанавливаются на место образца 17 поочередно. С каждым образцом совершается акт измерения. 11осле вычисления вычислителем 10 отношения очередного коэффициента восстановления прогиба пружины 3 калибратор 16 формирует код известной твердости этого образца и форми5

50 рует сигналы управления, обеспечивающие запись кода твердости в соответствующую ячейку памяти ППЗУ. Калибратор может быть выполнен из элементарных наборных переключателей, набирающих значения твердости, кнопки «Запись» и управляться вручную.

Таким образом, в ППЗУ 13 заносятся все значения твердости, и точность измерения практически не зависит от характера градуировочной характеристики и точности средств вычисления твердости, так как последних нет. В диапазоне 20 — 60 ед. твердости с ценой деления диапазона, раиной 0,5 ед. твердости, потребуется всего

80 9-разрядных ячеек памяти ППЗУ, что решается на уровне современных интегральных схем ППЗУ. После отсоединения калибратора ППЗУ автоматически переводится в режим считывания информации. При старении технических характеристик используемых элементов и материалов сравнительно легко производится новая калибровка твердомера и тем самым продлевается срок

его службы. Измерение твердости представляет собой сравнение исследуемого образца с эталоном, параметры которого хранятся в ППЗУ. Дискретность эталонных значений выбирается из требуемой точности, Динамический твердомер, содержащий корпус, размещенный в нем боек-индентор, взаимодействующий с бойком-индентором ударный механизм, последовательно соединенные датчик, блок преобразования, экстрематор и вычислитель отношений и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, твердомер снабжен блоком управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами экстрематора и индикатора, оперативным запоминающим устройством, информационный вход которого соединен с вторым выходом экстрематора, выход — с вторым входом вычислителя отношений, а управляющий вход — с третьим выходом блока управления, и программируемым постоянным запо минающим устройством, информационный выход которого соединен с ° индикатором, а адресная шина — с выходом вычислителя отношений, вход блока управления соединен с корпусом во взведенном состоянии ударного механизма.

1422110

Составитель A. Паникленко

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 4422/42 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4