Устройство для определения сдвиговой прочности растительных материалов



Устройство для определения сдвиговой прочности растительных материалов

 


Владельцы патента RU 2534727:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования. Устройство содержит рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига. Рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов. Диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов. Технический результат: повышение достоверности результатов определения сдвиговой прочности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является прибор для испытания зерна на сдвиг, содержащий подвижный и неподвижный рабочие органы, взаимодействующие с зерном, нагружающее устройство в виде подвижной рифли и неподвижной площадки и измеритель усилия сдвига в виде электронно-индукционного прибора. В этом устройстве зерно устанавливается между клиновидными выступами подвижного и неподвижного рабочих органов. Приложение усилия сдвига к зерну осуществляется нагружением подвижного рабочего органа. Поскольку растительное сырье характеризуется существенным различием сдвиговой прочности в продольном и поперечном направлениях, то одной из главных проблем при испытании является обеспечение точной ориентации образца относительно плоскости приложения поперечной распределенной нагрузки (Совершенствование кондиционирования и измельчения пшеницы и ржи. И.А. Наумов. - М.: Колос, с.14-15).

Недостатками известного устройства являются невозможность точной ориентации образца относительно острия клиновидных выступов и одновременного испытания нескольких образцов. В совокупности указанные недостатки обуславливают низкую достоверность получаемых характеристик сдвиговой прочности растительных материалов.

Технический результат заключается в повышении достоверности результатов определения сдвиговой прочности.

Технический результат достигается чем, что устройство содержит рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига. Рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов. При этом диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов. Соосные радиальные отверстия разных диаметров выполнены по всей окружности обоих цилиндров в нескольких сечениях с различными диаметрами по ним.

Сущность устройства поясняется чертежом. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для определения сдвиговой прочности растительных материалов.

Устройство (фиг.1) содержит рабочие органы, выполненные в виде сопряженных между собой по посадке с зазором внешний неподвижный 1 и внутренний подвижный 2 цилиндры с выполненными в них соосными радиальными отверстиями 3 одного диаметра для размещения испытуемых образцов 4. Для одновременного использования нескольких испытуемых образцов 4 соосные радиальные отверстия 3 разного диаметра выполнены по всей окружности внешнего неподвижною 1 и внутреннего подвижного 2 цилиндров в нескольких сечениях с различными диаметрами по ним относительно цилиндрической поверхности сдвига 5. При этом диаметр сечений испытуемых образцов 4 соответствует диаметру соосных радиальных отверстий 3, а их длина суммарной толщине стенок внешнего неподвижного 1 и внутреннего подвижного 2 цилиндров. Для обеспечения точной фиксации испытуемых образцов 4 внешний неподвижный 1 и внутренний подвижный 2 цилиндры снабжены охватывающим 6 и охватываемым 7 вкладышами соответственно, закрепленными с возможностью аксиального перемещения относительно обоих цилиндров, при этом внутренний подвижный цилиндр 2 также имеет возможность аксиального перемещения относительно внешнего неподвижного цилиндра 1. Нагружение испытуемых образцов 4 осуществляется через неподвижную 8 и подвижную 9 плиты нагружающего устройства, снабженного измерителем усилия сдвига 10. В качестве нагружающего устройства при испытании может быть использована разрывная машина с реверсором, соединенная с персональным компьютером.

Устройство работает следующим образом. Из растительного материала одного вида нарезаются испытуемые образцы 4, у которых измеряется диаметр, толщина стенки (в случае полых образцов) и длина. Диаметр сечений испытуемых образцов 4 должен соответствовать диаметру соосных радиальных отверстий 3, а длина суммарной толщине стенок внешнего неподвижного 1 и внутреннего подвижного 2 цилиндров (фиг.1). Охватывающий вкладыш 6 вручную сдвигается вверх, в соответствующие соосные радиальные отверстия 3 закладываются подготовленные испытуемые образцы 4, и охватывающий вкладыш 6 возвращается в исходную позицию. Далее внешний неподвижный 1 и внутренний подвижный 2 цилиндры с охватывающим 6 и охватываемым 7 вкладышами и размещенными в соосных радиальных отверстиях 3 испытуемыми образцами 4 устанавливаются между неподвижной 8 и подвижной 9 плитами нагружающего устройства. В результате приложения усилия к подвижной плите 9 внутренний подвижный цилиндр 2 аксиально перемещается относительно внешнего неподвижного цилиндра 1 и происходит срез испытуемых образцов 4 по цилиндрической поверхности сдвига 5. Максимальное усилие сдвига F (Н) фиксируется измерителем усилия сдвига 10. Далее внешний неподвижный 1 и внутренний подвижный 2 цилиндры с вкладышами 6 и 7 и разрушенными испытуемыми образцами 4 извлекаются из-под плит 8, 9 нагружающего устройства. Охватывающий 6 и охватываемый 7 вкладыши вручную сдвигаются вверх, из соосных радиальных отверстий 3 извлекаются разрушенные испытуемые образцы 4, и цикл измерений повторяется.

Сдвиговую прочность растительных материалов с внутренней полостью (например, соломы) определяют по формуле:

τ = 4 F π i = 1 n [ D i 2 ( D i 2 δ i ) 2 ] , [ М П а ] ( 1 )

где Di, δi - соответственно внешний диаметр и толщина стенки i-го образца, мм; n - количество одновременно испытанных образцов, равное количеству соосных радиальных отверстий 3 разного диаметра в данном сечении внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндров.

Сдвиговую прочность растительных материалов без внутренней полости (например, злаков или отходов древесины) определяют по формуле:

τ = 4 F π i = 1 n a i b i , [ М П а ] ( 2 )

где ai, bi - соответственно наибольший и наименьший размеры поперечного сечения i-го образца, мм.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достоверность результатов определения сдвиговой прочности растительных материалов, характеризующихся ее существенным различием в продольном и поперечном направлениях, за счет более точной ориентации образца относительно поверхности приложения поперечной распределенной нагрузки сдвига и одновременного испытания нескольких образцов.

1. Устройство для определения сдвиговой прочности растительных материалов, содержащее рабочие органы, нагружающее устройство с измерителем усилия сдвига, отличающееся тем, что рабочие органы выполнены в виде внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, сопряженных между собой по посадке с зазором и имеющих соосные радиальные отверстия одного диаметра для размещения испытуемых образцов, при этом диаметр сечений испытуемых образцов соответствует диаметру соосных радиальных отверстий, а их длина - суммарной толщине стенок внешнего неподвижного и внутреннего подвижного цилиндров, которые в свою очередь снабжены соответственно охватывающим и охватываемым вкладышами для фиксации испытуемых образцов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит соосные радиальные отверстия разных диаметров, выполненные по всей окружности обоих цилиндров в нескольких сечениях с различными диаметрами по ним.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дендрометрии при изучении роста и развития комля деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, экологических и климатических технологий, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети и рационализации землепользования с учетом изменений формы комля растущих, в частности, березовых деревьев.

Изобретение относится к дендрометрии при изучении относительного сбега комля в ходе роста и развития деревьев, преимущественно берез, и может быть использовано при фитоиндикации качества территорий и разработке мероприятий по защите земельных участков от водной эрозии, а также в дендроэкологическом мониторинге за развитием овражной сети с учетом изменений относительной формы комля растущих березовых деревьев.

Изобретение относится к способу ультразвукового испытания технической древесины в виде чураков, например специальных сортиментов в виде резонансных чураков, и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества чураков при различных условиях их хранения, а также в инженерной экологии при оценке экологического качества территории по значениям скорости ультразвука древесины чураков, заготовленных на данной территории.

(57) Изобретение относится к области лесной промышленности и предназначено для раннего выявления резонансных свойств древесины на корню. Образец зафиксирован с усилием затяжки 1,0 Нм через ленту из резины общего назначения твердостью в пределах 50-60 условных единиц, проложенную в зоне контактов кулачков зажима, с техническим зазором 1,0 между концами ленты 1,0-2,0 мм.

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины.

Группа изобретений касается способа измерения содержания влаги в биологическом материале. Для этого предоставляют справочную базу данных для множества различных типов материалов с известным содержанием влаги.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения комля древесного растения. Для этого проводят выбор пробной площади, отбор дерева на пробной площади, описание свойств выбранного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для измерения ветвей кроны дерева ели. Для этого проводят описание свойств выбранного учетного дерева и места его произрастания.

Изобретение относится к производству древесных композиционных материалов (ДКМ) и может быть использовано при определении их химической безопасности. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытанию материалов на сдвиг. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к области обувного производства, а именно к исследовательскому приборному комплексу, предназначенному для определения зависимости жесткости каблука при взаимодействии его с опорной поверхностью, что имеет место в фазе переднего толчка при ходьбе.

Изобретение относится к обувной подотрасли легкой промышленности. .

Изобретение относится к механике грунтов. .

Изобретение относится к исследованиям механических свойств снега и может быть использовано для определения оптимального режима уборки снежных завалов. .

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного. Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды заключается в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла φ=φстр внутреннего трения и удельного сцепления с=сстр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора τi=pi·tgφстр+сстр предельного состояния среды под давлением pi, где τi - напряжение сдвига среды под давлением сжатия pi. Для определения угла внутреннего трения среды с нарушенной структурой, образующейся при достижении под штампом давления, равного бытовому давлению рстр.б=рб=(γ·h-сстр)ctgφстр на отметке h массива ее естественного сложения, определяют угол θ=φстр+φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]. Определяют угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой по выражению φн=θ-φстр, а удельное сцепление материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости с н = с с т р [ 2 − t g φ н t g φ с т р ] . Технический результат - получение связи физических параметров прочности φн и сн нагруженной материальной среды сверх природного гравитационного (бытового) давления с параметрами структурной прочности среды φстр и сстр.2 ил.
Наверх