Способ определения объемной твердости древесины



Способ определения объемной твердости древесины
Способ определения объемной твердости древесины

 


Владельцы патента RU 2557362:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный лесотехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины. Сущность: осуществляют вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления. Углубление формируют в виде шарового сегмента, при глубине вдавливания 0.0007 м<h<0.0029 м, а определение твердости осуществляется по формуле. Технический результат: обеспечение возможности получения обобщенного показателя твердости, представляющего собой интегрированное значение твердости с учетом анизотропии древесины, способов и режимов ее модификации, повышение точности измерений. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины.

Основной недостаток известных способов определения твердости древесины является сложность получения сопоставимых данных, поскольку сравнение показателей твердости приходится осуществлять по тем показателям, объединение которых представляет определенную сложность. Кроме того, при использовании в качестве образцов прямоугольной призмы вносится погрешность оценки показателей твердости при тангенциальной поверхности.

Техническая задача изобретения - обеспечение возможности получения обобщенного показателя твердости, представляющего собой интегрированное значение твердости с учетом анизотропии древесины, способов и режимов ее модификации, повышение точности измерений.

Известен способ определения статической твердости древесины, включающий определение глубины отпечатка индентора при внедрении его в образец, в плоскости замера под приложенной в заданном режиме нагрузкой и вычисляют обобщенный показатель твердости. Образец изготавливают в форме тетраэдра, основание которого образуют диагонали трех смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному, торцовому и тангенциальному срезам древесины, а вершина тетраэдра находится в точке пересечения указанных граней. В качестве плоскости измерения глубины отпечатка используют основание полученного тетраэдра, при этом зону измерения ограничивают окружностью, центр которой находится в точке пересечения биссектрис основания тетраэдра, а обобщенный показатель твердости вычисляют по глубине отпечатка только в плоскости замера (патент на изобретение РФ №2323428, опубл.27.04.2008 г. ).

Наиболее близким технически решением является способ по заявке на изобретение РФ №2002129872 А, опубл. 27.05.2004, в котором определение объемной твердости древесины производят вдавливанием пуансона в массив образца древесины и формирование углубления, при этом углубление формируют в виде шарового сегмента, а определение твердости осуществляют по формуле.

Как показали исследования, результатом внедрения в древесину пуансона возникает три стадии: смятие, вдавливание, прессование. Истинное значение твердости должно определяться до прессования, которое ярко отражается на индикаторе измерения давления. Это основное определение истинного значения твердости. В существующих методах, изложенных в литературе и в изобретениях, это обстоятельство не выполнялось, и результаты получения твердости были завышены на несколько процентов.

Сравнительный анализ условий реализации предлагаемого и известного способов показывает, что трудоемкость (время) определения твердости по предлагаемому способу ниже, чем по известному на 70-80%, а точность выше на 25-30%.

Из таблицы 1 видно, что обобщенный показатель по предлагаемому способу (по Б.Н. Уголеву [1] (с.191), по березе составляет 38,1 Н/мм2, а фактически он составляет 32,4 Н/мм3. Аналогичные результаты получаются по древесине сосны и другим породам.

На Рис. 1 показаны схемы внедрения пуансона в древесину, а - первая фаза внедрения (0,7 мм), б - вторая фаза внедрения (2.8 мм), в - третья фаза внедрения (5.64 мм).

1 этап - вдавливание на глубину от 0 до 0,7 мм, который сопровождается прогибанием поверхности древесины. При этом Рмин (1,5 слоев - 1,5%).

2 этап - разрушение структуры (волокон) древесины на глубину от 1,6 до 2,1 мм, (всего 2,82 мм.). При этом Риск (4,1 слоя - 43,5%).

3 этап - прессование разрушенной структуры (волокон) древесины на глубину от 2,9 до 5,64 мм. При этом Рмах (7,5 слоев - 55,0%). На основании данного рассмотрения можно сделать вывод, что внедрять пуансон на глубину более 2,82 мм не имеет смысла. Следовательно, второй этап взаимодействия пуансона испытательного устройства с образцом характеризует разрушение структуры древесины и дает объективную оценку ее объемной твердости по одновременно складывающимся с трех сторон в трех направлениях волокон древесины сопротивлениям. Исследования подтверждают, что средняя величина заглубления пуансона в конце второй фазы составляет 2,8 мм. При этом объем вдавливаемой части головки пуансона составляет 1/3 от объема шара. При этом для измерения размеров отпечатка использовался микроскоп МПБ-2 и индикатор. Аналогичная сущность процесса опубликована в книге Б.Н. Уголева [1] (с. 157), где приведена типичная трехфазная диаграмма сжатия, отражающая связь между напряжениями и деформациями (рис. 3). По графику можно сделать вывод о том, что необходимо точно определить момент отсчета по шкале силоизмерителя нагрузки Р, а именно, до резкого перехода в третью фазу, когда начинает происходить уплотнение древесины (прессование).

Объем шарового сегмента равен:

В результате мы имеем формулу для расчета объемной твердости древесины: G=P/V=P/117,4 кН/м3 где Р - величина усилия, кН;

R - радиус шарика пуансона, м.

Сущность изобретения заключается в том, что определяется не твердость поверхности, где усилие P/S=100 kH/м2, а объемная твердость древесины, где усилие P/V=117,4 кН/м3.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить точность измерения.

1. Б.Н. Уголев. Древесиноведение с основами лесного товароведения, МГУЛ, 2001.

Способ определения объемной твердости древесины, включающий вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления, отличающийся тем, что углубление формируют в виде шарового сегмента, при глубине вдавливания 0.0007 м<h<0.0029 м, а определение твердости осуществляется по формуле:

где Р - величина усилия, кН;
R - радиус шарика пуансона, м;
h - глубина вдавливания, м.



 

Похожие патенты:

Твердомер // 2550375
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации грунтовых аэродромов, подготавливаемых методом уплотнения снега. Твердомер содержит корпус, снабженный шаровым элементом, имеющим сквозное отверстие, направляющую трубу, стержень с указателем со стрелкой, коническим наконечником и сменным грузом, зафиксированным гайкой.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к способу обнаружения в металле критических изменений его технического состояния, связанных с протеканием процесса старения.

Изобретение относится к области исследования физических свойств металлов и сплавов, а именно к анализу пластических свойств тонких пленок аморфно-нанокристаллических многокомпонентных металлических сплавов (АНКМС) после их перехода из одного состояния в другое в результате термической обработки.

Изобретение относится к измерительной технике для определения модуля упругости материала тонких покрытий на изделии. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для определения пластической твердости материалов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспресс-определения физико-механических свойств твердых материалов, в частности для оценки степени упрочнения поверхностного слоя деталей после защитно-упрочняющей обработки.

Изобретение относится к области металловедения, в частности к способам определения соотношения фаз в феррито-перлитных сталях. .

Изобретение относится к области измерений и, в частности, предназначено для использования при исследовании механических характеристик материалов. .

Изобретение относится к способу и устройству для определения степени твердости полутвердых материалов, в частности дорожных покрытий, таких как асфальт, или смазочных веществ.

Изобретение относится к области измерительной техники и способам оценки микротвердости прозрачных материалов. .

Изобретение относится к заготовке, обработке и транспортировке лесоматериалов и может быть использовано для определения объемов круглого леса. Согласно способу производят фотосъемку торцов штабеля бревен цифровым устройством.

Изобретение относится к области исследования материалов строительных конструкций здания с помощью тепловых средств. Способ выявления параметров локального пожара включает проведение технического осмотра строительных конструкций деревянного перекрытия здания, подвергавшихся действию термического градиента в условиях локального пожара; выявление схемы огневого воздействия на составные элементы перекрытия; установление породы и сорта строительной древесины, показателей ее плотности и влажности в естественном состоянии, массивности элементов деревянного перекрытия, нахождение нормативного сопротивления строительной древесины на изгиб и скорости ее выгорания, отличающийся тем, что технический осмотр деревянного перекрытия здания дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров площади горения, назначают контрольную ячейку перекрытия в очаге пожара, измеряют площадь поперечного сечения проемов ячейки перекрытия, вычисляют показатель проемности ячейки перекрытия; определяют толщину слоя обугливания поперечного сечения элементов деревянного перекрытия; вычисляют величину горючей загрузки, массовую скорость выгорания строительной сосновой древесины в ячейке перекрытия и коэффициент снижения скорости выгорания сосновой древесины, затем выявляют длительность локального пожара и максимальную температуру локального пожара, которые вычисляют из заданных соотношений.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате.

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.

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.

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды (воздуха) в малых, средних и крупных поселениях с использованием количественного индекса лихеноиндикации - лишайникового индекса. Для этого вычисляют лишайниковый индекс (L), выражающийся отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева по формуле: , где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве. При этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком. Изобретение позволяет упростить метод биомониторинга, уменьшить трудоемкие определения видового состава эпифитной лихенофлоры и, таким образом, устранить субъективные факторы. 1 табл., 1 пр.
Наверх