прибор для определения прочности материала по его твердости

Формула изобретения

1. ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА ПО ЕГО ТВЕРДОСТИ, содержащий трубчатый корпус, установленные внутри корпуса коаксиально ему и последовательно друг относительно друга индентор, пружину, нажимное устройство в виде подвижной в осевом направлении втулки и индикатор часового типа, отличающийся тем, что конец корпуса со стороны индентора выполнен с фланцем, несущим упоры на своей торцевой поверхности, а он снабжен закрепленными на втулке нажимного устройства и размещенными в продольных прорезях корпуса соответственно большей и меньшей длины рукояткой и стопорным винтом и соосной с втулкой нажимного устройства стопорной втулкой, а длина части индентора, выступающей за корпус, превышает длину упоров.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что во втулке вдоль направляющей выполнен ряд гнезд для установки стопорного винта.

3. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что индентор установлен с возможностью регулировки по его длине.

4. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что стопорная втулка установлена с возможностью перемещения в корпусе и фиксации посредством стопорного кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытаниям строительных материалов, в частности к определению их прочности.

Известны механические приборы для определения прочности строительных материалов нагружением до разрушения специально изготовленных опытных образцов, или отдельных элементов исследуемой конструкции, например прибор ГПНВ-5 в методе отрыва со скалыванием, состоящий из системы нагружения с гидравлическим ручным приводом и анкера; отрывающего в зоне его закрепления часть бетона [1] Одним из недостатков этих приборов является местное разрушение конструкции при определении прочности материала.

Кроме того, известны приборы, косвенно определяющие прочность материалов без их разрушения, основанные на зависимости между их прочностнью и другими свойствами, такими как упругость (метод упругого отскока), или поверхностная твердость (метод пластических деформаций), например прибор Новгородского М. А. [2]

В приборе М.А.Новгородского конический индентор внедряется в строительный раствор или бетон. Прибор имеет трубчатый корпус, нажимное устройство, рабочую пружину, индентор и индикатор часового типа, закрепленный снаружи корпуса и фиксирующий перемещения индентора относительно корпуса. Прибор позволяет фиксировать первые показания индикатора при нулевой нагрузке, а вторые при заданной испытательной нагрузке. Недостатком прибора является относительно большой разброс показаний из-за того, что первые показания снимаются при отсутствии усилия на иденторе. В этом случае при попадании рабочей части индентора на поверхностную раковину или пленку в материале разница между первым и вторым показаниями индикатора окажется существенно завышенной, а твердость (и оцененная прочность) материала соответственно заниженной. Кроме того, крепление индикатора на боковой поверхности корпуса приводит к дополнительным погрешностям при снятии показаний, так как на последние оказывает влияние радиальный люфт и перекос толкателя индентора. Еще одним недостатком прибора является невозможность во время испытаний видеть точку установки индентора, так как она скрыта опорной частью трубчатого корпуса прибора.

Предлагаемая конструкция лишена перечисленных недостатков.

Сущность заявляемого изобретения выражается совокупностью существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который заключается в повышении удобства, скорости и точности определения прочности материала.

Заявляемая совокупность существенных признаков находится в причинно-следственной связи с достигаемым результатом.

Предложенное техническое решение характеризуется тем, что корпус прибора выполнен с фланцем, к которому крепятся стойки-упоры, и с прорезями, в одной из которых скользит рукоятка, соединенная с внутренней передвижной втулкой, сжимающей пружину, а в другой ограничивающий продольное перемещение втулки стопорный винт, при этом индентор выступает за концы стоек-упоров на величину, определяемую первоначальным усилием сжатия пружины, а передвижную втулку перемещают в корпусе на фиксированное расстояние, определяемое сжатием пружины на расчетное усилие; при этом усилие нажатия на индентор регулируют, ввинчивая стопорный винт во втулку в одно из гнезд и устанавливая его в различные положения в зависимости от требуемого испытательного усилия, а индикатор расположен по оси прибора, причем индентор ввинчивается в нажимной диск на различную глубину в зависимости от заданного исходного положения, а заднюю стопорную втулку перемещают в корпусе и фиксируют наружным стопорным кольцом.

Устройство в передней части прибора фланца с тремя стойками-упорами позволяет установить прибор устойчиво на любой неровной поверхности исследуемой конструкции.

Перестановкой стопорного винта передвижной втулки в различное положение по ее длине достигается возможность изменять расчетное значение усилия внедрения индентора в исследуемый материал.

Размещение индикатора по оси прибора позволяет избежать влияния перекоса толкателя и таким образом повышает точность работы прибора.

Ввинчивая индентор в нажимной диск на разную глубину и таким образом выдвигая его за концы стоек-упоров на различное расстояние, достигается возможность определения прочности материалов в углублениях конструкции, например в швах кирпичной кладки.

Перемещение стопорной втулки в корпусе прибора позволяет корректировать расчетное усилие сжатия пружины при изменении ее упругости, например при ослаблении ее со временем, или при замене на новую.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.

Предложенный прибор для определения прочности материала по его твердости является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", так как он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено предписываемых преобразованию характеризуемых отличительных от прототипа существенных признаков на достижение указанного технического результата. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками авторами не обнаружено.

На чертеже показан предлагаемый прибор в разрезе.

Прибор состоит из трубчатого корпуса 1 с фланцем 2, снабженным стойками-упорами 3, подвижного внутреннего нажимного диска 5, в который ввинчивается индентор 4 и к которому крепится стержень-толкатель 6, передвижной втулки 8 с прикрепленной к ней рукояткой 9, скользящей в прорези корпуса, рабочей пружины 7, индикатора 12 часового типа. В задней части корпуса по его внутренней резьбе может перемещаться стопорная втулка 10, регулирующая первоначальное сжатие пружины и ограничивающая сзади перемещение подвижной втулки 8. Стопорная втулка 10 снабжена фиксирующим наружным стопорным кольцом 11, ограничивающим ее собственное перемещение внутри корпуса.

В исходном положении индентор выступает за плоскость, проходящую через опорные точки (концы стоек-упоров) на некоторое расстояние, соответствующее первоначальному усилию сжатия пружины (например, 3-4 кг). Это усилие развивается в пружине при установке индентора в выбранной точке поверхности конструкции и нажатии на корпус до соприкосновения стоек-упоров с поверхностью. Дальнейшее увеличение усилия нажатия на корпус передается на стойки-упоры и не может привести к увеличению усилия на острие индентора. На этой стадии снимается первое показание прибор 12 индикатора часового типа, в хвостовик которого упирается стержень-толкатель 6. Дальнейшее нагружение индентора производится через пружину 7 нажатием на рукоятку 9, прикрепленную к передвижной втулке 8. Величина перемещения втулки ограничена стопорным винтом 13 и точно соответствует заданному дополнительному сжатию пружины (например, равно 10, или 15, или 20 кг). Нажатие на рукоятку 9 с большим усилием дополнительно нагружает только стойки-упоры прибора, оставив неизменным усилие на острие индентора. На этом этапе фиксируется второе показание индикатора 12.

Глубина внедрения острия индентора в материал при приращении усилия на заданную величину определяет твердость испытуемого материала и его прочность в соответствии с эмпирической зависимостью, описанной тарировочной кривой данного прибора. Тарировка проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 22690-88, "Бетон. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля".