Спосіб визначення об'ємної твердості деревини

 

Винахід відноситься до області деревинознавства і деревообробної промисловості і стосується оцінки механічних властивостей натуральної і модифікованої деревини.

Основний недолік відомих способів визначення твердості деревини є складність одержання порівнянних даних, оскільки порівняння показників твердості доводиться здійснювати за тими показниками, об'єднання яких представляє певну складність. Крім того, при використанні в якості зразків прямокутної призми вноситься похибка оцінки показників твердості при тангенціальної поверхні.

Технічна задача винаходу - забезпечення можливості отримання узагальненого показника твердості, що представляє собою інтегроване значення твердості з урахуванням анізотропії деревини, способів та режимів її модифікації, підвищення точності вимірювань.

Відомий спосіб визначення статичної твердості деревини, що включає визначення глибини відбитка індентора при впровадженні його в зразок, у площині виміру під прикладеною в заданому режимі навантаженням і обчислюють узагальнений показник твердості. Зразок виготовляють у формі тетраедра, основу якого образуному, торцевому і тангенціального зрізах деревини, а вершина тетраедра знаходиться в точці перетину вказаних граней. В якості площині вимірювання глибини відбитка використовують підстава отриманого тетраедра, при цьому зону вимірювання обмежують коло, центр якої знаходиться в точці перетину бісектрис основи тетраедра, а узагальнений показник твердості обчислюють за глибиною відбитка тільки в площині виміру (патент на винахід РФ №2323428, опубл.27.04.2008 р. ).

Найбільш близьким технічно рішенням є спосіб за заявкою на винахід РФ №2002129872 А, опубл. 27.05.2004, в якому визначення об'ємної твердості деревини виробляють вдавленням пуансона в масив зразка деревини і формування поглиблення, при цьому поглиблення формують у вигляді кульового сегмента, а визначення твердості здійснюють за формулою.

Як показали дослідження, результатом впровадження в деревину пуансона виникає три стадії: зминання, вдавлення, пресування. Істинне значення твердості має визначатися до пресування, яке яскраво відображається на індикаторі вимірювання тиску. Це основне визначення істинного значення твердості. В існуючих методах, викладених в літературі і в�про відсотків.

Порівняльний аналіз умов реалізації пропонованого та відомого способів показує, що трудомісткість (час) визначення твердості за пропонованим способом нижче, ніж за відомим на 70-80%, а точність вище на 25-30%.

З таблиці 1 видно, що узагальнений показник за пропонованим способом (Б. Н. Уголеву [1] (с. 191), по березі становить 38,1 Н/мм2, а фактично він становить 32,4 Н/мм3. Аналогічні результати виходять по деревині сосни та інших порід.

На Рис. 1 показані схеми впровадження пуансона в деревину, а - перша фаза впровадження (0,7 мм), б - друга фаза впровадження (2.8 мм), в - третя фаза впровадження (5.64 мм).

1 етап - вдавлення на глибину від 0 до 0,7 мм, який супроводжується прогибанием поверхні деревини. При цьому Рхв(1,5 шарів - 1,5%).

2 етап - руйнування структури волокон) деревини на глибину від 1,6 до 2,1 мм, (всього 2,82 мм.). При цьому Рпозов(4,1 шару - 43,5%).

3 етап - пресування зруйнованої структури (волокон) деревини на глибину від 2,9 до 5,64 мм. При цьому Рмах(7,5 шарів - 55,0%). На підставі даного розгляду можна зробити висновок, що впроваджувати пуансон на глибину більше 2,82 мм не має сенсу. Отже, другий етап взаимодобъективную оцінку її об'ємної твердості по одночасно складаються з трьох сторін у трьох напрямках волокон деревини опорами. Дослідження підтверджують, що середня величина заглиблення пуансона в кінці другої фази становить 2,8 мм. При цьому обсяг вдавливаемой частини головки пуансона становить 1/3 від об'єму кулі. При цьому для вимірювання розмірів відбитка використовувався мікроскоп МПБ-2 і індикатор. Аналогічна сутність процесу опублікована в книзі Б. Н. Уголева [1] (с. 157), де наведена типова трифазна діаграма стиснення, що відображає зв'язок між напруженнями і деформаціями (рис. 3). За графіком можна зробити висновок про те, що необхідно точно визначити момент відліку за шкалою силоизмерителя навантаження Р, а саме, до різкого переходу в третю фазу, коли починає відбуватися ущільнення деревини (пресування).

Об'єм кульового сегмента дорівнює:

В результаті ми маємо формулу для розрахунку об'ємної твердості деревини: G=P/V=P/117,4 кН/м3де Р - величина зусилля, кН;

R - радіус кульки пуансона, м.

Суть винаходу полягає в тому, що визначається не твердість поверхні, де зусилля P/S=100 kH/м2, а об'ємна твердість деревини, де зусилля P/V=117,4 кН/м3.

Таким чином, заявляється винахід дозволяє підвищити точність виміру.

1. Б. Н. Уголєв. Древесиновеающий вдавлення пуансона в масив зразка деревини і формування поглиблення, відрізняється тим, що поглиблення формують у вигляді кульового сегмента, при глибині вдавлювання 0.0007 м<h<0.0029 м, а визначення твердості здійснюється за формулою:

де Р - величина зусилля, кН;
R - радіус кульки пуансона, м;
h - глибина вдавлювання, м.



 

Схожі патенти:

Твердомір

Твердомір // 2550375
Винахід відноситься до галузі будівництва та експлуатації грунтових аеродромів, готуються методом ущільнення снігу. Твердомір містить корпус, з кульовим елементом, що мають наскрізний отвір, направляючу трубу, стрижень з покажчиком зі стрілкою, конічним наконечником і змінним капіталом, зафіксованим гайкою. Корпус виконаний у вигляді хомута, всередині якого міститься розрізна обойма, що охоплює кульової елемент. Натяг у з'єднанні кульової елемент - розрізна обойма забезпечується болтом та гайкою, тісними кінці хомута. Напрямна труба виконана з можливістю осьового переміщення вгору і вниз щодо кульового елемента і корпуса за допомогою рейкової передачі. Фіксація переведеного в крайнє верхнє положення стрижня з конічним наконечником, змінним вантажем та гайкою, а також забезпечення їх падіння при вимірюванні здійснюється за допомогою покажчика зі стрілкою і затвора, пов'язаного приводним тросом зі спусковим гачком, встановленим на одній з двох рукоятей, розміщених в нижній частині напрямної труби, де також встановлена стійка, несуча завзяте кільце і рівнеміри. Фіксація напрямної труби в кульовому елементі по закінченні настроЕкими стійками. Технічний результат: підвищення точності визначення міцності (несучої здатності) сніжного покриву, зниження трудомісткості робіт по виміру даного параметра та забезпечення зручності експлуатації приладу оператором. 4 іл.

Спосіб неруйнуючої оцінки критичних змін технічного стану металу

Винахід відноситься до неруйнуючим методам контролю, зокрема до способу виявлення в металі критичних змін його технічного стану, пов'язаних з протіканням процесу старіння. Сутність: здійснюють підготовку поверхні, вплив на підготовлену поверхню індентором та визначення мікротвердості металу. Спочатку на підготовлену поверхню зразка з металу, аналогічного металу досліджуваної конструкції, але знаходиться в початковому стані, в різних зонах впливають індентором, здійснюючи в кожній зоні серію вимірів. Визначають розподілу значень мікротвердості в кожній із зон, з яких визначають мінімальне значення мікротвердості, яке приймається як базовий мінімальне значення для даного металу. Потім аналогічно виконують заміри мікротвердості на аналізованому ділянці досліджуваної конструкції з того ж металу, за результатами вимірювань визначають розподіл значень мікротвердості, яке порівнюють з отриманим базовим мінімальним значенням мікротвердості. Більш низькі значення мікротвердості в металі досліджуваної конструкції у порівнянні з базовим мінімальним значенням мікротвердості свідченням� процесу старіння. Технічний результат: підвищення ефективності оцінки і прогнозування експлуатаційної надійності конструкцій. 2 іл.

Спосіб визначення пластичних характеристик плівок багатокомпонентних аморфно-нанокристалічних металевих сплавів

Винахід відноситься до галузі дослідження фізичних властивостей металів і сплавів, а саме до аналізу пластичних властивостей тонких плівок аморфно-нанокристалічних багатокомпонентних металевих сплавів (АНКМС) після їх переходу з одного стану в інший в результаті термічної обробки. Сутність: здійснюють термічну обробку зразків в заданому температурному інтервалі і їх подальше охолодження, кріплення їх на металевій підкладці, покритої з боку зразка полімерним композитним матеріалом, микроиндентирование зразків чотиригранної пірамідкою з навантаженням, швидкістю і часом впливу на зразок до появи тріщин у вигляді фігур, близьких до вкладених квадратах, і розрахунок коефіцієнта пластичності досліджуваного зразка плівки. Додатково визначають середню відстань та мінімальне середнє відстань між сусідніми тріщинами відповідних сторін квадратів, а коефіцієнт пластичності знаходять з виразу ε=(d-h)/h. Технічний результат: підвищення точності розрахунків коефіцієнта пластичності. 3 іл.

Спосіб визначення модуля пружності матеріалу покриття на виробі

Винахід відноситься до вимірювальної техніки для визначення модуля пружності матеріалу тонких покриттів на виробі

Спосіб визначення пластичної твердості матеріалу зразка

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використано, зокрема, для визначення пластичної твердості матеріалів

Спосіб оцінки ступеня зміцнення поверхневого шару твердих матеріалів

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використане для експрес-визначення фізико-механічних властивостей твердих матеріалів, зокрема для оцінки ступеня зміцнення поверхневого шару деталей після захисно-зміцнюючої обробки

Спосіб визначення співвідношення фаз в сталі

Винахід відноситься до галузі металознавства, зокрема до способів визначення співвідношення фаз у ферито-перлітних сталей

Спосіб визначення механічних характеристик матеріалів

Винахід відноситься до області вимірів і, зокрема, призначене для використання при дослідженні механічних характеристик матеріалів

Спосіб і пристрій для визначення ступеня твердості напівтвердих матеріалів

Винахід відноситься до способу і пристрою для визначення ступеня твердості напівтвердих матеріалів, зокрема дорожніх покриттів, таких як асфальт, або мастильних речовин

Спосіб вимірювання мікротвердості прозорих матеріалів

Винахід відноситься до галузі вимірювальної техніки і способів оцінки мікротвердості прозорих матеріалів

Спосіб вимірювання розмірів круглого лісу

Винахід відноситься до заготівлі, обробці і транспортуванні лісоматеріалів і може бути використане для визначення обсягів круглого лісу. Згідно способу виробляють фотозйомку торців штабеля колод цифровим пристроєм. На основі отриманого зображення будують модель штабеля колод. На зображенні розпізнають контури торців всіх колод. З розпізнаних контурів торців вибирають шаблонний об'єкт з відомими розмірами і порівнюють відомі розміри торця шаблонного колоди і розміри отриманого зображення торця цього колоди. На підставі отриманих даних обчислюють калібрувальні коефіцієнти, з урахуванням яких знаходять площа торців всіх колод. Далі визначають орієнтацію кожного колоди в штабелі зіставленням отриманих розмірів торців колод, відповідних комлю і вершині. З урахуванням довжини штабеля розраховують обсяг кожної колоди і шляхом підсумовування обсягів всіх колод визначають кубатуру всього штабеля. Технічний результат - підвищення точності результатів вимірювання. 8 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб виявлення параметрів локального пожежі

Винахід відноситься до галузі дослідження матеріалів будівельних конструкцій будівлі з допомогою теплових коштів. Спосіб виявлення параметрів локального пожежі включає проведення технічного огляду будівельних конструкцій дерев'яного перекриття будівлі, що піддавалися дії термічного градієнта в умовах локального пожежі; виявлення схеми вогневого впливу на складові елементи перекриття; встановлення породи і сорти будівельної деревини, показників її щільності і вологості в природному стані, масивності елементів дерев'яного перекриття, знаходження нормативного опору будівельної деревини на вигин і швидкості її вигорання, який відрізняється тим, що технічний огляд дерев'яного перекриття будівлі доповнюють інструментальними вимірами геометричних розмірів площі горіння, призначають контрольну клітинку перекриття в осередку пожежі, вимірюють площу поперечного перерізу отворів осередку перекриття, обчислюють показник проемности осередку перекриття; визначають товщину шару обвуглювання поперечного перерізу елементів дерев'яного перекриття; обчислюють величину горючого завантаження, масову швидкість вигоряння будівельної соснової древесьность локального пожежі і максимальну температуру локального пожежі, які обчислюють з заданих співвідношень. Досягається отримання достовірної оцінки основних параметрів руйнівності минулого пожежі, а також зниження трудомісткості та скорочення термінів проведення технічного огляду термоповрежденних елементів дерев'яного перекриття будівлі. 1 з.п. ф-ли, 4 іл., 1 пр.

Спосіб автоматичного вимірювання об'єму пучка лісоматеріалів

Винахід може бути використано для автоматичного вимірювання об'єму пучка лісоматеріалів, що знаходиться на рухомому об'єкті. У способі рухомий об'єкт пропускають через вимірювальний пристрій - вимірювальну рамку, оснащену лазерними сканерами, які визначають зовнішній контур пучка, його довжину і сумарну площу торців лісоматеріалів. Отримані дані передають у комп'ютер з програмним забезпеченням. Після обробки дані заносять в картку разом з відеоінформацією про вимірюваному об'єкті і мобільного телефонного зв'язку передають на центральну базу обліку даних. Вимірювання обсягу пучка лісоматеріалів можуть проводитися в будь-яку погоду і в будь-який час доби. Технічний результат - спрощення вимірювання об'єму пучка лісоматеріалів незалежно від їх виду, в тому числі за рахунок вимірювання сумарної площі торців за допомогою сканера. 1 іл.

Спосіб визначення лігніну

Винахід відноситься до способів визначення вмісту лігніну Класона. Спосіб визначення лігніну полягає в тому, що до лигноцеллюлозному матеріалу додають водно-диоксановий розчин, отриманий змішуванням концентрованої азотної кислоти та 1,4-діоксану у співвідношенні 1:4 (за обсягом), реакційну суміш нагрівають на киплячій водяній бані протягом 15 хвилин, потім додають 2 М розчин гідроксиду натрію, об'єм реакційної суміші доводять дистильованою водою і фільтрують, вимірюють оптичну щільність фільтрату при 440 нм, і за величиною оптичної щільності судять про вміст лігніну в целюлозний напівфабрикаті. Винахід полягає у спрощення та прискорення виконання аналізу. 2 табл., 24 пр.

Пристрій для визначення сдвиговой міцності рослинних матеріалів

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використане для визначення міцності рослинних матеріалів (соломи, зерен злаків, відходів деревини та ін) в умовах зсуву з метою обґрунтованого розрахунку і конструювання подрібнюючого обладнання. Пристрій містить робочі органи, нагружающее пристрій з вимірювачем зусилля зсуву. Робочі органи виконані у вигляді зовнішнього нерухомого та внутрішнього рухомого циліндрів, з'єднаних між собою по посадці з зазором і мають співвісні радіальні отвори одного діаметру для розміщення випробовуваних зразків. Діаметр перерізів досліджуваних зразків відповідає діаметру співвісних радіальних отворів, а їх довжина - сумарною товщині стінок зовнішнього нерухомого та внутрішнього рухомого циліндрів, які в свою чергу забезпечені відповідно охоплює і охоплюваних вкладишами для фіксації випробовуваних зразків. Технічний результат: підвищення достовірності результатів визначення сдвиговой міцності. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.

Спосіб аналізу форми комля дерева

Винахід відноситься до дендрометрии при вивченні росту і розвитку комля дерев, переважно беріз, і може бути використане при фитоиндикации територій і розробці заходів щодо захисту земельних ділянок від водної ерозії, екологічних і кліматичних технологій, а також у дендроэкологическом моніторингу за розвитком овражной мережі і раціоналізації землекористування з урахуванням змін форми комля зростаючих, зокрема, березових дерев. Спосіб включає вибір пробної площі з обліковими деревами, вимірювання висоти крони і повної висоти всіх облікових дерев. Форму комля як симетричну геометричну фігуру враховують від поперечного перерізу комля на перетині з поверхню грунту до стандартної висоти 1,3 м. Проводять вимірювання периметрів комля не менше ніж у трьох поперечних перерізах комля кожного облікового дерева нижче кореневої шийки стовбура, а за виміряними даними, додатково з урахуванням периметрів кореневої шийки і перерізу стовбура на стандартній висоті 1,3 м, виявляють математичну закономірність симетричної форми комля за єдиною загальною формулою. За параметрами виявленої єдиної математичної закономірності форми комля виявляють рейтинг облікових дерев для оценкних дерев та їх комлей на параметри в загальному у вигляді математичного рівняння форми комля. Для оцінки якості місця зростання виділяють закономірності з хвильовими збуреннями з сильною тіснотою коррелятивной варіації для подальшого виділення лімітуючих факторів комля і самого облікового дерева. Спосіб забезпечує розширення функціональних можливостей аналізу форми комля дерев, насамперед беріз, які ростуть на рівній місцевості чи на схилі яру, а також підвищення точності вимірювань дерев нижче кореневої шийки, починаючи від стандартної висоти стовбура на висоті 1,3 м над кореневою шийкою дерева до поверхні грунту. 5 з.п. ф-ли, 14 іл., 8 табл., 1 пр.

Спосіб аналізу відносного збігу комбля берези на схилі яру

Винахід відноситься до дендрометрии при вивченні відносного збігу комля в ході росту і розвитку дерев, переважно беріз, і може бути використане при фитоиндикации якості територій і розробці заходів щодо захисту земельних ділянок від водної ерозії, а також у дендроэкологическом моніторингу за розвитком овражной мережі з урахуванням змін відносної форми комля зростаючих березових дерев. Спосіб аналізу відносного збігу комля в ході росту та розвитку берези, виростає на схилі яру, характеризується тим, що впоперек яру вибирають пробну площу з деревами, потім вибирають на пробній площі облікові дерева, вимірюють висоту крони і повну висоту облікових дерев. У кожного облікового дерева на стандартній висоті 1,3 м вимірюють діаметр і одночасно периметр поперечного перерізу стовбура. Комель дерева приймають у вигляді симетричної геометричної фігури, розташованої уздовж вертикальної осі стовбура облікового дерева. Висоту комля у кожного облікового дерева вимірюють від поперечного перерізу комля на кореневій шийці до точки перетину вертикальної осі з поверхнею грунту. Потім від цієї точки до периферії комля на нижній стороні по схилу вимірюють пдерева додатково вимірюють максимальну висоту комля стовбура від кореневої шийки до поверхні грунту на нижній стороні по схилу біля комля. По безлічі виміряних беріз виконують розрахунки відносних показників у вигляді коефіцієнта форми поперечного перерізу стовбура дерева на стандартній висоті 1,3 м, відносного збігу поперечного перерізу стовбура дерева від кореневої шийки до стандартної висоти 1,3 м, відносного збігу комля дерева від перерізу на висоті комля до стандартної висоти над кореневою шийкою дерева. Потім статистичним моделюванням виявляють зв'язок між параметрами відносного збігу комля беріз, які ростуть на схилі яру, щодо поперечного перерізу на стандартній висоті і кута схилу. Спосіб забезпечує розширення функціональних можливостей аналізу за відносним втікаю комлевої частини дерев, які ростуть на схилі яру або пагорба, а також підвищення точності вимірювань берези нижче кореневої шийки, починаючи від стандартної висоти стовбура на висоті 1,3 м над кореневою шийкою дерева до поверхні схилу яру або пагорба. 5 з.п. ф-ли, 12 іл., 11 табл., 1 пр.

Спосіб ультразвукового випробування технічної деревини

Винахід відноситься до способу ультразвукового випробування технічної деревини у вигляді чураков, наприклад спеціальних сортиментів у вигляді резонансних чураков, і може бути використане при сертифікації деревини в умовах лісозаготівель, лісового господарства та деревообробки при контролі якості чураков при різних умовах їх зберігання, а також в інженерної екології при оцінці екологічної якості території значень швидкості ультразвуку деревини чураков, заготовлених на даній території. Спосіб включає зберігання технічної деревини у вигляді чураков з природною сушкою в штабелях до досягнення стійкої вологості, нанесення на торці чурака радіальних ліній з мітками, встановлення датчиків ультразвукового приладу відносно міток на торці, вимірювання ультразвукових параметрів деревини вздовж чурака по мітках. Безпосередньо в штабелі на торці випробуваного чурака додатково до радіальних ліній з мітками наносять по дві лінії у вигляді концентричних окружностей, що відзначають присердцевинную, спелодревесную і заболонную зони. Щодо приблизно симетричних міток на торцях чурака встановлюють датчики ультразвукового приладу. Після проведення вимір�ет спрощення процесу і зниження трудомісткості ультразвукового випробування і сертифікації технічної деревини у вигляді чураков і короткомірних спецсортиментов в штабелі, а також розширення функціональних можливостей методу ультразвукового випробування на заболонної і спелодревесной зонах перерізу круглих лісоматеріалів. 4 з.п. ф-ли, 3 іл., 3 табл., 1 пр.

Пристрій для фіксації зразка при дендроакустических випробуваннях з раннього виявлення резонансних властивостей деревини на корені

(57) Винахід відноситься до галузі лісової промисловості і призначене для раннього виявлення резонансних властивостей деревини на корені. Зразок зафіксований із зусиллям затягування 1,0 Нм через стрічку з гуми загального призначення твердістю в межах 50-60 умовних одиниць, прокладену в зоні контактів кулачків затиску, з технічним зазором 1,0 між кінцями стрічки 1,0-2,0 мм Заявлений спосіб дозволяє швидко і точно визначити резонансні властивості деревини. 4 іл., 2 табл., 1 пр.

Спосіб порівняльного випробування деревини

Винахід відноситься до лісової, деревообробної промисловості і може бути використане при сертифікації деревини на пні в умовах лісового господарства і лісозаготівель, а також при сертифікації деревини круглих і пиляних деревних матеріалів в умовах переробки деревної сировини і механічної обробки деревини. Спосіб здійснюють введенням порівняльних випробувань, хоча б на одній технологічній операції механічної обробки деревини, між ультразвуковим випробуванням на кернів і хоча б одним стандартним способом випробування на стандартних зразках, наприклад, на міцність деревини на зразках розмірами 20×20×30 мм, потім визначення значень перехідного коефіцієнта від акустичних показників кернів, витягнутих з зростаючого дерева або круглих і пиляних лісоматеріалів, що знаходяться в штабелі, до міцності деревини на стандартні, зразках, виготовлених з цих деревних заготовок, а потім застосування отриманих значень перехідного коефіцієнта на весь обсяг партії деревини, заготовленої з однієї лісосіки або лісового ділянки. Після взяття кернів виготовляють стандартні зразки, їх вимірюють ультразвуковим приладом, стандартні образц�ициенти між ультразвуковими показниками кернів і стандартних зразків, а також перехідні коефіцієнти між ультразвуковими показниками кернів і механічними показниками стандартних зразків. Досягається підвищення надійності випробувань і розширення функціональних можливостей. 1 м.п., 2 з.п. формули,1 прим., 3 іл.
Up!