Динамический измеритель твердости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСЭНЦНШдепеРЕСПУБЛИН 09 е (111 з(я)6 01 М 3/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 111596, кл. 601 М 3/48, 1 955.2, Авторское свидетельство СССРЮ 932370, кл. Ь 01 М 3/48, 1980(54) (57) ДИНАМИЧЕЖИВ ИЗМЕРИТЕЛЬТВЕРДОСТИ, содерР.ащийкорпус, расположенный вынем боек, установленныена последнем индентор и вибродатчик,взаимодействукщие с бойком упругийэлемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которогосоединен с выходом внбродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемьФ аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикаторо т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединеннньеки взаимодействукщим;.с упругим. элементом первьм датчиком силы, грузом массой, равной сумка масс бойка, индентора и вибродатчика, вторьм датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленньм на корпусе, последовательно соединенныеки инвертирукщим усилите" лем, вход которого соединен с выходом первого. датчика силы, сумматором и.элементом памяти, выход которого соединен с управлякщнм входом управ"Е ляемого аттенюатора, второй вход сумматора соединен с выходом второго датчика силы, а второй вход элемента памяти - со стопором.Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов.Известен прибор для определениятвердости металлических изделий, 5содержащий наконемник, внедряемыйс помощью подпружиненного ударника, в исследуемый материал, и снабженныйстрелочным индикатором,для измеренияглубины внедрения индентора Г 1, 10Недостатком данного прибора является низкая точность, связанная сизменением жесткости пружины, с ошибками определения глубины внедрениястрелочным индикатором и внешнимиФакторами (температурой, влажностьюи теде 3Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является динамическийизмеритель твердости, содержащийкорпус, расположениый в нем боек,установленные на последнем индентори вибродатчик, взаимодействующиес бойком упругий элемент и стопор,последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом нибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор,усилитель постоянного тока и индикатор 2.30Погрешности измерений изнестньм,прибором связаны с изменениями скорости бойка, которая зависит от ориентации его в пространстве, а такжеот изменений параметров упругого 35элемента,Бель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что динамический измеритель 40твердости, содержащий корпус, расположенный в нем боек, установленныена последнем иидентор и вибродатчик,взаимодействующие с бойком упругийэлемент и стопор, последовательно 45соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор, снабженпоследовательно соединенными взаимодействукщим с упругим элементом первым датчиком силы, грузом массой,равной сумме масс бойка, индентораи вибродатчика,.вторым датчикомсилы и регулятором сжатия упругогоэлемента, закрепленньм на корпусе,последовательно соединенньми иннертирующим усилителем, вход которогосоединен с выходом перного датчикасилы, сумматором и элементом памяти, бОвыход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора,второй вход сумматора соединвн с выходом второго датчика силы, а второйвход элемента памяти - со стопором.65 На чертеже представлена схема динамического измерителя твердости. Измеритель содержит механическую головку, состоящую из корпуса 1, н котором установлен боек 2, имекщий возможность перемещаться и соединенный с упругим элементом 3, другой конец которого соединен с последовательно соединенными первым датчиком 4 силы, грузом 5, вторьм датчиком б силы и регулятором 7 сжатия упругого элемента 3, присоединенньм к корпусу 1. На корпусе 1 также установлен стопор 8, а на бойке 2 индентор 9 и датчик 10;ускорения, подключенный к последовательно соединенньм аттенюатору 11, усилителю 12, пиковому детектору 13, электрически управляемому аттенюатору 14, усилителю 15 поСтоянного тока и индикатору 16. Датчик 4 силы соединен через инвертирукщий усилитель 17 с сумматором 18, второй вход которого соединен со нторьм датчиком б силы, а выход через элемент 19 памя,ти - с управляющим нходом управляеМого аттенюатора 14.1Динамический измеритель твердости работает следующим образом.Боек 2 перемещают н верхнее положение так, чтобы он удерживался стопором 8. Упругий элемент 3 при этом сжат силой Г и напряжение. на выходе первого датчика 4 силы равно О= КГ, где К - нозффициент преобразования датчика.Второй датчик б силы сжат силойГ,= тайсон ,2 1где п - масса груза 5, равная суммарной массе бойка 2, индентора 9 и датчика 10;с - угол между нертикалью.и продольной осью измерителя;ускорение свободного падения.Йапря;кение на выходе второго датчика соответственно:О,: К Г - го( соз Ы, )Коэффициент передачи инвертирующего усилителя 17 выбирают равньмминус 2. ри этом ОЗ=гКР,а О: О + О:.-К(Р+всоню). Напряже-ние 04 йостЬает "на элж ент 19памяти, на ныходе которого формируется квазипостоянное напряжение 0равное величине напряжения О 4 вмомент начала разгона бойка 2 силой,равной Г+всозЫ . Для этого элемент19 памяти выполняет выборку напряжения 0 в момент освобождения стопора 8 при сбрасывании бойка 2. Боек2 разгоняется, и индентор 9 внедряется в испытуемый материал 20.Так как сила Г изменяется приизменении параметров упругого элемента 3, а член ФфсОэФ зависит от ориентации прибора в пространстве, тоФ1059484 Составитель Е.Михайловедактор Т.Мермелштейн ТехредЖ.Кастелевич Кор А.Понх 22/49 ВНИИПИ Госуд по делам 3035,Москва, Тираж 873арственного комиизобретенийи отЖ-Э 5, Раушская н каэ исно ета СССРрытийб., д.4/5 илиал ППППатентф , г.ужгород, ул.Проектная,4 скорость бойка изменяется в некоторых. пределах. Однако напряжение Опоступает на управлякщий вход управляемого аттенюатора 14, изменяя его коэффициент передачи так, что нестабильность скорости компенсируется.При ударе индентора 9 о поверхности материала 20 происходит торможение индентора. Напряжение 0 ь, пропорциональное ускорению торможения, поступает через аттенюатор 11 и 10 усилитель 12 на пиковый детектор 13, на выходе которого формируется ква. зипостоянное напряжение 0, поступакцее через управляемый аттенюатор14 и усилитель 15 постоянного тока15 на индикатор 16. Таким образом, показания индикатора 16 однозначно ойределяет твердость исследуемого материала 20Использование новых элементов и связей позволяет существенно позы" сить точность измерений предлагаемого измерителя, исключив влияние изменения силы сжатия упругого элемента и силы тяжести при изменении ориентации грибора в пространстве.