ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МАТЕРИАЛА К УДАРУ
DEVICE FOR DETERMINATION OF IMPACT RESISTANCE OF MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для проведения испытаний по определению устойчивости разнообразных материалов и изделий (стекло, керамика, бетон, пластмасса и др.) к удару.
Известно приспособление для определения устойчивости материала к удару, содержащее станину, направляющую, ударный элемент с механизмом приведения его в движение [1].
Задача изобретения заключается в упрощении приспособления для определения устойчивости материала к удару.
Технический результат достигается тем, что в приспособлении для определения устойчивости материала к удару, содержащем станину, направляющую, ударный элемент с механизмом приведения его в движение, направляющая выполнена в виде трубы, продольно закрепленной на штативе с возможностью поворота, причем в полости трубы расположен ударный элемент, выполненный составным из наборных пластин и сменного бойка. Труба имеет разметку по длине в виде сквозных отверстий в ее стенке для установки в них переставного штифта. Труба снизу имеет винтовое соединение с гайкой, снабженной защитным кожухом и ручками для поворота. Механизм приведения ударного элемента в движение содержит поворотные блоки, трос, имеющий рукоятку на свободном конце.
На фиг. 1 изображено приспособление для определения устойчивости материала к удару, вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху на фрагмент фиг. 1 по А-А; на фиг. 3 изображено сечение фиг. 1 по В-В; на фиг. 4 изображен ударный элемент (без наборных пластин) со сменным бойком, вид сбоку; на фиг. 5 - вид на фиг. 4 снизу, по С; на фиг. 6-11 изображены варианты разнообразных сменных бойков; на фиг. 12 показано расположение переставного штифта в отверстиях в стенке трубы; на фиг. 13 показана схема определения массы ударного элемента с использованием динамометра.
Приспособление для определения устойчивости материала к удару (фиг. 1-3) содержит горизонтально расположенную станину 1 с вертикально закрепленным на ней штативом 2, имеющим круглое поперечное сечение. Станина может иметь разметку для укладывания образца 3 материала или изделия, например керамического кирпича. На штатив надета с возможностью поворота втулка 4. Втулка имеет элемент 5 крепления к штативу. К втулке кронштейнами 6 прикреплена вертикально направляющая 7, выполненная в виде трубы 8, имеющей разметку по длине, например, через 0,1 м, сквозными отверстиями 9 в ее стенке 10. Снизу на трубе выполнена винтовая резьба 11, образующая винтовое соединение с гайкой 12, снабженной защитным цилиндрической формы кожухом 13 и ручками 14 для поворота. Кожух предназначен для исключения выброса наружу частиц пыли и/или кусков образца материала или изделия, разрушаемого при ударе. В торцевой стенке 15 кожуха выполнены, по меньшей мере, один сетчатый фильтр 16 и одно застекленное окно 17. Снизу по краю боковой стенки 18 кожуха прикреплена эластичная обечайка 19, выполняющая функцию уплотнителя при касании с поверхностью станины.
В полости 20 трубы расположен ударный элемент 21, состоящий из подвешенного на тросе 22 штока 23 с опорной площадкой 24. Снизу к опорной площадке прикреплен, например, винтами 25 сменный боек 26. Сменный боек может иметь форму с многими точечными выступами (фиг. 1; 4 и 5), многими линейными выступами (фиг. 6). Возможны и другие формы сменного бойка, например, в виде конуса (фиг. 7), пирамиды (фиг. 8), клина (фиг. 9), полуцилиндра (фиг. 10), половины шара (фиг. 11). Сверху на опорную площадку укладывают одна на другую круглые с выемкой под шток наборные пластины 27, имеющие одинаковые или разные массы, например 0,25 кг, 0,5 кг, 1,0 кг, 2,0 кг. Между наборными пластинами могут быть уложены эластичные прокладки (не показаны). Для удобства укладывания/съема наборных пластин в стенке трубы выполнен проем 28 с дверцей 29. Для временного удерживания ударного элемента на заданной высоте, например, 0,5 м от поверхности станины, в отверстия в стенке трубы может быть установлен переставной штифт 30 (фиг. 1 и 12).
Механизм 31 приведения ударного элемента в движение содержит поворотные на оси 32 блоки 33, охватываемые тросом с рукояткой 34 на свободном его конце. Ось установлена в верхней части втулки с опорой на шарик 35, лежащий на вогнутом (форма лунки) торце штатива. Ось в рабочем положении закреплена во втулке зажимом 36. Рукоятка выполнена разъемной с возможностью загрузки в ее полость 37 свинцовой (стальной, чугунной) дроби 38. Для улавливания движущейся вверх рукоятки при свободном падении ударного элемента, на втулке может быть закреплен подвижный хомут 39 с пружинным уловителем 40.
Для вывешивания массы ударного элемента с наборными пластинами может быть применен ручной динамометр D (фиг. 13).
Процесс изготовления приспособления для определения устойчивости материала к удару (фиг. 1-3) включает следующие операции.
1. Из чугуна изготавливают (отливают) станину 1, вертикально закрепляют на ней стальной штатив 2, имеющий лунку на свободном торце для размещения шарика 35. На станине делают разметку для укладывания образца 3 материала или изделия.
2. Из стали изготавливают втулку 4, имеющую элемент крепления 5, зажим 36. На втулку устанавливают подвижный хомут 39 с пружинным уловителем 40. Втулку надевают на штатив с возможностью поворота, например, на 360°.
3. Из стали (алюминия, латуни, пластмассы) изготавливают направляющую 7 в виде тонкостенной трубы 8 с винтовой резьбой 11, сквозными отверстиями 9 и проемом 28 с дверцей 29 в стенке 10.
4. Из стали изготавливают гайку 12, прикрепляют к ней ручки 14 и защитный кожух 13 (фиг. 1 и 2), имеющий на торцевой (горизонтальной) стенке 15 сетчатые (мелкая сетка, сито, ткань) фильтры 16, застекленное (небьющееся стекло) окно 17. Снизу на боковую стенку 18 кожуха прикрепляют (приклеивают) эластичную (резина, кожа) обечайку 19.
5. Гайку с ручками и кожухом свободно навинчивают на трубу. Трубу прикрепляют (приваривают, припаивают, приклеивают) к втулке на кронштейнах 6 так, чтобы она была продольно закреплена на штативе.
6. Из стали изготавливают ударный элемент 21, состоящий из штока 23, опорной площадки 24 с прикрепленным к ней винтами 25 сменным бойком 26 (фиг. 1; 4 и 5). Бойки (набор бойков) могут иметь различную форму (фиг. 6-11) для нанесения удара на образцы строительных материалов (горные породы, искусственные камни, пластмассы, стекло) и изделий. Для увеличения силы удара на опорную площадку укладывают наборные пластины 27. В качестве наборных пластин могут быть использованы, например, стандартные гири для напольных весов. Эластичные прокладки (не показаны) между наборными пластинами уменьшают шум. В отверстия в стенке трубы устанавливают переставной штифт 30. Назначение переставного штифта - удерживание ударного элемента на заданной высоте от поверхности станины.
7. Изготавливают механизм 31 приведения ударного элемента в движение, содержащий ось 32, блоки 33, трос 22. На один конец троса прикрепляют (привязывают, прицепляют) ударный элемент, а на другой конец - разъемную рукоятку 34, в полость 37 которой насыпают дробь 38. Ударный элемент опускают в трубу (с возможностью свободного движения вверх и вниз), ось устанавливают во втулку с опорой на шарик и закрепляют зажимом. Ударный элемент опускают в полость 20 трубы.
8. Изготавливают или берут, по меньшей мере, одну партию материала (не менее трех образцов в виде брусков, кубов, пластин). Возможно приготовление кускового материала одного вида и примерно (+10%) одинаковой массы.
Приспособление для определения устойчивости материала к удару устанавливают на ровную горизонтальную поверхность. Вывешивают массу ударного элемента с наборными пластинами с помощью ручного динамометра D, добавляя или убавляя количество дроби в рукоятке. Для увеличения или уменьшения числа наборных пластин на ударном элементе используют проем с дверцей, выполнный в стенке трубы. Динамометр снимают. Затем, вручную, подтягивая или опуская рукоятку, поднимают, находящийся в полости трубы, ударный элемент на заданную высоту (например, 0,5 м) от поверхности станины, и фиксируют его в этом положении с помощью перествного штифта, введенного горизонтально в сквозные отверстия в стенке трубы.
Поворачивая (вращая) гайку за прикрепленные к ней ручки, поднимают вверх кожух, устанавливают на станину образец материала или изделия, затем вращением ручек опускают кожух до соприкосновения эластичной обечайки с поверхностью станины. После чего, ударный элемент несколько приподнимают, удерживая рукоятку одной рукой, а другой рукой извлекают из отверстий в стенке трубы переставной штифт. Затем рукоятку отпускают, при этом ударный элемент в свободном падении наносит бойком удар по образцу материала или изделия. Сила удара может быть увеличена или уменьшена за счет перемещения ударного элемента по длине трубы на заданную высоту.
Результат удара (вмятины, сколы, трещины, разрушение образца) наблюдают через застекленное окно в кожухе. Частицы пыли, выделившиеся при ударе по образцу, задерживаются сетчатым фильтром, а разлетающиеся осколки остаются в кожухе. Для более детального рассмотрения деформированного или разрушенного образца и/или получения фотографических снимков кожух поднимают вверх, вращая гайку, отвинчивают элемент крепления и поворачивают втулку вместе с прикрепленной к ней трубой, вокруг штатива.
Результаты разрушения образцов материалов и изделий могут быть использованы для усовершенствования ударных элементов оборудования для дробления и измельчения строительного материала.
Приспособление для определения устойчивости материала к удару не сложно в изготовлении и применении. Предложенное приспособление расширяет ассортимент лабораторного оборудования для испытания строительных материалов и изделий.
Источники информации
1. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. - М.: Высшая школа, 1984. - С. 142-144.