Устройство для определения коэффициента восстановления материалов

Предлагаемая полезная модель относится к многим видам обрабатывающей промышленности, таких как: машиностроение, производство металлов, полимеров, строительных материалов, переработка нефти, газа, химических продуктов в качестве лабораторной установки для контроля качества производства.
Устройства, которые взяты для сравнения характеристик данной модели и приведенные ниже выполняют свои функции, но используют много параметров для получения результата. В отличие от них, в данной полезной модели единственным параметром для определения результата является время. Также данная установка отличается тем, что измеряется характеристика материалов при прямом центральном ударе новым методом. Известны подобные устройства, предназначенные для определения коэффициента восстановления:
- авт. свид. 1193513, опубл. 23.11.1985 г. бюл. №43,
- полезная модель к патенту 117631, опубл. 27.06.2012 бюл. №18,
- авт. свид. 763740, опубл. 15.09.1980 г. бюл. №34.
В изобретении, описанном в авт. свид. 763740 описан прибор, состоящий из множества сложных устройств, таких как: фотоэлектрическое устройство, линзы, фотоприемник, направляющих в виде струн, осциллографов и т.д. Это делает прибор сложным в обращении и ненадежным. Также, требуется обработка показаний осциллографа, что увеличивает время процесса.
В полезной модели к патенту 117631 груз совершает колебательные движения после удара. Недостатком является использование градуированной шкалы, определяющей начальную высоту груза и высоту отскока, так как ее показания должны фиксироваться дополнительным прибором. То есть, опять нужна обработка результатов.
В изобретении, описанном в авт. свид. 1193513 установка приводит  образец в движение по окружности с помощью вращения рычага. Затем образец ударяется о покоящийся боек, заставляя последний отскакивать. Далее измеряется скорость отскока бойка с помощью пятна на пластине-эталоне, при ударе об нее. По величине этой скорости и диаметре пятна на пластике-эталоне вычисляют коэффициент восстановления по специальной формуле.
Недостатком такого устройства является множество механических элементов в качестве посредников, что увеличивает возможность погрешности измерения, так как поверхности тел не идеальны. Также здесь необходима процедура измерений диаметра пятна, что делает работу дольше. Наиболее близкими по технической сути являются прибор (авт. свид. 763740).
Предлагаемое устройство определяет время подскока падающего шарика на фиксированную высоту после удара о горизонтальную поверхность, и далее по известной формуле (1) уже определяется коэффициент восстановления.
Схема устройства приведена на фиг 1. Его конструкция представляет собой корпус (1) в виде короба, в котором с подвижной крышки (8) вертикально падает тело (2) (образец в форме шарика из какого-либо материала) из состояния покоя. Подвижная пластина (3) в данный момент смещена с центрального положения по горизонтальным направляющим (4). Далее тело (2) ударяется о горизонтальную платформу (6), на которой находится датчик удара (5), и который включает таймер (7). В этот момент пластина (3) резко смещается в центр, перекрывая путь телу (2). После отскока на определенной высоте тело (2) ударяется о пластину (3). На этой пластине также находится датчик удара (5'), который отключает таймер (7). В результате мы получаем время полета шарика т после отскока до фиксированной высоты h (высота от платформы до подвижной пластины). Зная высоту подъема шарика h за время т и высоту падения шарика Н, коэффициент восстановления при прямом ударе двух тел, изготовленных из разных материалов, можно определить по формуле:
где h - фиксированная высота подъема шарика после удара;
τ - время подъема шарика до высоты h;
Н - высота падения шарика;
g - ускорение свободного падения.
На схеме устройства (фиг. 1) шарик (2) изображен в трех характерных положениях:
- перед падением, находится сверху на крышке (8) (обозначен 2а);
- при ударе о платформу (6), упав с крышки (8), (обозначен 2б);
- при ударе о подвижную пластину (3) после отскока от платформы (6) (обозначен 2в).
Также крышка (8) изображена сплошной линией в закрытом положении и прерывистой линией в открытом. Подвижная пластина (3) тоже показана сплошной линией в открытом положении и прерывистой в закрытом. Результаты вычисления можно свести в таблицу для разного показателя времени и массы шарика (образца).
При необходимости высоту установки пластины (3), в которую ударяется шарик после отскока о неподвижную платформу (6) можно регулировать, меняя высоту расположения направляющих (4).
Для осуществления управления таймером (7) через сигналы с датчиков (5) и (51) необходимо разработать электрическую схему. Кроме этого, нужно подобрать конструкцию механизма для резкого выдвижения пластины (3) по направляющим. Для механизма крышки (8) также нужно подобрать конструкцию привода.
Материал конструкции корпуса должен быть прочным, но не тяжелым, чтобы иметь возможность для транспортировки. Может быть выполнен из прочного полимерного материала.
Предлагаемая полезная модель позволит значительно повысить эффективность и скорость определения коэффициента восстановления материалов при прямом центральном ударе.