CN103983391A

CN103983391A - 一种木材干缩力测试装置

Info

Publication number: CN103983391A
Application number: CN201410212215.XA
Authority: CN
Inventors: 王喜明; 安珍; 姚利宏; 郝中保; 刘建霞
Original assignee: Inner Mongolia Agricultural University
Current assignee: Inner Mongolia Agricultural University
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-08-13

Abstract

一种木材干缩力测试装置，包括不锈钢支架，不锈钢支架内设有干燥箱，干燥箱内设有底座，用于固定木材试件的夹具设于底座上，木材试件粘贴于夹具上，夹具两侧横贯干燥箱及支架设有螺纹杆，螺纹杆上设有拉力传感器，计算机经A/D转换器连接拉力传感器，所述螺纹杆将夹具和拉力传感器连接起来，所述拉力传感器的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与计算机的输入端连接；所述夹具由左夹具板，右夹具板组成，靠底座支撑，将木材试件固定于夹具上，其右夹具板通过螺纹杆固接于不锈钢支架，左夹具板通过螺纹杆与拉力传感器连接；所述拉力传感器右端的螺纹杆硬性连接于干燥箱内夹具的螺孔内，拉力传感器的左端通过螺纹杆固接于不锈钢支架。

Description

一种木材干缩力测试装置

技术领域

本发明涉及木材加工领域，特别涉及一种木材干缩力测试装置。

背景技术

木材的干缩是木材加工利用上的一大问题。木材纹理方向不同,干缩也有较大差异。木材纵缩很小,可以忽略不计；横缩很大,且存在弦、径向差异,而且弦向明显大于径向。木材干缩不均可导致干燥过程中的开裂、翘曲变形等缺陷。所以准确，快速测量干燥过程中木材的干缩对于提高木材科研水平和木材干燥生产质量，效率具有重要意义。因此了解木材的干缩性能及干缩规律,对研究木材干燥工艺,木材的合理加工和利用有很重要的意义。日本学者小林功(1998)，采用差动式位移传感器测量干燥过程中的木材干缩，并根据木材干缩速率来调节干燥条件；Hill(1986)利用置于侧边的传感器测量了板材在干燥过程中的宽度差异；Fuller(2000)利用安放于板材表面的位移传感器测出表层干缩，根据干缩速度变化设计窑干控制系统。此方面的研究国内很少见到，普遍采用的方法是干燥过程中定时从干燥箱中取出被测试件利用游标卡尺等测量其干缩性，这种方法太过繁琐，误差也很大。国内有学者把电阻应变计直接贴于木材表面来测量木材的弹性常数(龚蒙(1995)、邵卓平(2000)、李维桔(1983))。但是，在高温、高湿条件下直接贴应变计在湿木材表面来测量干燥过程中的木材干缩及弹性常数并非易事。

尽管以上方法在研究木材干缩性能中发挥了一定的作用，但也存在一些不足。国内学者将应变计直接贴于木材表面操作繁琐，测试进度、测试精度不够准确。电阻应变计式木材干缩传感器(专利号ZL200420026487.2涂登云)实现了干燥过程中木材干缩的连续在线测量。木材干燥过程中应力的检测装置(专利号CN101149370B东林)可直接、适时、连续测定伴随木材干燥过程中的收缩应力。他们在探索木材干缩性能方面的研究发挥了重要的作用。

申请号：CN200710144521.4，刘一星，師岡敏朗，程万里，韩广萍的专利名称为：木材干燥过程中应力的检测装置的专利提供了一种木材干燥过程中应力的检测装置，本发明的装置结构简单、安装容易；本发明的方法通过本发明装置中的夹具束缚木材试件在干燥过程中的收缩变形(保持试件的一定尺寸)，利用拉伸应力传感器来直接、适时、连续测定伴随木材干燥过程中的收缩应力，并解决了分层切片法、梳齿型法、瓦弯法等方法不能直接、适时连续测定的问题，以及不能定量直接测试和测试精度上很难得到保证的问题。

该发明的的检测方法是这样完成的：将木材试件固定在夹具上，对木材试件进行干燥处理，随着木材试件干燥过程的进行，木材试件开始收缩，当其收缩变形受到抑制时产生收缩应力，该收缩应力通过拉伸应力传感器的模拟信号输入到模数转换器转变为数字信号，最后输入到计算机中进行适时、连续测定木材试件干燥过程中的应力。该技术的缺点如下：

1：传感器及A/D转换器多数外国进口，成本高。

2：传感器和木材试件同时放在干燥箱内，传感器受热导致测试精度不够准确。

3：木材试件在可控温环境下，水分散失慢，传感器反应速度慢。

木材干缩是木材的一个典型特征，因其具有各向异性。木材制品在使用过程中由于发生了干缩而使木材发生开裂，其主要原理是木材在干缩过程中要产生一种干缩力，当此力大于木材的横纹极限抗拉强度时木材发生开裂变形。木材因树种，规格和形状的不同发生干缩的特性不同，产生的干缩力也不同，如果把木材的干缩力控制到木材横纹极限抗拉强度之下，木材即不会因为干缩而发生开裂。因此，研制一种能测试木材干缩力的方法和装置对于控制木材发生开裂意义重大。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种木材干缩力测试装置，本技术实现了快速，准确地测出木材使用过程中发生开裂变形时产生干缩力的大小；打破了以往必须将应变片或传感器一起置于干燥箱内的局限性，从而提高了测试的准确性，更快速的测试到干缩力的大小。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

进一步的，所述底座上设有滑轨，夹具通过滑轨与底座连接。

进一步的，所述拉力传感器的型号是TJL-1。

进一步的，所述A/D转换器的型号是TY5S。

进一步的，所示夹具内侧与木材试件粘贴面进行打磨粗糙处理。

进一步的，所示夹具采用钢制材料制成。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明将传感器设置在干燥箱外部且通过螺纹杆连接。并将干燥箱与不锈钢架一体化设计，本发明解决了现有技术不能准确，快速地测出木材使用过程中发生开裂变形时产生的干缩力的大小。本发明利用了木材使用过程中因水分散失而使其尺寸减小，在减小的同时对外部有一种作用力的力学性能。本发明通过使用一种拉力传感器，将木材尺寸减小产生的外部拉力作用于传感器上，从而通过测试此种力的大小确定木材干缩时产生的干缩力的大小。为了快速测试木材的干缩力，本发明将测试试件放在可控温的环境下，通过提高环境温度使木材试件快速地失去水分，减小尺寸，从而在较短的时间内使木材发生干缩，快速地测试出木材的干缩力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明结构俯视图。

图3为本发明带有滑轨的夹具结构示意图。

其中，1-木材试件，2-夹具，3-底座，4-干燥箱，5-拉力传感器，6-螺纹杆，7-不锈钢支架，8-A/D转换器，9-计算机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明方案做进一步详细描述：

如图1、2所示，一种木材干缩力测试装置，包括不锈钢支架7，不锈钢支架7内设有干燥箱4，干燥箱4内设有底座3，用于固定木材试件1的夹具2设于底座3上，木材试件1粘贴于夹具2上，夹具2两侧横贯干燥箱4及不锈钢支架7设有螺纹杆6，螺纹杆6上设有拉力传感器5，计算机9经A/D转换器8连接拉力传感器5，所述螺纹杆6将夹具2和拉力传感器5连接起来，所述拉力传感器5的输出端与A/D转换器8的输入端连接，A/D转换器8的输出端与计算机9的输入端连接；所述夹具2由左夹具板，右夹具板组成，靠底座3支撑，将木材试件1固定于夹具2上，其右夹具板通过螺纹杆6固接于不锈钢支架7，左夹具板通过螺纹杆6与拉力传感器5连接；所述拉力传感器5右端的螺纹杆6硬性连接于干燥箱4内夹具2的螺孔内，拉力传感器5的左端通过螺纹杆6固接于不锈钢支架7。

进一步的，如图3所示，所述底座3上设有滑轨，夹具2通过滑轨与底座3连接。

进一步的，所述拉力传感器5的型号是TJL-1。

进一步的，所述A/D转换器8的型号是TY5S。

进一步的，所示夹具2内侧与木材试件1粘贴面进行打磨粗糙处理。

进一步的，所示夹具2采用钢制材料制成。

本发明的工作原理为：通过干燥箱4在可控温的环境内，将木材试件1固定于夹具2上，对木材试件1进行干燥处理，随着木材试件1干燥过程的进行，木材试件1开始收缩，用螺纹杆6连接到外部环境中的拉力传感器5因其受到外部作用力产生的模拟信号输入到A/D转换器8转换为数字信号，最后输入到计算机9进行快速，准确地测试木材试件1干燥过程中产生的干缩力。

实施方案：

实施例一：结合图1说明本实施方案，本实施方案的装置由干燥箱4、夹具2(包括左夹具板和右夹具板)、拉力传感器5、A/D转换器8、计算机9组成；所述夹具2置于干燥箱4中，且与外部拉力传感器5的输入端硬连接，拉力传感器5的输出端与A/D转换8的输入端连接，A/D转换器8的输出端与计算机9的输入端连接。本实施方案中的拉力传感器的型号是TJL-1，由安徽蚌埠天光传感器公司制造；A/D转换器得型号是TY5S,由安徽蚌埠天光传感器公司制造。

实施例二：结合图1，图2，图3说明本实施方案，本实施方案的夹具2(包括左夹具板和右夹具板)置于底座3的两个轨道上，所述夹具的两端都有内螺孔，螺纹杆6一端深入到内螺孔，一端与干燥箱4硬链接；所述干燥箱4两端已打孔，所述螺纹杆6将粘有木材试件1的夹具2同传感器5硬性连接起来，此方案中的上述过程都在支架7上进行。

实施例三：结合图1、图2说明本实施方案，本实施方案的左夹具板(夹具2)与右夹具板(夹具2)的内侧面都经过打磨处理。这样做的目的是为了增加其表面的粗糙度，保证木材试件紧紧地粘贴在夹具上。其他构造及连接关系与实施方案一或二相同。

实施例四：结合图1、图2说明本实施方案，本方案中的夹具2由钢质材料制作，这样可保证夹具2的使用寿命。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明解决了现有技术不能准确，快速地测出木材使用过程中发生开裂变形时产生的干缩力的大小。本发明利用了木材使用过程中因水分散失而使其尺寸减小，在减小的同时对外部有一种作用力的力学性能。本发明通过使用一种拉力传感器，将木材尺寸减小产生的外部拉力作用于传感器上，从而通过测试此种力的大小确定木材干缩时产生的干缩力的大小。为了快速测试木材的干缩力，本发明将测试试件放在可控温的环境下，通过提高环境温度使木材试件快速地失去水分，减小尺寸，从而在较短的时间内使木材发生干缩，快速地测试出木材的干缩力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种木材干缩力测试装置，其特征在于，包括不锈钢支架，不锈钢支架内设有干燥箱，干燥箱内设有底座，用于固定木材试件的夹具设于底座上，木材试件粘贴于夹具上，夹具两侧横贯干燥箱及支架设有螺纹杆，螺纹杆上设有拉力传感器，计算机经A/D转换器连接拉力传感器，所述螺纹杆将夹具和拉力传感器连接起来，所述拉力传感器的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与计算机的输入端连接；所述夹具由左夹具板，右夹具板组成，靠底座支撑，将木材试件固定于夹具上，其右夹具板通过螺纹杆固接于不锈钢支架，左夹具板通过螺纹杆与拉力传感器连接；所述拉力传感器右端的螺纹杆硬性连接于干燥箱内夹具的螺孔内，拉力传感器的左端通过螺纹杆固接于不锈钢支架。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座上设有滑轨，夹具通过滑轨与底座连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉力传感器的型号是TJL-1。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述A/D转换器的型号是TY5S。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所示夹具内侧与木材试件粘贴面进行打磨粗糙处理。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所示夹具采用钢制材料制成。