CZ29536U1

CZ29536U1 - Creep testing apparatus for long-term load of wood in bend

Info

Publication number: CZ29536U1
Application number: CZ2016-32177U
Authority: CZ
Inventors: Vlastimil Borůvka; Tomáš Holeček
Original assignee: Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-06-14

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se zabývá Creepovým zkušebním zařízením pro dlouhodobé zatížení dřeva, případně DKM (dřevních kompozitních materiálů), v ohybu, při kterém se měří průhyb, na základě jehož vyhodnocení s použitím například Teologických modelů se stanovují příslušné Teologické parametry tečení materiálu (modulů pružnosti, koeficientů viskozity, relaxačního času, atd.).The technical solution deals with Creep test equipment for long-term loading of wood or DKM (wood composite materials) in bending, during which deflection is measured, on the basis of which evaluation using for example theological models determine appropriate theological parameters of creep of material viscosity, relaxation time, etc.).

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Existují podobná zařízení pro výše uvedené experimenty, ať už jedno-páková nebo dvoj-páková. Předmětné zařízení i s příslušenstvím je ale jako celek jedinečné a není kopií žádného existujícího.There are similar devices for the above experiments, whether single-lever or double-lever. However, the device and its accessories are unique as a whole and not a copy of any existing one.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Každé zařízení je samostatná jednotka, která na základě závaží a pákového mechanizmu vyvozuje zatěžovací sílu, která ve dvou bodech působí na testovaný materiál. Zařízení se skládá ze třech základních částí a to z creepové jednotky (upínacího a zatěžovacího systému), snímače deformace (lineárního potenciometru) a záznamového zařízení s příslušenstvím.Each device is a separate unit which, on the basis of the weight and the lever mechanism, exerts a load force that acts on the test material at two points. The device consists of three basic parts: creep unit (clamping and loading system), deformation sensor (linear potentiometer) and recording equipment with accessories.

Creepová jednotkaCreep unit

Jednotka je zhotovena z hlavního rámu obdélníkového tvaru, který je svařen z jeklu o průměru 30 x 30 mm. Ke spodní části hlavního rámu je přivařen držák hlavní páky kuželovitého tvaru, přičemž rameno hlavní páky je spojeno s držákem hlavní páky čepem, na kterém se může otáčet. Hlavní páka obdélníkového tvaru z jeklu o průřezu 60 x 40 mm je umístěna nastojato, přičemž její délka od středu otáčení k závaží je 1 000 mm a na druhou stranu ramene je vzdálenost 100 mm. Hlavní páka je zakončena závitovou tyčí, na které je umístěno protizávaží kulatého tvaru, které slouží k vyvážení pákového mechanizmu tak, aby se eliminovala síla vyvinutá vlastní tíhou pákového mechanizmu. Na hlavní páce jsou umístěny dva vertikální třmeny ve vzdálenosti 100 mm od čepu držáku hlavní páky, které přes čepy třmenů na hlavní páce přenášejí sílu vyvinutou závažím uloženým na držáku závaží na dělící rameno, které dělí vyvinutou sílu na dvě stejně velké síly. Na dělícím rameni jsou dva posuvné třmeny se šrouby zajišťující aretaci, které převádějí sílu na zatěžovaný materiál. Posuvné třmeny zajistí zatěžování v požadované navolené vzdálenosti. Na vrchní straně hlavního rámu jsou dvě volně posuvné podpěry, které se dají zajistit šrouby zajišťující aretaci. Posuvné podpěry jsou tvořeny podpěrnými válci z obou stran uloženými v pouzdrech s ložisky tak, aby byl zajištěn volný prokluz zkušebních vzorků během zatěžování.The unit is made of a rectangular main frame welded from a 30 x 30 mm diameter needle. A conical-shaped main lever holder is welded to the bottom of the main frame, the main lever arm being connected to the main lever holder by a pivot on which it can rotate. The rectangular main lever of a 60 x 40 mm needle is positioned upright, with a length of 1000 mm from the center of rotation to the weight and a distance of 100 mm to the other side of the arm. The main lever is terminated by a threaded rod on which a counterweight of round shape is placed, which serves to balance the lever mechanism so as to eliminate the force exerted by the weight of the lever mechanism itself. Two vertical callipers are located on the main lever at a distance of 100 mm from the pin of the main lever bracket, which transmit the force exerted by the weight on the weight bracket to the dividing arm, which divides the developed force into two equally large forces. There are two sliding calipers with locking screws on the dividing arm that convert the force into the loaded material. Sliding calipers ensure loading at the required selected distance. On the upper side of the main frame there are two freely movable supports, which can be secured with the locking screws. The slide supports consist of support rollers on both sides mounted in bearings with bearings so as to ensure free slip of the test specimens during loading.

Snímače deformace a záznamové zařízeníDeformation sensors and recording equipment

Snímač, tj. potenciometr je přichycen k hlavnímu rámu creepové jednotky pomocí držáku, který se dá pevně přitáhnout k hlavnímu rámu šrouby zajišťující aretaci tak, aby nedocházelo k posunu během měření. Samotný potenciometr je uchycen k držáku dvěma originálními svorkami, které jsou součástí potenciometru.The sensor, ie the potentiometer, is attached to the creep unit main frame by means of a bracket that can be firmly attached to the main frame by locking screws to prevent displacement during measurement. The potentiometer itself is attached to the holder by two original terminals, which are part of the potentiometer.

Při samotném měření vyjíždí ze spodní strany potenciometru měřící hlava a z jeho horní strany je vývod pro kulatý stíněný kabel, který přenáší změnu průhybu zkušebního materiálu do měřící USB karty s vlastním napájením a z ní pomocí USB kabelu do počítače, kde se data zapisují zároveň s daty pořízených z vedlejších snímačů. Jedná o vlhkostní a teplotní senzor s ethemetovým rozhraním a vlastním napájením, které měří během pokusu teplotu a relativní vlhkost vzduchu v prostředí zkušební místnosti, dále samotný potenciometr pracuje na principu měření elektrického odporu a USB karta snímané údaje převádí na průhyb v mm.During the measurement, the measuring head comes from the bottom of the potentiometer and there is a round shielded cable outlet at the top of the potentiometer, which transmits the change of the deflection of the test material to the self-powered measuring USB card. from secondary sensors. It is a humidity and temperature sensor with an ethemet interface and its own power supply, which measures the temperature and relative humidity in the test room environment, the potentiometer itself works on the principle of measuring electrical resistance and the USB card converts the readings to mm.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1 - tři základní pohledy na hlavní creepovou jednotkuGiant. 1 - Three basic views of the main creep unit

-1 CZ 29536 Ul-1 CZ 29536 Ul

Obr. 2 - detail podpěrných válcůGiant. 2 - detail of the support rollers

Obr. 3 - detail držáku potenciometruGiant. 3 - detail of the potentiometer holder

Obr. 4 - detail třmenu převádějícího zatížení na materiál Obr. 5 - schéma zapojení od potenciometru k PC Příklad uskutečnění technického řešeníGiant. 4 shows a detail of the load-carrying yoke; FIG. 5 - wiring diagram from potentiometer to PC Example of technical solution

Creepová jednotka je zhotovena z hlavního rámu 1 obdélníkového tvaru, který je svařen z jeklu o průměru 30 x 30 mm, přičemž ke spodní části hlavního rámu 1 je přivařen držák 3 hlavní páky kuželovitého tvaru a rameno hlavní páky 2 je spojeno s držákem hlavní páky čepem 14, na kterém se může otáčet. Dále je creepová jednotka tvořena hlavní pákou 2 obdélníkového tvaru z jeklu o průřezu 60 x 40 mm, která je umístěna nastojato, přičemž její délka od středu otáčení k závaží jel 000 mm a na druhou stranu ramene je vzdálenost 100 mm. Hlavní páka 2 je zakončena závitovou tyčí, na které je umístěno protizávaží 4 kulatého tvaru, které slouží k vyvážení pákového mechanizmu, přičemž na hlavní páce 2 jsou umístěny dva vertikální třmeny 15 ve vzdálenosti 100 mm od čepu 14 držáku 3 hlavní páky, které přes čepy 16 třmenů na hlavní páce 2 přenášejí sílu vyvinutou závažím uloženým na držáku 5 závaží na dělící rameno 6, které dělí vyvinutou sílu na dvě stejně velké síly. Na dělícím rameni 6 jsou dva posuvné třmeny 7 se šrouby 13 zajišťujícími aretaci, které převádějí sílu na zatěžovaný materiál, přičemž posuvné třmeny 7 zajistí zatěžování v požadované navolené vzdálenosti. Na vrchní straně hlavního rámu 1 jsou dvě volně posuvné podpěry 10, které se dají zajistit šrouby 13 zajišťujícími aretaci. Posuvné podpěry 10 jsou tvořeny podpěrnými válci z obou stran uloženými v pouzdrech s ložisky 12 tak, aby byl zajištěn volný prokluz zkušebních vzorků během zatěžování.The creep unit is made of a rectangular main frame 1, welded from a 30 x 30 mm diameter yoke, with a cone-shaped main lever holder 3 welded to the lower part of the main frame 1 and the main lever arm 2 connected to the main lever holder by a pin 14, on which it can rotate. Further, the creep unit is formed by a main lever 2 of rectangular shape of a 60 x 40 mm cross-section, which is positioned upright, its length from the center of rotation to the weight ranging 000 mm and the other side of the arm being 100 mm. The main lever 2 is terminated by a threaded rod on which a counterweight 4 of a round shape is placed which serves to balance the lever mechanism, the main lever 2 having two vertical yokes 15 at a distance of 100 mm from the pin 14 of the main lever holder 3. The 16 calipers on the main lever 2 transmit the force exerted by the weight stored on the weight holder 5 to the dividing arm 6, which divides the exerted force into two equally large forces. On the dividing arm 6 there are two sliding calipers 7 with locking screws 13 which transfer the force to the material to be loaded, the sliding calipers 7 ensuring loading at a desired selected distance. On the upper side of the main frame 1 there are two freely displaceable supports 10, which can be secured by the screws 13 securing the locking. The displaceable supports 10 consist of support rollers on both sides housed in bearings with bearings 12 so as to ensure free slip of the test specimens during loading.

Snímač, tj. potenciometr 17 je přichycen k hlavnímu rámu 1 creepové jednotky pomocí držáku 11, který se dá pevně přitáhnout k hlavnímu rámu 1 šrouby 13 zajišťujícími aretaci tak, aby nedocházelo k posunu během měření, přičemž samotný potenciometr 17 je uchycen k držáku dvěma originálními svorkami, které jsou součástí potenciometru.The sensor, ie potentiometer 17, is attached to the creep unit main frame 1 by means of a bracket 11, which can be firmly tightened to the main frame 1 by locking screws 13 so as not to shift during measurement, the potentiometer 17 itself being attached to the bracket by two original terminals that are part of the potentiometer.

Při samotném měření vyjíždí ze spodní strany potenciometru 17 měřící hlava a z jeho horní strany je vývod pro kulatý stíněný kabel 18, který přenáší změnu průhybu zkušebního materiálu do měřící USB karty 19 s vlastním napájením 20 a z ní pomocí USB kabelu 21 do počítače 22, kde se data zapisují zároveň s daty pořízených z vedlejších snímačů 23. Jedná se o vlhkostní a teplotní senzor s ethemetovým rozhraním a vlastním napájením, které měří během pokusu teplotu a relativní vlhkost vzduchu v prostředí zkušební místnosti, dále samotný potenciometr 17 pracuje na principu měření elektrického odporu a USB karta 19 snímané údaje převádí na průhyb v mm.During the measurement, the measuring head 17 extends from the bottom side of the potentiometer 17 and from its upper side there is an outlet for round shielded cable 18 which transmits the change of deflection of the test material to the self-powered measuring USB card 19. the data are recorded together with the data taken from the secondary sensors 23. It is a humidity and temperature sensor with ethemet interface and its own power supply, which measures the temperature and relative humidity in the test room environment during the experiment, the potentiometer 17 works on electric resistance The USB card 19 converts the readings into mm deflection.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předmětné zařízení je objektivně realizovatelné a reprodukovatelné podle tohoto příkladu technického řešení.The present device is objectively feasible and reproducible according to this example of the technical solution.

Creepové zařízení slouží k dlouhodobému zatížení materiálu (dřeva, případně DKM) v ohybu, při kterém se měří deformace (průhyb), na základě jehož vyhodnocení s použitím například Teologických modelů se stanovují příslušné reologické parametry tečení materiálu (modulů pružnosti, koeficientů viskozity, relaxačního času, atd.), respektive podíly jednotlivých typů deformací. Stanovení Teologických konstant je důležité pro stanovení podmínek spolehlivosti dřevěných konstrukcí (mezní stav použitelnosti) a výpočet průhybu od účinku zatížení. Význam je samozřejmě možný i z hlediska uplatnění při technologickém zpracování dřeva (sušení dřeva, lisování dřeva a vláknitého koberce, tvarovém lisování a ohýbání dřeva), například stanovení relaxačního času má význam pro určení poměru jednotlivých složek deformace při lisování vláknitého nebo třískového koberce (proces tzv. „zpětného skoku“, což je projev okamžité pružné deformace).Creep device is used for long-term loading of material (wood or DKM) in bending, during which deformation (deflection) is measured, on the basis of which the rheological parameters of material creep (elastic moduli, viscosity coefficients, relaxation time) are determined. , etc.), respectively shares of individual types of deformations. Determination of Theological constants is important for determination of reliability conditions of timber structures (serviceability limit state) and calculation of deflection from load effect. The importance is of course also possible in terms of application in the technological processing of wood (wood drying, wood and fiber carpet pressing, shape pressing and bending wood), for example, the determination of relaxation time is important for determining the ratio of individual deformation components. "Kickback", which is an instantaneous elastic deformation).

Claims

1. Creep test device for long-term bending loading of wood, characterized in that the creep unit is made of a rectangular main frame (1), welded from a 30 x 30 mm diameter needle, to the bottom of the main frame (1). ) the tapered main lever holder (3) is welded and the main lever arm (2) is connected to the main lever holder by means of a pin (14), the creep unit is formed by a rectangular main lever (2) of 60 x 40 mm the length of which from the center of rotation to the weight is 1000 mm and on the other side of the arm is 100 mm, the main lever (2) is terminated by a threaded rod on which the counterweight (4) is round, two vertical callipers (15) are located on the main lever (2) at a distance of 100 mm from the pin (14) of the main lever holder (3), and on the dividing arm (6) there are two sliding callipers ( 7) with locking screws (13), on the top side of the main frame (1) there are two freely displaceable supports (10), which are formed by supporting cylinders on both sides supported in bearings with bearings (12).

Creep test device for long-term bending loading of wood according to claim 1, characterized in that the sensor, ie the potentiometer (17) is attached to the creep unit main frame (1) by means of a holder (11) which can be tightened to the main frame (1) with locking screws, the potentiometer (17) itself being attached to the holder by two original terminals, which are part of the potentiometer.