CZ304384B6 - Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) - Google Patents
Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304384B6 CZ304384B6 CZ2012-460A CZ2012460A CZ304384B6 CZ 304384 B6 CZ304384 B6 CZ 304384B6 CZ 2012460 A CZ2012460 A CZ 2012460A CZ 304384 B6 CZ304384 B6 CZ 304384B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- jaws
- rod
- wood
- screw
- attached
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Zařízení pro terénní měření konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti při roztlačování čelistí ve vyvrtaném otvoru (wood testKLOIBer)Equipment for field measurement of conventional strength and modulus of deformation during jaw crushing in a drilled hole (wood testKLOIBer)
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká diagnostického zařízení pro terénní i laboratorní měření konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti při roztlačování čelistí ve vyvrtaném otvoru, spadá do oblasti testování kvality a vlastností materiálu, zejména dřeva.The invention relates to a diagnostic device for field and laboratory measurements of conventional strength and modulus of deformation in jaw crushing in a drilled hole, and it falls within the field of testing the quality and properties of material, in particular wood.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Řada moderních diagnostických zařízení a metod in-situ využívá k popisu chování a vlastností materiálu vrtání. Nejznámější z takových metod v případě dřeva je odporové mikrovrtání, kdy se měří spotřebovaná energie k prostupu tenkého vrtáku s průměrem 1,5 až 3,0 mm, kde lze grafický záznam zaznamenávat na papírovou pásku nebo pomocí digitálního výstupu na PC (Rinn, 1994; Rim a kol. 1996). Vrcholy v grafickém záznamu odpovídají vyšším odporům potažmo hustotě dřeva, zatímco nižší body jsou spojené s nižším relativním odporem dřeva. Odlišný vrtací odpor může odhalit různé stupně poškození. Analogická zařízení jsou vyráběna pro testování anorganických materiálů, zejména kamene a malt. Další alternativou popisu chování a vlastností dřeva je mechanické měření zařízení pro měření lomové pevnosti v ohybu a pevnosti v tlaku podél vláken u radiálních vývrtů ze dřeva (Bethge a kol. 1996; Mattheck a Bethge, 1998). Odpovídající parametry jsou získávány pomocí radiálního vývrtu (průměr 5 mm), kteiý se odvrtá z dřevěného prvku. Za účelem určení hodnoty charakteristické pevnosti, musí být vzorek vložen do příslušného upínacího zařízení podle směru vláken. Mechanické ovládání zařízení má 4 různé provozní páky a je použitelné přímo v terénu. Váleček dřeva (radiální vývrt), odebraný přírůstovým nebozezem nebo jiným speciálně upraveným vrtákem je v přístroji lámán nebo mačkán za současného měření potřebné energie. Hodnoty získané měřením jsou porovnány s odpovídajícími údaji pro daný druh dřeva v tabulkách, které jsou součástí dodávky zařízení. Odebrané radiální vývrty lze také zatěžovat laboratorně a to pomocí čelistí s drážkami, které umožňují zatěžování tlakem kolmo na osu vývrtu, tzn. v tlaku podél vláken dřeva (Kasal, 2003; Kasal a kol. 2003). Radiální vývrty tak mohou být použity pro determinaci několika vlastností dřeva, jako jsou např.: hustota, vlhkosti, modul pružnosti a pevnost v tlaku podél vláken. Ve spektru dosavadních metod a zařízení chybí řešení umožňující měřit mechanické vlastnosti přímo ve vyvrtaném otvoru dřevěných konstrukčních prvků.Many modern diagnostic equipment and in-situ methods use drilling to describe the behavior and properties of the material. The best-known of such methods in the case of wood is resistive micro-drilling, which measures the energy consumed to pass a thin drill with a diameter of 1.5 to 3.0 mm, where graphical recording can be recorded on paper tape or by digital output on a PC (Rinn, 1994; Rim et al 1996). The peaks in the graphical record correspond to higher resistances or wood density, while lower points are associated with lower relative wood resistance. Different drilling resistance can reveal different degrees of damage. Analogous devices are made for testing inorganic materials, especially stone and mortar. Another alternative to describing the behavior and properties of wood is mechanical measurement of a device for measuring the flexural and compressive strength along the fibers of radial boreholes of wood (Bethge et al. 1996; Mattheck and Bethge, 1998). Corresponding parameters are obtained by means of a radial bore (diameter 5 mm) which is drilled from the wood element. In order to determine the characteristic strength value, the sample must be inserted into the appropriate fixture according to the direction of the fibers. The mechanical control device has 4 different operating levers and can be used directly in the field. The wood roller (radial bore), taken by an incremental auger or other specially adapted drill bit, is broken or squeezed in the instrument while measuring the required energy. The values obtained by the measurement are compared with the corresponding data for a given type of wood in the tables that are part of the equipment delivery. The removed radial bores can also be loaded in the laboratory by means of jaws with grooves that allow pressure loading perpendicular to the bore axis, ie. in compression along the wood fibers (Kasal, 2003; Kasal et al. 2003). Thus, radial bores can be used to determine several properties of wood, such as: density, moisture, modulus of elasticity and compressive strength along the fibers. There is no solution in the spectrum of existing methods and devices enabling to measure mechanical properties directly in the drilled hole of wooden structural elements.
Literatura:Literature:
Bethge, K, Mattheck, C., Hunger, E.: Equipment for detection and evaluation of incipient decay in trees. Arboricultural Journal, Volume 20, Issue 1, 1996, pp. 13-36.Bethge, K, Mattheck, C., Hunger, E .: Equipment for detection and evaluation of incipient decay in trees. Arboricultural Journal, Volume 20, Issue 1, 1996, s. 13-36.
Kasal, B., Drdácký, M. Jirovsky. I.: Semi-destructive methods for evaluation of timber structures. Structural Studies, Repairs and Maintenance of Heritage Architecture VIII. C.A. Brebia, Editor. Advances in Architecture. WIT Press. Southampton, 2003, pp. 835-842.Kasal, B., Drdacky, M. Jirovsky. I .: Semi-destructive methods for evaluation of timber structures. Structural Studies, Repairs and Maintenance of Heritage Architecture III. C.A. Brebia, Editor. Advances in Architecture. WIT Press. Southampton, 2003 835-842.
Kasal, B.: Semi-Destructive Method for In-situ Evaluation of Compressive Strength of Wood Structural Members. Forest Products Journal, 53 (11/12), 2003, pp. 55-58.Kasal, B .: Semi-Destructive Method for In-situ Evaluation of Compressive Strength of Wood Structural Members. Forest Products Journal, 53 (11/12), 2003 55-58.
Mattheck, C., Bethge, K.: The mechanical survival stratégy of trees. Arboricultural Journal, Volume 22, Issue 4, 1998, pp. 369-386.Mattheck, C., Bethge, K .: The Mechanical Survival Strategy of Trees. Arboricultural Journal, Volume 22, Issue 4, 1998 369-386.
Rin, F., Schweingruber, F. H., Schár, E.: RES1STOGRAPH and X-ray density charts of wood comparative evaluation of drill resistance profdes and X-ray density charts of different wood species. Holzforschung, Volume 50, Issue 4, 1996, pp. 303-311.Rin, F., Schweingruber, F.H., Schar, E .: RES1STOGRAPH and X-ray density charts of wood comparative evaluation of drill resistance and X-ray density charts of different wood species. Holzforschung, Volume 50, Issue 4, 1996, s. 303-311.
Rinn, F.: Catalogue of relative density profiles of trees, poles and timber derived from Resistograph® microdrillings. 9th International Symposium on Non-destructive Testing. Madison, USA, 1994, pp. 61-67.Rinn, F .: Relative density profiles of trees, poles and timber derived from Resistograph® microdrillings. 9th International Symposium on Non-destructive Testing. Madison, USA, 1994 61-67.
- 1 CZ 304384 B6- 1 GB 304384 B6
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podstatou vynálezu je určování mechanických vlastností dřeva pomocí šetrně destruktivního diagnostického zařízení nové konstrukce, použitelného jak v laboratoři, tak přímo v terénu pro hodnocení dřeva. Určování mechanických vlastností dřeva je založeno na měření konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti dřeva při roztlačování čelistí ve vyvrtaném radiálním otvoru průměru 5 až 20 mm, výhodně 12 mm.The object of the invention is to determine the mechanical properties of wood using a gently destructive diagnostic device of a new design, usable both in the laboratory and in the field for the evaluation of wood. The determination of the mechanical properties of the wood is based on the measurement of the conventional strength and the modulus of wood during the crushing of the jaws in a drilled radial hole of a diameter of 5 to 20 mm, preferably 12 mm.
Zařízení podle vynálezu obsahuje těleso zařízení, k jehož obvodu je v podélném směru připevněno stavitelné pouzdro s aretačními šrouby, kryt baterií a kryt elektrické instalace zajištěné šrouby krytů. V horní části je k tělesu zařízení připevněno pohybové ústrojí složené ze šroubu táhla, zajištěného proti otáčení čepem šroubu táhla, matice táhla s ložiskem a objímky matice zajištěné šrouby objímky. Na šroubu táhla je v jeho dolní kónické části přišroubován siloměr, k siloměru je přišroubované táhlo, které umožňuje výkyv do stran pomocí kloubu táhla a čepu kloubu, ke spodní části táhla jsou připojené rozevírací klíny spojené pomocí šroubu rozevíracích klínů a kolíků rozevíracích klínů, čelisti s pružnými rameny jsou kotvené pomocí šroubu čelistí do tělesa zařízení, umožňují pohyb čelistí při roztlačování rozevíracími klíny a naopak udržují konstantní vzdálenost od tělesa zařízení. K tělesu zařízení je v horní části připojen snímač posuvu složený z dvoj ice planžet s tenzometrickým měřením ohybové deformace vyvolané kuželovou částí šroubu táhla, která je úměrná osovému posuvu a tudíž i roztlačení čelistí. Uvnitř tělesa zařízení je v horní části připojen vysílač elektronicky propojený se snímačem posuvu a siloměrem. Vysílač je bezdrátově propojen s počítačem.The device according to the invention comprises a body of the device, to whose circumference an adjustable housing with locking screws is fixed in the longitudinal direction, a battery cover and an electrical installation cover secured by cover screws. In the upper part, a movement device consisting of a rod bolt secured against rotation of the bolt of the rod bolt, a rod nut with a bearing, and a nut collar secured by bolt bolts are attached to the device body. A load cell is screwed to the rod in the lower conical part, the rod is bolted to the load cell, which allows the side to be swiveled using the rod joint and the pin of the joint. they are anchored by means of a jaw screw into the device body, allowing the jaws to move when pushed by the opening wedges and, on the contrary, maintain a constant distance from the device body. To the body of the device is connected in the upper part of the displacement sensor consisting of double foils with tensometric measurement of the bending deformation induced by the conical part of the rod screw, which is proportional to the axial displacement and thus the jaws compression. Inside the housing of the device is connected in the upper part of the transmitter electronically connected to the displacement sensor and load cell. The transmitter is wirelessly connected to the computer.
Zařízení lze pohánět lidskou silou nebo motorem. V případě pohonu silou lidské paže je těleso pohybového ústrojí poháněné přes kliku připojenou ke šroubu táhla. V případě pohonu motorem, lze použít zabudovaný elektrický motor nebo motor, který je součástí vnějšího přiřaditelného zařízení, např. akumulátorové vrtačky s převodovkou.The device can be powered by human power or motor. In the case of powering by the human arm, the locomotive apparatus is driven by a crank attached to the rod bolt. In the case of a motor drive, a built-in electric motor or a motor that is part of an external assignable device such as a cordless drill with a gearbox may be used.
Výhodou vynálezu je možnost plynulého snímání síly a posunutí při roztlačení čelistí v různých hloubkách odpovídajících požadavkům na hodnocení prvků konstrukcí běžných dimenzí. Zařízení se na testovaný objekt přikládá (zpravidla konstrukční prvek pravoúhlého průřezu) pomocí válcovitého pouzdra, které umožňuje měření ve čtyřech polohách předem vyvrtaného otvoru. Aretace pouzdra je zajištěna pomocí dvou rýhovaných šroubů, pro polohy: (hloubka vývrtu) 5 až 25, 35 až 55, 65 až 85, 95 až 115 mm. Po zasunutí měřicí části zařízení do vyvrtaného otvoru a přiložení na testovaný objekt jsou pomocí táhla s rozvíracím klínem roztlačovány zakulacené čelisti do stěn vyvrtaného otvoru. Maximální hloubka zatlačení čelistí je na obou stranách 1,5 mm. Pohon táhla je zajištěn přes šroub s maticí (popř. hřeben se šnekem, nebo hydraulickým obvodem) jedno-ručně pomocí kliky. Zdrojem síly je síla lidských paží nebo vhodný zabudovaný elektrický motor, popř. motor, jež je součástí vnějšího přiřaditelného zařízení, např. akumulátorové vrtačky s planetovou převodovkou. Zakulacené čelisti mají šířku 2 až 14 mm s výhodou 5 mm, délku 5 až 80 mm s výhodou 20 mm. Čelisti jsou vyrobeny z oceli nebo z titanové slitiny, výhodně ze speciální nástrojové oceli. Součástí čelistí jsou pružná ramena, která umožňují jejich pohyb při roztlačování do stěn vrtaného otvoru a naopak udržují konstantní vzdálenost od tělesa zařízení. Samotný pohyb čelistí při roztlačení je zajištěn pomocí rozvíracího bronzového klínu osazeného na dolním konci táhla pomocí kolíku a šroubu. Vrcholový úhel klínuje 15°, který není samosvomý a pro odlehčení čelistí stačí uvolnění roztlačovací síly.The advantage of the invention is the possibility of continuous sensing of force and displacement when the jaws are compressed at different depths corresponding to the requirements for evaluation of elements of constructions of common dimensions. The device is placed on the test object (usually a rectangular cross-sectional structural element) by means of a cylindrical housing, which allows measurement in four positions of a pre-drilled hole. The bushing is locked with two knurled screws, for positions: (bore depth) 5 to 25, 35 to 55, 65 to 85, 95 to 115 mm. After inserting the measuring part of the device into the drilled hole and placing it on the test object, the rounded jaws are pushed into the walls of the drilled hole by means of a pull-wedge rod. The maximum pressing depth of the jaws is 1.5 mm on both sides. The rod is driven by a bolt with a nut (or a rack with a worm or a hydraulic circuit) one-hand by means of a crank. The source of power is the force of human arms or a suitable built-in electric motor, respectively. a motor that is part of an external assignable device, such as a cordless drill with a planetary gear. The rounded jaws have a width of 2 to 14 mm, preferably 5 mm, a length of 5 to 80 mm, preferably 20 mm. The jaws are made of steel or a titanium alloy, preferably a special tool steel. The jaws have flexible arms which allow them to move into the walls of the drilled hole while keeping them at a constant distance from the device body. The actual movement of the jaws during pushing is ensured by a bronze wedge wedge mounted on the lower end of the rod by means of a pin and a screw. The apex angle wedges 15 °, which is not self-locking and relieving the pushing force is sufficient to relieve the jaws.
Průběžně je snímána a zaznamenána působící síla při vytahování táhla, která je kalibrovaná na skutečnou sílu při roztlačování čelistí a následně simultánně vztažena k měřené dráze roztlačení (posuvu čelistí). Měření síly probíhá pomocí siloměru vloženého mezi horní hranu táhla s kloubem a šroub táhla. Snímání posuvu zajišťuje dvojice planžet s tenzometrickým měřením ohybové deformace vyvolané kuželovou částí šroubu táhla, která bude úměrná osovému posuvu a tudíž i roztlačení čelistí. Signály jsou ze zařízení bezdrátově přenášeny do měřicího přenosného počítače, kde jsou zpracovány.The pulling force exerted is continuously sensed and recorded, which is calibrated to the actual force when pushing the jaws and then simultaneously related to the measured displacement path (jaw displacement). The force is measured using a load cell inserted between the upper edge of the hinge rod and the rod bolt. The displacement sensing is provided by a pair of foils with a strain gauge measurement of the bending deformation induced by the conical part of the rod screw, which will be proportional to the axial displacement and thus the jaws displacement. The signals are transmitted wirelessly from the device to the measuring portable computer where they are processed.
-2CZ 304384 B6-2GB 304384 B6
Po vyvrtání radiálního otvoru následuje zasunutí měřicí části a současně přiložení zařízení na testovaný objekt pomocí válcovitého pouzdra. Roztlačování čelistí ve směru podél vláken dřeva probíhá při vytahování táhla s rozvíracím klínem, po kterém se pohybují čelisti. Vytahování táhla je poháněno přes šroub s maticí jednoručně pomocí kliky nebo pomocí akumulátorové vrtačky s planetovou převodovkou.Drilling of the radial hole is followed by insertion of the measuring part and at the same time placing the device on the test object by means of a cylindrical bush. The jaws are pushed in the direction along the wood fibers by pulling the pulling wedge rod, along which the jaws move. The pulling of the rod is driven through the bolt with the nut in one hand by means of the crank handle or by means of a cordless drill with planetary gearbox.
Mechanické vlastnosti jsou určovány ze záznamu měřených dat v podobě pracovního diagramu, který je konstruován tak, že na ose xje vynášena hloubka zatlačení čelistí (posunutí) a na ose y síla potřebná pro zatlačení čelistí do stěn vyvrtaného otvoru. V grafickém záznamu vyšší síla vztažená k odpovídající deformaci znamená vyšší odpor dřeva, zatímco nižší hodnoty síly vztažené k odpovídající deformaci jsou spojeny s nižším odporem. Porovnání hodnot sil naměřených v jednotlivých hloubkách umožňuje hodnocení dřeva podél hloubkového profilu. Snížená kvalita dřeva způsobená např. dřevokaznými škůdci (hmyz a hniloba) se projeví poklesem měřené síly k poměrné deformaci. Zařízení umožňuje měřit v různých hloubkách vyvrtaného otvoru a je tedy možné stanovit, v jaké části příčného profilu hodnoceného prvku došlo k poškození. Podmínkou správného použití metody je vyvrtání otvoru napříč vláken do dřeva pouze v radiálním směru, kde dochází k pravidelnému střídání jarní a letní části letokruhu a orientace měřicí sondy podél vláken, u konstrukčních prvků zpravidla rovnoběžně s osou prvku. V tangenciálním směru dochází k ovlivnění měření větším zastoupením jarní nebo letní části letokruhu, což vede ke zkreslování výsledků.The mechanical properties are determined from the measured data record in the form of a working diagram, which is constructed so that the depth of the jaws (displacement) is plotted on the x-axis and the force necessary to press the jaws into the walls of the drilled hole. In the graphical record, a higher force related to the corresponding deformation means a higher resistance of the wood, while lower values of the force related to the corresponding deformation are associated with a lower resistance. Comparing the values of the forces measured at each depth allows the wood to be evaluated along the depth profile. Decreased quality of wood caused eg by wood decaying pests (insects and rot) results in decrease of measured force to relative deformation. The device makes it possible to measure at different depths of the drilled hole and it is thus possible to determine in which part of the transverse profile of the evaluated element the damage occurred. The prerequisite for correct application of the method is to drill a hole across the fibers in the wood only in the radial direction, where the spring and summer parts of the annual ring are regularly alternated and the measuring probe is oriented along the fibers, usually in construction elements parallel to the axis of the element. In the tangential direction, the measurement is influenced by a larger representation of the spring or summer part of the tree ring, which leads to distortion of the results.
Mezi výhody vynálezu patří vysoká přesnost stanovení mechanických vlastností (konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti v tlaku podél vláken) zkoušeného a hodnoceného dřeva přímo v terénu. Konstrukce zařízení je lehká a díky jeho nezávislosti na elektrické síti je možné snadné použití v terénu. Na rozdíl od jiných metod, umožňuje zařízení lokalizaci vnitřních vad, včetně velmi přesného stanovení mechanických vlastností v hloubkovém profilu průřezu hodnoceného prvku. Nevýhodou zařízení je nutnost vrtat otvor o průměru 12 mm, což při větším počtu nevhodně zvoleného umístění vývrtů může ovlivňovat mechanickou stabilitu hodnoceného prvku. Jako jiné in-situ metody používané při diagnostice zabudovaného dřeva vykazuje představená metoda měření konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti dřeva významnou závislost na obsahu vody ve zkoumaném materiálu. Tato závislost je však známá a pro korekci existují použitelné vztahy.Advantages of the invention include the high accuracy of determining the mechanical properties (conventional strength and modulus of compression along the fibers) of the tested and evaluated wood directly in the field. The design of the device is lightweight and due to its independence from the mains, it is easy to use in the field. Unlike other methods, the device allows localization of internal defects, including very accurate determination of mechanical properties in the depth profile of the cross-section of the evaluated element. The disadvantage of the device is the need to drill a hole with a diameter of 12 mm, which in the case of a larger number of improperly selected location of boreholes can affect the mechanical stability of the evaluated element. Like other in-situ methods used in the diagnosis of built-in timber, the presented method of measuring conventional strength and modulus of timber has a significant dependence on the water content of the material under investigation. However, this dependence is known and there are applicable relationships for correction.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obr. 1: Axonometrický pohled na zařízení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru Obr. 2: Celní řez zařízením s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru Obr. 3: Boční pohled na zařízení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru Obr. 4: Detail roztlačovacích čelistíGiant. 1: Axonometric view of a jaw-extrusion device in a drilled hole FIG. 2 is a cross-sectional view of the jaw-pushing device in the borehole FIG. 3 is a side view of a jaw extrusion device in a drilled hole; FIG. 4: Detail of the pressing jaws
Obr. 5: Axonometrický pohled na zařízení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru doplněný o převodovku pro pohon pomocí akumulátorové vrtačkyGiant. 5: Axonometric view of the device with jaws in the drilled hole supplemented with gearbox for driving using cordless drill
Obr. 6: Čelní řez zařízením s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru doplněný o převodovku pro pohon pomocí akumulátorové vrtačkyGiant. 6: Front section of the device with jaws in the drilled hole supplemented with gearbox for driving using cordless drill
Obr. 7: Boční pohled na zařízení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru doplněný o převodovku pro pohon pomocí akumulátorové vrtačkyGiant. 7: Side view of the device with jaws in the drilled hole supplemented with gearbox for driving using cordless drill
Obr. 8: Záznam průběhu síly a posunutí při roztlačení čelistí do dřeva smrku (Force-Síla, Displacement-Posunutí)Giant. Fig. 8: Recording of force and displacement during jaw pushing into spruce wood (Force, Displacement)
-3 CZ 304384 B6-3 CZ 304384 B6
Příklady provedeníExamples
Příklad 1 - Provedení s klikouExample 1 - Handle design
Základní konstrukce zařízení je zhotovena z oceli. Zařízení sestává z tělesa 11 zařízení, k jehož obvodu je v podélném směru připevněno stavitelné pouzdro 18, s aretačními šrouby 17, krytem 13 baterií, krytem JO elektronické instrumentace, zajištěné šrouby 1_2. V horní části je k tělesu _M zařízení připevněno těleso pohybového ústrojí složené z šroubu 2 táhla, zajištěného proti otáčení čepem 8, matice 3 táhla s ložiskem 4, a objímky 5, zajištěné šrouby 6, těleso pohybového ústrojí je poháněné silou lidské paže přes kliku i. Na šroubu 2 táhla je v dolní kónické části přišroubován 4kN siloměr 14, k siloměru je dále přišroubované táhlo 20, které umožňuje výkyv do stran pomocí kloubu 15 a čepu 16, spodní část táhla je opatřená rozevíracími klíny 23 z bronzu, spojenými pomocí šroubu 24 a kolíků 22. Čelisti s pružnými rameny 21 kotvené pomocí šroubu 19 do tělesa 11 zařízení umožňují pohyb čelistí při roztlačování rozevíracími klíny 23, a naopak udržují konstantní vzdálenost od tělesa 11 zařízení. Zařízení obsahuje snímač 9 posuvu složený z dvojice planžet s tenzometrickým měřením ohybové deformace vyvolané kuželovou částí šroubu táhla, která je úměrná osovému posuvu a tudíž i roztlačení čelistí 21. Uvnitř tělesa 11 zařízení je umístěn vysílač 7 elektronicky propojený se snímačem 9 posuvu a siloměrem 14, vysílač 7 je bezdrátově propojen s počítačem.The basic design of the device is made of steel. The device consists of a device body 11, to whose circumference an adjustable housing 18 is fixed in the longitudinal direction, with locking screws 17, a battery cover 13, an electronic instrumentation cover 10, secured by screws 12. In the upper part there is attached to the device body a movement device consisting of a rod 2 secured against rotation by pin 8, a rod nut 3 with a bearing 4, and a sleeve 5 secured by screws 6, the device is driven by human arm through the crank The 4kN load cell 14 is screwed to the load cell screw 2 in the lower conical part, the load cell 20 is screwed to the load cell, which allows lateral swing through the joint 15 and pin 16, the lower part of the rod is provided with bronze opening wedges 23 and pins 22. The jaws with resilient arms 21 anchored by means of a screw 19 into the device body 11 allow the jaws to move when pushed by the opening wedges 23, and in turn maintain a constant distance from the device body 11. The device comprises a displacement sensor 9 comprised of a pair of foils with a strain gauge measurement of the bending deformation induced by the conical part of the rod screw, which is proportional to the axial displacement and thus the displacement of the jaws 21. the transmitter 7 is wirelessly connected to a computer.
Použitý siloměr 15: tenzometrický snímač osové síly, zakázkový model, celomůstkové zapojení tenzometrů 4 x 350 Ω, parametry:Load cell 15: strain gauge axial force sensor, custom model, full bridge connection of strain gauges 4 x 350 Ω, parameters:
Příklad 2 - Provedení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru doplněný o převodovku pro pohon pomocí akumulátorové vrtačkyExample 2 - Design with jaw extrusion in a drilled hole supplemented with a gearbox for driving using a cordless drill
Jako zdroj síly, která pohání zařízení, lze alternativně používat akumulátorovou vrtačku s planetovou převodovkou. Zařízení sestává ze stejných komponent jako základní provedení, jenom na místo kliky 1 je k tělesu 11 zařízení, v jeho horní části připevněno těleso pohybového ústrojí složené z šroubu 2 táhla, zajištěného proti otáčení čepem 8, planetovou převodovkou 27 osazenou pomocí šroubu 25 a čepu 28 šroubu převodovky. Pohybová stabilizace planetové převodovky 27 je přes spojku 29 převodovky, kotvené do šroubu 2 táhla, pomocí šroubů 30. Pohon převodovky je zajištěn přes redukci 26, pomocí akumulátorové vrtačky. Tento způsob oproti pohybovému ústrojí poháněné silou lidské paže přes kliku je snazší pro celkovou manipulaci a stabilitu při měření. Pomocí pohonu akumulátorové vrtačky s planetovou převodovkou je možné dosáhnout kontinuálního průběhu zatěžovacího grafu, což se s výhodou uplatní při vyhodnocování naměřených dat. Nevýhodou je mírné navýšení celkové velikosti a hmotnosti zařízení.Alternatively, a cordless drill with a planetary gearbox can be used as a source of power to drive the machine. The device consists of the same components as the basic version, only in place of the handle 1 is attached to the body 11 of the device, in the upper part of the movement mechanism body consisting of a rod 2 secured against rotation pivot 8, planetary gear 27 fitted with bolt 25 and pivot 28 gearbox bolt. The movement stabilization of the planetary gearbox 27 is via the gearbox clutch 29 anchored to the rod screw 2 by means of the screws 30. The gearbox is driven via the reduction 26 by means of a cordless drill. This method, compared to the locomotor system driven by the force of the human arm through the crank, is easier for overall handling and stability during measurement. By means of a cordless drill with planetary gearbox it is possible to achieve a continuous course of the load graph, which is advantageous for the evaluation of measured data. The disadvantage is a slight increase in the overall size and weight of the device.
Příklad 3 - Měření při roztlačení čelistí ve vyvrtaném otvoru do dřeva smrkuExample 3 - Measurements by pushing the jaws in a borehole into spruce wood
-4CZ 304384 B6-4GB 304384 B6
Měření mechanického odporu dřeva při roztlačení čelistí ve vyvrtaném otvoru na konstrukčním prvku s hranou průřezu přibližně 150 mm vyrobeného ze zdravého dřeva smrku. Pro měření bylo použito zařízení s roztlačováním čelistí ve vyvrtaném otvoru doplněné o převodovku (obr. 5) pro pohon pomocí akumulátorové vrtačky. Po vyvrtání radiálního otvoru o průměru 12 mm byla zasunuta měřicí část a současně přiloženo zařízení na testovaný objekt pomocí válcovitého pouzdra. Měření bylo provedeno ve všech čtyřech polohách do hloubky vyvrtaného otvoru, tak jak je umožněno konstrukcí zařízení. Pomocí akumulátorové vrtačky s planetovou převodovkou byla vyvinuta síla na vytažení táhla, které vyvolalo postupné roztlačení čelistí do stěn vyvrtaného otvoru. Pro představení bylo vybráno měření v první poloze, tzn. v hloubce vývrtu 5 až 25 mm. Průběžně byla snímána a zaznamenána působící síla při vytahování táhla, která je kalibrovaná na skutečnou sílu při roztlačování čelistí a zároveň simultánně vztažena k měřené dráze roztlačení (posuvu) čelistí (obr. 8). Na ose x je znázorněna hloubka zatlačení čelistí a na ose y síla potřebná pro zatlačení čelistí do stěn vyvrtaného otvoru. Fmax (mezní zatížení) je stanoveno z průsečíku přímek, které tvoří tečny k elastické a plastické části průběhu pracovního diagramu. Konvenční pevnost je stanovena z podílu mezního zatížení a plochy zatlačovacích čelistí. Modul pružnosti není možné vypočítat přímo z pracovního diagramu, nicméně ze sklonu síly a deformace je stanoven modul přetvářnosti. Celkový průběh pracovního diagramu a stanovené hodnoty konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti v tlaku podél vláken odpovídají dřevu zdravého smrku. Snížená kvalita dřeva způsobená např. dřevokaznými škůdci (hmyz a hniloba) se projeví poklesem měřené síly k poměrné deformaci. Zařízení umožňuje měřit v různých hloubkách vyvrtaného otvoru a je tedy možné stanovit, v jaké části příčného profilu hodnoceného prvku došlo ke snížení mechanických vlastností dřeva.Measurement of the mechanical resistance of the wood when the jaws are crushed in the drilled hole on a structural element with a cross-sectional edge of approximately 150 mm made of healthy spruce wood. For measuring was used a device with pushing jaws in the drilled hole supplemented by a gearbox (Fig. 5) for driving using a cordless drill. After drilling a radial hole with a diameter of 12 mm, the measuring part was inserted and at the same time the device was placed on the test object by means of a cylindrical sleeve. The measurement was performed in all four positions to the depth of the drilled hole as allowed by the design of the device. Using a cordless drill with a planetary gear, the pulling force was exerted, causing the jaws to gradually push into the walls of the drilled hole. The measurement in the first position was chosen for the performance. at a bore depth of 5 to 25 mm. The pulling force exerted on the rod was continuously sensed and recorded, which is calibrated to the actual jaw crushing force while simultaneously referring to the measured jaw crushing (displacement) path (Fig. 8). The x-axis shows the depth of compression of the jaws and the y-axis the force required to push the jaws into the walls of the drilled hole. F max (limit load) is determined from the intersection of lines that form tangents to the elastic and plastic parts of the flow diagram. Conventional strength is determined from the ratio of the ultimate load to the area of the compression jaws. The modulus of elasticity cannot be calculated directly from the working diagram, however, the modulus of elasticity is determined from the slope of force and deformation. The overall process diagram and the established values of conventional strength and modulus of compression along the fibers correspond to healthy spruce wood. Decreased quality of wood caused eg by wood decaying pests (insects and rot) results in decrease of measured force to relative deformation. The device makes it possible to measure at different depths of the drilled hole and it is thus possible to determine in which part of the transverse profile of the evaluated element the mechanical properties of the wood have decreased.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zařízení podle vynálezu lze použít pro stanovení konvenční pevnosti a modulu přetvářnosti jakéhokoliv materiálu při roztlačení čelistí ve vyvrtaném otvoru ve zkoumaném objemu. Uplatnění nejde dále v situacích, kde není možné či vhodné využít odporové vrtání a je potřeba určit mechanické vlastnosti dřeva po celém průřezu prvku. Výhodný je především pro svou rychlou a jednoduchou obsluhu bez nutnosti připojení do elektrické sítě.The device according to the invention can be used to determine the conventional strength and modulus of deformation of any material by pushing the jaws in the drilled hole in the sample volume. It does not apply in situations where it is not possible or appropriate to use resistance drilling and it is necessary to determine the mechanical properties of wood along the entire cross-section of the element. It is especially advantageous for its fast and simple operation without the need to connect to the mains.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-460A CZ304384B6 (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-460A CZ304384B6 (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012460A3 CZ2012460A3 (en) | 2014-04-09 |
| CZ304384B6 true CZ304384B6 (en) | 2014-04-09 |
Family
ID=50436539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-460A CZ304384B6 (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304384B6 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1274818B (en) * | 1959-05-06 | 1968-08-08 | Wolman Gmbh Dr | Device for testing the strength of wooden construction elements, especially wooden masts and wooden sleepers |
| FR2760842A1 (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-18 | Sarl Mercure Innovation | Device for measurement and recording of natural or fabricated wood parameters, such as hardness variation. |
| WO2001065253A2 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Mercure Innovation (Sarl) | Non-destructive method for controlling wooden poles in particular electrical or telephone network poles |
| JP2010160077A (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Building Research Institute | Portable pull-out tester |
| JP2011033523A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Sumitomo Forestry Co Ltd | Hardness tester for standing tree and wood |
-
2012
- 2012-07-09 CZ CZ2012-460A patent/CZ304384B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1274818B (en) * | 1959-05-06 | 1968-08-08 | Wolman Gmbh Dr | Device for testing the strength of wooden construction elements, especially wooden masts and wooden sleepers |
| FR2760842A1 (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-18 | Sarl Mercure Innovation | Device for measurement and recording of natural or fabricated wood parameters, such as hardness variation. |
| WO2001065253A2 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Mercure Innovation (Sarl) | Non-destructive method for controlling wooden poles in particular electrical or telephone network poles |
| JP2010160077A (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Building Research Institute | Portable pull-out tester |
| JP2011033523A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Sumitomo Forestry Co Ltd | Hardness tester for standing tree and wood |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| http://stavba.tzb-info.cz/drevene-a-ocelove-konstrukce/9615-nove-vyvinuty-pristroj-pro-diagnostiku-zabudovaneho-dreva-ve-stavbach; 7.3.2013; & CZ 303 641 (Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV CR, v.v.i; Mendelova univerzita v Brne), 23.1.2013, celý dokument * |
| http://stavba.tzb-info.cz/drevostavby/6295-nedestruktivni-defektoskopicke-pristroje-pouzivane-pri-provadeni-stavebne-technickych-pruzkumu-historickych-drevenych-konstrukci; 7.3.2013 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012460A3 (en) | 2014-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2010119593A (en) | METHOD FOR ANALYSIS OF STRUCTURE AND CONTROL OF STRENGTH OF CONCRETE OF CONSTRUCTION STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| Kloiber et al. | Conventional compressive strength parallel to the grain and mechanical resistance of wood against pin penetration and microdrilling established by in-situ semidestructive devices | |
| CN101603900B (en) | Self-balancing test device and method for directly testing axial tensile strength of early-age concrete | |
| US4411160A (en) | Vane modulus soil tester | |
| Tsonev et al. | System for materials testing at static loading | |
| Drdácký et al. | In Situ Compression Stress-Deformation Measurements along the Timber Depth Profile | |
| Cao et al. | Dynamic testing and analysis of Poisson’s ratio of lumbers based on the cantilever-plate bending mode shape method | |
| CN207850594U (en) | Steel chord type anchor ergometer calibrating installation | |
| RU2451281C1 (en) | Method for determining mechanical characteristics of rods from polymer composite materials, and device for its implementation (versions) | |
| CZ304384B6 (en) | Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) | |
| CZ24343U1 (en) | Apparatus for outdoor measurement of strength and modulus of deformation when expanding jaws within a borehole (wood testKLOIBer) | |
| CN105221172B (en) | A kind of real-time axle power Non-Destructive Testing calibration system of end-fixed bolter free segment and method | |
| CN209946078U (en) | Calibration device of ultrasonic detection probe | |
| CN112014009A (en) | Rotary drilling rig torque and pressure load spectrum testing method | |
| CN104455641B (en) | Detection stage actuating mechanism | |
| CN103728188A (en) | Soil mass in-situ shearing and static load tester | |
| CN212031215U (en) | Density testing device for rock and soil investigation test sample | |
| CN209446398U (en) | A kind of multiple dimensioned in situ strength test device of coarse-grained soil | |
| CN208171732U (en) | A kind of material modulus of shearing analyzer | |
| CN202383022U (en) | Multifunctional pipe checking and material testing device | |
| US8528387B2 (en) | Testing of concrete using existing voids within concrete | |
| CN211784276U (en) | Automatic center distance adjusting and measuring device for chain abrasion test bed | |
| CN215004079U (en) | Novel tension and pressure loading device | |
| US20080184806A1 (en) | Device for Measuring Perforation Resistance | |
| RU172560U1 (en) | DEVICE FOR RESEARCH OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF PIPES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220709 |