Pierwszenstwo: 07.XII.1965 /P 111 937/ Opublikowano: 29.IV.1967 KI. 42 k, 49/03 MKP G 01 n gjlf Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Wladyslaw Mikiel, prof. dr inz. Ja¬ nusz Kacprowski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Podstawowych Problemów Techniki), Warszawa (Polska) Sposób pomiaru twardosci sciernic tarczowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru twardosci sciernic tarczowych metoda elektroaku¬ styczna oraz urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu, umozliwiajace obiektywne klasyfikowanie twardosci tych tarcz, wedlug znormalizowanych oznaczen twardosci.Wynalazek dotyczy pomiaru twardosci tych sciernic tarczowych, które ze wzgledu na swój ksztalt geometryczny oraz wlasciwosci materialo¬ we tworzywa, przy pobudzeniu ich do drgan me¬ chanicznych, wykazuja wlasciwosci rezonansowe, okreslone przez czestotliwosc drgan wlasnych.Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug wynalazku ma zastosowanie zwlaszcza przy po¬ miarze twardosci sciernic tarczowych plaskich L,o spoiwie ceramicznym, krzemianowym (sylikato-, wym) lub magnezytowym.Do chwili obecnej pomiar twardosci sciernic przeprowadzany byl metodami mechanicznymi, po¬ legajacymi na wciskaniu z okreslona sila w ba¬ dana sciernice odpowiedniego narzedzia o znor¬ malizowanym ksztalcie i wymiarach i na odczycie pomiaru glebokosci utworzonego w ten sposób wglebienia w materiale sciernicy.Innym znanym sposobem pomiaru twardosci sciernic jest metoda piaskowa przy uzyciu apara¬ tu Meckensena.Zasadnicza wada stosowanych dotychczas spo¬ sobów jest mechaniczne uszkadzanie badanych egzemplarzy sciernic, które po przeprowadzeniu 10 15 20 25 30 pomiaru w zasadzie nie nadawaly sie do uzytku.Z tego wzgledu stosowane dotychczas sposoby po¬ miaru twardosci sciernic nalezy zaliczyc do nisz¬ czacych.Wedlug wynalazku, sposób pomiaru twardosci sciernicy tarczowej metoda elektroakustyczna po¬ lega na mechanicznym pobudzeniu do drgan wlas¬ nych i na pomiarze czestotliwosci rezonansowej, odpowiadajacej okreslonemu i najbardziej dogod¬ nemu ze wzgledów pomiarowych rozkladowi drgan na powierzchni sciernicy traktowanej jako bryla drgajaca.W tym celu badana sciernica zostaje ulozona na wspornikach ostrzonych w sposób umozliwiajacy jej punktowe podparcie w wezlach drgan wlas¬ nych. Z powierzchnia sciernicy zostaja sprzezone stykowo dwa przetworniki elektromechaniczne, z których jeden pelni role przetwornika pobudza¬ jacego sciernice do drgan, a drugi — role prze¬ twornika rejestrujacego jej drgania. Koncówki elektryczne obu przetworników sa odpowiednio polaczone z wyjsciem i z wejsciem wzmacniacza elektrycznego. W ten sposób zostaje utworzony elektryczny uklad wzmacniajacy o sprzezeniu zwrotnym elektromechanicznym, w którym przy spelnieniu warunków generacji nastepuje wzbu¬ dzenie drgan elektrycznych o czestotliwosci rów¬ nej czestotliwosci rezonansowej sciernicy i odpo¬ wiadajacej okreslonemu rozkladowi drgan na jej powierzchni. O wyborze odpowiedniego rozkladu 53 2373 drgan decyduje w tym przypadku rozmieszczenie punktów podparcia i pobudzania sciernicy na jej powierzchni.Stosowane w praktyce sciernice tarczowe, ze wzgledu na ich ksztalt geometryczny i wlasciwo¬ sci materialowe tworzywa, mozna z punktu widze¬ nia ich wlasciwosci drganiowych traktowac jako plyty kolowe, których rozklady drgan wlasnych sA * wynikiem powstawania fal stojacych wskutek na- - okladania sie fal biegnacych w plycie i fal odbitych * §& jej kranców. Cecha charakterystyczna kazdej plyty jest wystepowanie wielu róznych rozkladów drgan obwodowych i srednicowych, zaleznych od ksztaltu plyty oraz od sposobu jej zamocowania i *pobudzenia do drgan odpowiadajacych kolejnym czestotliwosciom rezonansowym. Czestotliwosci re- z(nan££w^ sciernicy tarczowej plaskiej sa okre¬ slone zaleznsscia wedlug podanego, nizej wzoru: F .. J^L_L -1/ E ' nl 4;r r2 \ 3£(1—v2) gdzie: n — liczba sciernic tworzacych linie wezlowe, 1 — liczba okregów tworzacych linie wezlowe, t — grubosc sciernicy w cm, r — promien sciernicy w cm, E — Modul sprezystosci tworzywa sciernicy w dyn/cm, q — gestosc tworzywa sciernicy w gm/cm3, v — liczba Poissona tworzywa sciernicy, Ani — wielkosc stala charakterystyczna dla roz¬ patrywanego rozkladu drgan.Twardosc sciernicy zalezy od struktury we¬ wnetrznej jej tworzywa i okreslona jest posrednio przez parametry materialowe E, q oraz v, wyste¬ pujace we wzorze.Poszczególne egzemplarze sciernic okreslonego typu, wchodzace w sklad badanego asortymentu produkcyjnego i rózniace sie miedzy soba jedynie twardoscia, przy jednakowych wartosciach pozo¬ stalych parametrów wystepujacych wedlug wzo¬ ru, maja zatym rózne czestotliwosci rezonansowe Fni odpowiadajace danemu rozkladowi drgan A^.Sposób wedlug wynalazku polega na pomiarze czestotliwosci rezonansowej Fnl i sprawdzeniu, w którym z zakresów czestotliwosci, odpowiadaja¬ cych kolejnym oznaczeniom twardosci badanego asortymentu sciernic tego typu, jest ona zawarta.Na rysunku przedstawiono schematycznie urza¬ dzenie do pomiaru twardosci sciernic tarczowych metoda elektroakustyczna.Badana sciernica T ulozona na slupkach wspor- czych SW plyty stolu pomiarowego SP zostaje sprzegnieta stykowo z dwoma przetwornikami elektromechanicznymi, to jest pobudzajacym PP i rejestrujacym PR. W ten sposób zostaje utwo¬ rzony obwód elektromechanicznego sprzezenia zwrotnego w elektronicznym ukladzie wzmacnia¬ jacym* obejmujacym wzmacniacz napiecia WN, <237 4 kompresor K i wzmacniacz mocy WM. Przy spel- nieniu warunku generacji k • /? ^ 1 okreslonego przez wzmocnienie k ukladu elektronicznego WN- 5 K-WM i tlumienrtdsc /? obwodu elektromechanicz¬ nego sprzezenia zwrotnego PP-T-PR, w ukladzie nastepuje wzbudzenie drgan elektrycznych o cze¬ stotliwosci Fnl równej czestotliwosci rezonanso¬ wej sciernicy T przy okreslonym rozkladzie drgan, 10 zaleznym od warunków jej podparcia i pobudze¬ nia. Przez odpowiednie rozmieszczenie slupków wspornych SW i przetworników PP oraz PR, na powierzchni sciernicy powoduje sie wzbudzenie drgan wlasnych ukladu odpowiadajacych czesto- 15 tliwosci podstawowej Fr Zadanie kompresora K polega na utrzymywaniu amplitudy drgan na okre¬ slonej wartosci i zapobieganiu powstawania znie¬ ksztalcen nielinearnych. Napiecie wyjsciowe wzmacniacza WM mocy jest doprowadzone do 20 miernika czestotliwosci MC, którego wskazania sa bezposrednia miara czestotliwosci rezonansowej F2 badanej sciernicy. Znajac zakresy czestotliwosci rezonansowych wzorcowych sciernic danego asor¬ tymentu, odpowiadajace róznym oznaczeniom twar- 25 dosci, mozna wyznaczyc twardosc badanego egzemplarza sciernicy na podstawie pomiaru jej czestotliwosci drgan wlasnych. PL