ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛОДОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ

  Главная      Книги - с/х комбайны     Машины для уборки фруктов (Г.П. Варламов) - 1978 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛОДОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ - ЧАСТЬ 1

Прочность плодовой древесины определяют методом изгиба образца на двух опорах с использованием статической нагрузки. Для нагружения плодовых ветвей рекомендуется использовать динамограф-работомер ДР-100, с помощью которого может быть изучен излом ветвей при двухопорном и консольном креплении.

В случае изгиба и излома ветви на двух опорах длину образца выбирают не менее 200 мм, расстояние между центрами опор, имеющих радиус закругления 5—10 мм, не менее

,

100 мм, радиус изгибающего наконечника должен быть не менее 3 мм. Образец свободно укладывают на опоры и равномерно нагружают от начала изгиба до излома с частотой вращения 20—30 об/мин рукоятки работомера. Стрелу прогиба (длину пути стержня работомера) измеряют на диаграмме,, записываемой прибором.

В случае изгиба и излома при консольном расположении ветви к динамографу-работомеру изготовляют специальный зажим для ветви. Длина образца должна быть не менее 150 мм, длина консоли 120 мм, плечо воздействия 100 мм. Нагрузку, необходимую для излома ветви, находят из диаграммы.

Прочность коры плодовых деревьев методом статического поперечного сжатия ветвей определяют на экстензометре ЭТ-5. Обычно этот прибор используют при испытании образцов на растяжение, однако введение простого реверсивного приспособления позволяет применять его для испытания образцов на сжатие. В качестве элементов, сжимающих ветвь, используют" специальные зажимы из металлического прутка, который может быть покрыт любым эластичным материалом. Сжатие образцов проводят До появления видимой трещины коры.

Образцы ветвей, по три с каждого модельного дерева, вырезают длиной 100 мм. Разрыв во времени между операцией среза ветвей и началом проведения опыта не должен превышать 4 ч.

Установлено, что допустимое давление на кору сливового дерева возрастом 7—8 лет составляет 37—42 кгс/см2, а на кору таких же деревьев возрастом 20—22 года около 75 кгс/см2.

Модуль упругости плодовой древесины может быть определен как статическими, так и динамическими методами. В первом случае получают модуль упругости при; статическом изгибе, во втором — динамический модуль упругости.

При статических методах исследования модуль упругости: находят по деформациям образца. При этом применяют многократное нагружение образца, чтобы по возможности уменьшить влияние упругого воздействия, проявляющегося в связи с конечной скоростью возрастания напряжений в плодовой древесине.

Динамические методы исследования упругих свойств плодовой древесины позволяют определить упругие параметры исследуемого объекта в колебательном режиме. При вибрационном способе уборки плодов важно именно знание динамического модуля упругости древесины плодовых деревьев.

Модуль упругости при статическом изгибе плодовой древесины определяли на универсальной машине для испытаний на растяжение, сжатие и изгиб. Были изготовлены образины квадратного сечения размером 20X20 мм, длиной 300 мм. Откло-нения от указанных размеров в каждом образце не превышали ±0,5 мм. Деформацию (прогиб ) измеряли при помощи индикатора. Расстояние между центрами опор было принято равным 240 мм, а между центрами опорных ножей 80 мм. Влажность образцов была доведена до 15%- Каждый образец подвергался десятикратному нагружению в пределах 20—60 кгс.

 

 

Динамический модуль упругости может быть определен несколькими методами, основными из которых являются импульсный и резонансный. Суть ультразвукового импульсного метода заключается в том, что через деревянный образец определенной длины с хорошо обработанными торцами пропускаются ультразвуковые волны, скорость распространения которых может быть замерена посредством отражения или прозвучивания. При отражении упругий импульс проходит через образец и, отражаясь от границы раздела, распространяется в обратном направлении. В этом случае используют один преобразователь, который периодически переключают с излучения на прием. При прозвучивании упругий импульс проходит вдоль образца и на противоположном конце осу-ществляется его прием. В этом случае применяют два преобразователя — излучатель и приемник. Зная длину образца (расстояние между излучателем и приемником) и время прохождения ультразвуковой волны через образец, можно найти скорость распространения продольной волны.

В теории упругости в зависимости от соотношения размеров исследуемого образца и длины распространяющейся в нем волны различают неограниченную среду и бесконечно длинный
стержень. Образец можно считать неограниченной средой, если его размеры велики по сравнению с длиной волны. Бесконечно длинным стержнем образец называют в том случае, когда его диаметр меньше длины волны. Очевидно, что изготовить деревянный образец диаметром меньше длины волны практически

невозможно. В проводимых исследованиях образец брали дли-ной 133 мм, т. е. он являлся неограниченной средой.
 

 

 

Время распространения ультразвукового импульса по образцу определяли на ультразвуковом импульсном приборе УЗП-64 1 (рис. 10). Для обеспечения постоянного контакта между преобразователями (пластинами сегнетовой соли) и исследуемым образцом 5 плодовой древесины последний помещали в специальное приспособление между щупами 2 и 6. При включении прибора на экране электронно-лучевой трубки
появлялись два выброса злекіронного луча: первый отмечая время выхода ультразвукового импульса, а второй — приход, сигнала. Число меток, укладывающихся между этими выбросами, позволяет определить время прохождения импульса через образец.

В качестве образцов использовали плодовые ветви яблони Антоновки, груши Южной, вишни Владимирской и сливы. Образцы выбраны цилиндрические, средним диаметром 22 мм, длиной 133 мм с хорошо обработанными и параллельными друг другу торцами. Длину образца можно изменять, так как на^ установке имеется стойка 4 с неподвижным кронштейном и подвижный кронштейн 3.

Динамический модуль упругости плодовой древесины может быть определен по частоте ее изгибных колебаний с использованием метода, разработанного лабораторией физика древесины Института леса АН СССР [16]. Этот метод обычно называют резонансным.

При проведении подобных опытов может быть принята схема изгиба стержня с одним закрепленным концом, показанная на рис. И. В этом случае легко получить невысокие частоты, которые удобны для возбуждения и для точного измерения [16]. Один конец испытуемого образца зажимают в массивные тиски. К нижней части образца крепят две обычные канцелярские кнопки: одну 2— посередине свободной

длины образца, другую 3 — вблизи незакрепленного торца. Под кнопками располагают электромагниты К1 и К2. С помощью электромагнита К1 образцу сообщают колебания от генератора звуковой частоты 5. Колебания же самого образца с помощью электромагнита К2 преобразуются в электрические» которые воспроизводятся затем на экране катодного осциллографа 4. Резкому увеличнию амплитуды этих колебаний соответствует частота резонанса.

Многочисленными опытами установлено, что частоты образца и генератора при резонансе находятся в отношении 1:1. Частоту резонанса читают на шкале генератора. Принимая частоту резонанса равной частоте собственных колебаний образца, определяют динамический модуль упругости


 

Резонансную частоту и, следовательно, частоту собственных колебаний четырех сортов плодовой древесины определяли в лаборатории прочности ВИСХОМа на вибрационной уста-новке французской фирмы Продера, принципиальная схема которой показана на рис. 12.

С исследуемой ветвью 5 сердечник 4 возбудителя 3 вибрации соединен жестко специальным легким хомутиком на расстоянии 140 мм от места защемления ветви. В качестве возбудителя вибрации применен электродинамический возбудитель с постоянным полем, создаваемым постоянным магнитом. Максимальная амплитуда возбудителя вибрации равна 10 мм.

Установка работает следующим образом: электрические сигналы двухфазного генератора t, питающегося от сети напряжением 220 В, усиленные в усилителе мощности £ питающемся от сети напряжением 380 В, поступают на возбудитель электродинамического типа. Последний превращает электрическую мощность усилителя в механическую энергию, направленную на объект. В результате консольно закрепленная плодовая ветвь начинает колебаться. Постепенно увеличивая частоту генератора, достигают резонансной частоты консольной балочки, которая хорошо определяется визуально. Однако с целью исключения ошибок в замерах применяют стробоскоп 6, с помощью которого ! фиксируют резонансную, а значит, и собственную частоту исследуемой плодовой ветви. Подставляя значения собственной частоты и других величин в предыдущую формулу, определяют динамический модуль упругости.

Как следует из изложенного, динамический модуль упругости плодовой древесины может быть определен только при знании собственной частоты колебаний исследуемого образца.

При резонансном методе определения собственной частоты плодовой древесины для сообщения вынужденных колебаний консольной балке используют генераторы звуковой частоты или специальные виброустановки с возбудителями колебаний. Однако подобная аппаратура относительно сложна и не всегда имеется в распоряжении исследователя, поэтому для определения собственной частоты плодовой консольно закрепленной ветви могут быть использованы более простые и доступные методы. В частности, собственную частоту такой балки можно определять при помощи механического записывающего виброустройства или датчика перемещения, тензометрирова-нием, фотоэлектрическим методом и др.

 

 

 

Рис. 12. Схема вибрационной установки французской фирмы Продера для определения собственной частоты колебаний плодовой древесины

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..