1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29917
(51) A01D 45/26 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0527.1
(22) 17.04.2014
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Костюченков Николай Васильевич;
Костюченкова Оксана Николаевна; Шакенова Азиза
Кайыртаевна
(73) Акционерное общество "Казахский
агротехнический университет им. Сакена
Сейфуллина"
(56) Физико-механические свойства
сельскохозяйственных растений, М:1956, с.13-14,
рис.3
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
БЕЛОКОЧАННОЙ КАПУСТЫ
(57) Изобретение относится к области
сельскохозяйственного машиностроения, в
частности к устройствам для определения физико-
механических свойств белокочанной капусты.
Технической задачей изобретения является
устранение отмеченных недостатков, которая
достигается за счет того, что сила сопротивления
образца передается через жесткий стержень и
гибкий трос на силовую пружину, сжимая ее.
Величина сжатия пружины, пропорциональная силе
сопротивления образца, записывается на бумажной
ленте. Зная масштаб пружины, по диаграмме можно
определить действующею силу. Бумажная лента
закреплена на ровной пластине, а пишущий
карандаш помещен в середине шатуна прямила,
которое служит для преобразования продольного
перемещения рукоятки от сжатия пружины в
поперечное перемещение карандаша.
На диаграмме с достаточной точностью
получается запись, представляющая собой кривую,
записанную в координатах: сила сопротивления
образца и путь (поступательное перемещение
рабочего органа).
Подобное выполнение устройства позволит
определить: усилие отрыва листьев, сопротивление
резанию кочерыги, сопротивление отрыва кочана из
почвы, размерно-массовые характеристики частей
растения капусты, замер угла трения частей
растения капусты, при сменной поверхности
столешницы.
(19)KZ(13)A4(11)29917
2. 29917
2
Изобретение относится к области
сельскохозяйственного машиностроения, в
частности к устройствам и приборам для
определения физико-механических свойств
растений белокочанной капусты.
Существуют разные измерительные приборы для
замера физико-механических свойств растений.
Известен штангенциркуль, который состоит из
штанги с неподвижными губками, рамки с
подвижными губками, перемещающейся по штанге,
стержня глубиномера, соединенного с рамкой, и
стопорного винта. Одни губки предназначены для
измерения охватываемых размеров (валов), а вторые
губки - охватывающих (отверстий). На штанге
нанесена основная шкала с ценой деления 1 мм, а на
скосе рамки - вспомогательная шкала (нониус), с
помощью которой отсчитывают десятые доли
миллиметра.
При измерении губки штангенциркуля сводят
или разводят до тех пор, пока они не будут
перемещаться вдоль измеряемой поверхности с
легким трением. При работе со штангенциркулем
важно держать инструмент перпендикулярно
детали, чтобы губки плотно прилегали к замеряемой
поверхности («Взаимозаменяемость стандартизация
и технические измерения», М: 1987 г. с.134-138,
рис.30).
Недостатком данного штангенциркуля является
то, что возможный максимальный диапазон
измерений составляет 300 мм. А это ограничивает
замер параметров растения с большими размерами,
например диаметра кочана капусты.
Известны циферблатные платформенные весы, с
помощью которых можно замерить массу растения
и её части (см. Циферблатные платформенные весы.
Патент СССР №81002, класс 42f/8, В.К. Виноградов,
М.С. Эрлих, опуб. 22.08.1948 г.). Циферблатные
платформенные весы работают по следующему
принципу: взвешиваемый груз, помещенный на
грузовой платформе, действует на грузоприемные
рычаги, а они в свою очередь, действуют на
передаточный рычаг через серьги. Соотношение
плеч у рычагов равно 1:3, а у рычага в 1:10.
Передаточный рычаг через тягу передает усилие
на маятниковое коромысло, с соотношением плеч
1:4, которое своей призмой опирается на стойку. С
левой стороны опорной призмы коромысла
укреплен тарировочный груз, при помощи которого
производится тарировка весов в пределах до 20 кг.
Недостатком данных циферблатных
платформенных весов является то, что отсутствует
силовой механизм для более чувствительной
пружины, которую можно оттарировать на замер
массы (веса кочана).
Известен рычажный разрывной динамометр для
определения усилия разрыва, усилия раздавливания,
величины связи между органами растений
(«Физико-механические свойства
сельскохозяйственных растений», М: 1956 г., с.13-
14, рис.3) по совокупности общих существующих
признаков принятый за прототип.
Рычажные разрывные динамометры имеют
специальное приспособление для определения
удлинения при разрыве. Они состоят из второго
рычажного механизма в виде стрелки, движущейся
по шкале, и небольшого сектора с зубчатой рейкой,
соединенной тягой с нижним зажимом. При
опускании нижнего зажима стрелка перемещается
вдоль верхней шкалы и показывает разницу между
ходом нижнего и верхнего зажимов, что
соответствует удлинению стебля. Каждое деление
шкалы удлинений равно 0,25 мм. Рычажный
разрывной динамометр содержит маятник с грузом
(одно плечо) и сектора с роликовой цепью (другое
плечо). К роликовой цепи подвешен верхний зажим.
Нижний зажим крепится к винтовому стержню,
который вращением рукоятки с помощью
конической пары зубчаток перемещается вверх и
вниз. Привод винтового стержня осуществляется
вручную или от электродвигателя через
трансмиссию. Если, зажав отрезок стебля опускать
винтовой стержень, то маятник с грузом
поднимается вверх по шкале. В момент разрыва
растянутого стебля маятник останавливается
вследствие упора зубцов собачки в храповые зубцы
верхнего края сектора шкалы. При этом стрелка
маятника показывает на шкале разрывное усилие в
килограммах. Груз на маятнике сменный, в связи с
чем изменяются мощность динамометра, шкала и
точность отсчетов по ней. Перед началом опыта
нижний зажим динамометра нужно подводить к
верхнему на расстояние принятой зажимной длины
(100 мм), отрезок стебля (длиной около 190 мм)
необходимо закрепить винтами в зажимах.
С помощью рычажного разрывного динамометра
можно измерить: усилия разрыва, усилия
раздавливания, величины связи между органами
растений, но недостатком данного прибора является
то, что произвести замер других физико-
механических свойств растений капусты
невозможно.
Техническим результатом, обеспечиваемым
приведенной совокупностью признаков, является
устранение отмеченных недостатков, которая
достигается за счет того, что сила сопротивления
образца передается через жесткий стержень и
гибкий трос на силовую пружину, сжимая ее.
Величина сжатия пружины, пропорциональная силе
сопротивления образца, записывается на бумажной
ленте. Зная масштаб пружины, по диаграмме можно
определить действующею силу. Бумажная лента
закреплена на ровной пластине, а пишущий
карандаш помещен в середине шатуна прямила,
которое служит для преобразования продольного
перемещения рукоятки от сжатия пружины в
поперечное перемещение карандаша.
На диаграмме с достаточной точностью
получается запись представляющая собой кривую,
записанную в координатах: сила сопротивления
образца и путь (поступательное перемещение
рабочего органа).
Сущность предложенного технического решения
поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - общий вид устройства для изучения физико-
механических свойств белокочанной капусты; вид
сверху - фиг.2, тоже вид сбоку - фиг.3.
3. 29917
3
Устройство состоит из силового механизма 1,
который закреплен на вертикальной подставке,
состоит из неподвижной рамы 1 и подвижного
стержня 2 с креплением на конце для гибкого
тросика. Через пружину 3 подвижный стержень
соединен с рукояткой 4 и винтом плавного
нагружения 5 силового механизма. При давлении на
рукоятку 4 вручную или с помощью винта 5
пружина сжимается, величина деформации
пружины через передаточный механизм 6
фиксируется пишущим устройством 7. Работа,
затрачиваемая на деформацию образца, и
возникающие усилия устанавливаются из
диаграммы, записываемой прибором в
координатных осях - путь - сила. Таким образом,
прибор позволяет записывать величину деформации
пружины в функции перемещения покровного листа
капусты y=f(h). Зная жесткость пружиныК, можно
от ее деформации у перейти к силе F=К*у.
Устройство смонтировано на столе 8.
Противорежущее устройство 9 и блок роликов для
гибкого тросика 10 установлены на столе. Конец
гибкого тросика 11 и П - образная рамка с
фиксатором 12 соединена с креплением 13. Сбоку
стола смонтированы: штангенциркуль с
удлиненными губками 14, платформа 15, весовой
механизм 16, а также столешница 17 с
транспортиром для определения угла трения частей
растения капусты.
Устройство работает следующим образом: при
определении усилия отрыва листа, кочан капусты
закрепляется в П-образной рамке с фиксатором 12 и
устанавливается в крепление 13. Конец гибкого
троса 11, выполненного в виде петли, одеваем на
лист растения для фиксации захвата. Создавая
усилие на ручках 4 вручную или с помощью винта 5
отрываем лист от капусты. При этом пружина 3
деформируется, величина деформации
автоматически записывается самопишущим
устройством 7. Сменой рабочего органа прибор
приспосабливается для определения усилия
теребления кочана из почвы. Прибор
устанавливается на переносной подставке по оси
произрастания растений капусты, ножки прибора
устанавливаются на почву, на крою стола крепится
дополнительный блок ролик. Высота подставки
должна обеспечивать угол теребления в пределах
90°. Трос 11 крепится за кочерыгу растения, при
этом захват должен обеспечивать вертикальное
действие силы теребления. Далее процесс
осуществляется аналогично описанному выше.
При испытании кочерыги на сопротивление
резанию, кочан устанавливается на
противорежущую пластину 9, удерживается
вручную или закрепляется на шток 2 крепится нож.
Далее процесс осуществляется аналогично
описанному выше.
При изучении размерно-массовых характеристик
капусты, а точнее высоту, длину, диаметра кочана,
необходимо доставить кочан на платформу 15, и с
помощью смонтированного в устройство
штангенциркуля с удлиненными губками
14 замерить параметры растений капусты.
Аналогично осуществляется замер параметров
кочерыги (наземная часть, облиственная часть,
необлиственная часть, а также диаметр кочерыги в
месте обрезки кочана). С помощью весового
механизма для взвешивания растений 16, который
установлен на платформе 15, можно взвешивать
растения и ее частей по отдельности.
Для замера угла трения частей растения капусты,
на столешницу 17, которая смонтирована на
подставке подвижно вокруг неподвижной оси,
помещаем части растения капусты. При этом
материал верхней плоскости столешницы сменный.
Плоскость наклоняем подъемным механизмом до
момента сдвига частей растений капусты. В этом
положении фиксируем угол и с помощью
снабжённого транспортира определяем угол трения
частей растения капусты. Аналогично из других
материалов верхней поверхности столешницы,
замеряем угол трения частей растения капусты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для изучения параметров физико-
механических свойств белокочанной капусты
содержащее подставку, на которой смонтированы
силоизмерительный механизм, захваты и ролики,
отличающееся тем, что силоизмерительный
механизм содержит тарируемую сменную
цилиндрическую пружину, соединённую с
подвижной частью передаточного механизма и
фиксирующим пишущим устройством, при этом
передача усилия осуществляется винтовым
механизмом или вручную.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
силоизмерительный механизм, при замере усилия
отрыва листьев, через жесткий стержень и гибкий
трос, проложенный в желобообразных роликах,
снабжен захватами для фиксации их на листьях
кочана, при этом кочан закрепляется в П-образной
рамке с фиксатором.
3. Устройство по п.п.1, 2, отличающееся тем,
что жесткий стержень силоизмерительного
механизма, при замере усилия теребления растений
капусты из почвы, снабжен захватом кочанов,
обеспечивающим вертикальное действие силы
теребления.
4. Устройство по п.п.1, 2, 3, отличающееся тем,
что на подставке смонтированы штангенциркуль с
удлиненными губками, для замера параметров
кочана и кочерыги растения капусты, а также
весовой механизм для взвешивания растений и её
частей.
5. Устройство по п.п.1, 2, 3, 4, отличающееся
тем, что на подставке смонтирована подвижная
вокруг неподвижной оси столешница, снабжённая
транспортиром для определения угла трения частей
растения капусты, при этом материал поверхности
столешницы, сменный.
