Прибор для определения прочности древесины

Прибор для определения прочности древесины

Цель данной статьи — представить Вашему вниманию краткий обзор четырех современных устройств, которые могут использоваться для исследования состояния древесины. Такие исследования проводятся, в первую очередь, для старовозрастных, крупномерных деревьев.

1. Импульсный томограф «Арботом»

Первым из устройств, о котором мы расскажем, будет импульсный томограф, разработанный немецкой компанией Rinntech приблизительно в 2001 году. Этот томограф был назван «Арботом».

В основе работы Арботома лежит измерение скорости распространения звука в древесине. Эта скорость напрямую связана с плотностью исследуемой древесины.

Рассмотрим состав и порядок проведения измерений с помощью Арботома (фото 1).

Фото 1. Работа с Арботомом

Арботом состоит из набора датчиков. В комплекте может быть до 20 датчиков. Далее, имеется батарея, комплект кабелей, и наконец, компьютерная программа, предназначенная для считывания и обработки результатов измерений. Соответственно, для работы используется и ноутбук.

Для исследования выбирается срез дерева. Это может быть как горизонтальный срез ствола, так и срез под любым углом к горизонту, например, срез одной из веток. По периметру выбранного среза вбиваются гвозди по числу используемых датчиков. Чем больше датчиков мы используем, тем большую точность будет иметь результат. В то же время для более тонких деревьев используется меньшее количество датчиков, так как расстояние между соседними датчиками должно быть больше 15 см. Вбиваемый гвоздь должен пройти кору и вступить в контакт с древесиной.

На гвозди плотно вешаются датчики. Датчики последовательно соединяются кабелями друг с другом и с батареей. Батарея соединяется с ноутбуком либо кабелем, либо через беспроводной интерфейс Bluetooth.

После этого в программу вводятся исходные данные, которые определяют условия проведения измерения: это порода дерева, геометрия выбранного среза и положения датчиков. Геометрия среза — по умолчанию это круг; но если форма среза другая, то соответствующие отклонения можно легко задать в программе. А положения датчиков указываются по мерной ленте, пущенной по периметру среза.

Для проведения измерений берем молоточек и производим короткий упругий удар, скажем, по первому датчику. При этом импульс распространяется по древесине от первого датчика до каждого из остальных. Замеряется время прохождения импульса от первого датчика до каждого из остальных. Эти данные сохраняются программой. По каждому датчику рекомендуется произвести 3–5 ударов; это необходимо для повышения точности результатов.

Фото 2. Томограмма 400-летней сосны в Выборге

После этого измерения закончены — датчики можно снимать. Программа, по исходным данным и по результатам измерений, рассчитывает скорости прохождения импульсов между каждой парой датчиков. На основе этих скоростей строится томограмма (фото 2), на которой красный цвет означает пустоту (дупло), различные оттенки желтого — это древесина различной степени плотности, а зеленый цвет — плотная древесина. На фото 2 приведена томограмма 400-летней сосны, исследованной нами в Выборге.

Нужно понимать, что Арботом не дает результата с точностью до сантиметра, но дает хорошее общее представление о структуре древесины исследуемого среза.

К достоинствам Арботома нужно отнести, прежде всего, то, что это прибор неразрушающего контроля. Кроме этого, результаты измерений представлены в наглядной форме, удобной также и для последующего хранения в компьютере.

Из недостатков нужно отметить чувствительность устройства к внешним шумам: нельзя проводить измерения влизи проезжающих машин или при сильном ветре. Кроме того, Арботом достаточно дорог.

2. Резистограф

Второе устройство, о котором мы коротко расскажем,— резистограф производства все той же немецкой компании Rinntech (см. фото 3).

Резистограф (от англ. «resistance» — «сопротивление») учитывает сопротивление при сверлении древесины. В состав устройства входит тубус, внутри которого находится 3 мм сверло. Оператор плотно прижимает тубус к дереву и начинает сверление. По мере продвижения сверла вглубь измеряется электрическая мощность, необходимая мотору, чтобы сверлить древесину с постоянной скоростью. Эти данные поступают на операционный блок, связанный с тубусом кабелем. Встроенный в операционный блок маленький принтер в режиме реального времени печатает на бумажной ленте график, характеризующий изменение сопротивления в зависимости от глубины проникновения (на фото 3 внизу).

Резистограф можно использовать также для считывания слоев древесины для определения возраста дерева.

К недостаткам резистографа нужно отнести, во-первых, чувствительность результата к степени износа головки сверла. А сверла имеют свой срок службы, который не так уж долог. Кроме того, сверла могут ломаться, особенно при неграмотном использовании устройства в работе (напомним, что диаметр сверла всего 3 мм). Наконец, резистограф также достаточно дорог.

3. Пенетрометр

Пенетрометр разработан нашим кооперативом и запатентован.

Фото 4: а) пенетрометр, б) упор, в) рукоятка и риска со шкалой

Пенетрометр представляет собой металлическую трубку (фото 4а), внутри которой находится шток. На конце трубки наружу выходит упор (фото 4б). Для исследования состояния древесины в стволе просверливаем отверстие диаметром 10 мм. Отверстие можно просверлить шуруповертом или бензодрелью — делается это легко. Вставляем пенетрометр в просверленное отверстие на нужную глубину: на трубке пенетрометра имеются деления для проведения исследований на нужной глубине. Теперь несколько раз поворачиваем ручку на ближайшем к нам конце устройства (на фото 4в — справа). При этом упор на противоположном конце выходит из гнезда и вдавливается в древесину. Степень выхода упора наружу и служит показателем плотности древесины в данной точке. Для наблюдения степени выхода упора в основании пенетрометра имеется рукоятка (фото 4в) и на ней — шкала с делениями. По мере выхода упора вдоль этой шкалы передвигается винт с риской. Таким образом, положение риски на шкале характеризует плотность древесины в выбранной точке.

После проведения измерений просверленное отверстие закрывается пробкой.

Достоинством пенетрометра является простота его изготовления и использования. Пенетрометр доступен любому садово-парковому хозяйству. Для отбраковки деревьев не нужно нанимать организацию с дорогостоящим оборудованием.

4. Бороскоп

И наконец, нами опробован способ исследования состояния древесины с помощью бороскопа — разработки японской компании Olympus.

Работа бороскопа основана на использовании волоконной оптики.

Бороскоп включает в себя стальную трубку, содержащую специальную систему линз. На одном конце трубки имеется объектив, на другом, ближайшем к оператору, — окуляр. К бороскопу с помощью оптоволоконного кабеля подключается внешний источник света. Для проведения измерений, так же, как в случае пенетрометра, в стволе просверливается отверстие диаметром 10 мм. В отверстие вставляем трубку бороскопа. Включаем источник света — и через окуляр осматриваем стенку просверленного отверстия либо внутренней полости. Смотреть можно вокруг во все стороны, так как трубка поворачивается вокруг своей оси. Изображение можно также вывести на экран или сфотографировать специальной камерой. После работы просверленное отверстие закрывается пробкой.

Бороскоп может также использоваться для исследовательской работы.

Весь приборный комплекс достаточно дорог.

Опубликовано:
«Благоустройство городов Северо-Запада»: Конференция. Санкт-Петербург, «Ленэкспо», 23 апреля 2010 г.

Источник

Склерометр по древесине Novatest WOODTESTER

Склерометр по древесине Novatest WOODTESTER Novatest WOODTESTER Италия

Стоимость указана с учетом НДС. Оплата производится по безналичному расчету.

Внимание! Счета выставляются при сумме заказа от 3000 руб. Мы работаем как с юридическими, так и с физическими лицами.

Осуществляем доставку по России, Казахстану, Беларуси и странам таможенного союза курьерскими службами и транспортными компаниями.

Молоток для механических испытаний деревянных изделий на сжатие методом упругого отскока. WOODTESTER является единственным инструментом на рынке для анализа механических свойств древесины. WOODTESTER — инновационный инструмент, который обеспечивает точную и достоверную информацию о качестве исследуемого материала. Раньше механичуескую прочность древесины определяли ввертыванием буравчика, при его заглублении пружина закручивается на угол, пропорциональный степени прочности древесины. Сегодня у вас есть более совершенное устройство — это молоток Вудтестер. Он работает по принципу механического отскока, как и молоток Шмидта, но только по древесине.

Механические свойства древесины очень важны, от них зависят долговечность сооружений и изделий из дерева. Механическая прочность древесины – это способность противостоять статическим и динамическим нагрузкам. Различают прочность на сжатие, изгиб, скалывание, растяжение. При этом предел прочности древесины на сжатие и растяжение при направлении нагрузки вдоль волокон выше, чем при направлении нагрузки поперек волокон. Механическая прочность зависит от ее физических свойств древесины: например, увеличение влажности снижает прочность, а плотная древесина прочнее, чем легкая и рыхлая. Испытания прочности древесины правильно проводить по направлению нагрузки: вдоль волокон; поперек волокон радиально; поперек волокон тангентально. Везде она будет разной, помните об этом при строительстве.

Технические характеристики склерометра Novatest WOODTESTER:

• Энергия удара: 2,300 Нм
• Ограничения: Sp. > 100 мм
• Вес: 1,8 кг

Аксессуары:

• Проникающие иглы: коробка 50 шт.
• Защитная пластиковая крышка: коробка 50 шт.
• Измерительная система глубины проникновения
• Руководство по эксплуатации
• Защитная крышка для транспортировки
• Мягкий кейс

Спрашивает: Сергей:

Сколько стоит склерометр по древесине Novatest Wjjdtester

Источник

Машины для оценки прочности пиломатериалов

Наряду со столярными пиломатериалами, сорт которых определяется наличием пороков и дефектов обработки, в строительстве находят широкое применение конструкционные пиломатериалы, сорт которых оценивается по физико-механическим показателям досок. Для сортировки по прочности суще­ствуют различные машины.

В СССР и России ранее использовались машины марок CLT и Computermatic, измеряющие модуль упругости досок при изгибе в проходном режиме испытания. Технологическая схема установки Computer­matic показана на рисунке 7.

Рис. 1. Схема машины Computermatic для сортировки п/м по прочности: 1, 6, 8 — фотоэлементы; 2 — датчик продольной покоробленности; 3 — приводной опорный ролик; 4— датчик прогиба; 5— неприводной опорный ролик; 7— нагружающий ролик; 9 — прижимной ролик; 10 — направляющие ролики и приблизительное направление подачи сортируемого пиломатериала.

Пиломатериалы толщиной 25-76 мм и шириной от 50 до 305 мм, длиной от 2 до 7 м со скоростью до 152 м/мин подаются по роликовому конвейеру в сортировочное устройство (на рисунке изображен вид сверху). После прохож­дения доской фотодатчиков 3 посредством ролика 4 она изгибается с заранее задаваемой силой Р. В процессе перемещения пиломатериалов через каждые 152 мм датчиками регистрируется продольная покоробленность и величина прогиба от нагрузки, которые передаются в компьютер.

Сравнивая разность измерений с пороговыми значениями конструкцион­ных сортов, задаваемых программной картой, вычислительное устройство ма­шины присваивает каждому участку пиломатериала один из пяти сортов, и на доску водорастворимой краской наносится штрих определенного цвета.

Сортировочные машины CLT и Computermatic не исключают полностью участие человека в сортировке, так как не идентифицируют (не определяют) на доске наличие трещин, гнили, обзола, дефектов обработки. Пиломатериалы с указанными пороками отделяются от конструкционных по команде оператора.

Практика использования метода силовой сортировки показала наиболь­ший экономический эффект отсортировки наиболее прочных конструкционных досок из пиломатериалов низших сортов после обычной визуальной сортиров­ки по ГОСТ 8486-86 или 26002-83. Сегодня на рынке представлены несколько машин для сортировки досок по прочности.

На рисунке 2 показана канадская машина CRP 360 MSR, сортирующая доски по результатам измерения прогиба досок при заданной нагрузке. Измере­ния проходят на скорости подачи до 365 м/мин с шагом 50 мм. Возможна не­прерывная идентификация 4 различных сортов п/м.

Рис. 2. Машина для сортировки обрезных пиломатериалов по прочности CRP 360 MSR (Conception R. Р., Канада)

Наряду с машинами, измеряющими модуль упругости при изгибе, суще­ствуют машины, измеряющие другие показатели древесины, также позволяю­щие неразрушающим способом оценивать прочность пиломатериалов, исполь­зуемых в строительных конструкциях. Такими показателями могут быть плот­ность древесины, динамический модуль упругости и др.

На рисунке 3 показан прибор для бесконтактной оценки прочности пи­ломатериалов. Это оптический прибор, измеряющий параметры колебаний для оценки прочности досок при изгибе. Измерения выполняются на основаниификсации собственной частоты колебаний и плотности древесины. Производи­тельность системы— 150 досок/мин. Измерения осуществляются на попереч­ном конвейере. ViSCAN измеряет колебания по лазерной технологии непосред­ственно на доске, независимо от условий окружающей среды, например шума станков. Повторяемость результатов составляет не менее 99%.

Рис. 3. Прибор для оценки прочности пиломатериалов ViSCAN и его ударный механизм (Microtec)

E-Scan — станок для сортировки пиломатериалов по стандарту EN 14081 (рис. 4).

Рис. 4. Станок E-Scan для сортирования пиломатериалов по динамическому модулю упругости

Этот станок рассчитывает класс прочности каждой доски на поперечном конвейере путем измерения динамического модуля упругости (МОЕ dyn) и плотности древесины. Система состоит из рамной конструкции с поперечными конвейерами для перемещения досок, их взвешивания и измерения размеров, а также из возбудителя колебаний с датчиком для измерения динамического модуля упругости доски. Колебания в доске возбуждаются механически и из­меряются лазерным интерферометром. Плотность находится по массе и разме­рам доски.

Приборы измерения динамического модуля упругости можно встраивать в обычные линии сортирования пиломатериалов. Существует тенденция встраива­ния установок лазерного и рентгеновского сканирования в высокопроизводи­тельные строгальные линии. Точность силовой сортировки при этом возрастает, поскольку сканируется сухая, строганая и калиброванная древесина. Установка может использоваться для сортировки по качеству отделочных и столярных пи­ломатериалов, профильных погонажных изделий.

В настоящее время (2017 г.) на Сокольском ДОКе (Вологодская обл.) экс­плуатируется машина австрийской фирмы Microtec. В основу работы машины положен принцип оценки свойств пиломатериалов (плотности, влажности, по­роков древесины и др.) по результатам сканирования досок разными типами датчиков— рентгеновского излучения, лазерными, вибрационными, создаю­щими электрическое поле и другими— по экспериментально установленным зависимостям между показателями датчиков и разными свойствами пиломате­риалов.

В памяти ПК машины установлена программа, которая учитывает эти показатели и прогнозирует прочность, модуль упругости пиломатериалов, плотность и влажность древесины, т. е. все необходимые параметры для отне­сения пиломатериалов к заданному классу прочности. В процессе приемочных испытаний и сертификации машины на Сокольском ДОКе были получены по­казатели достоверности сортировки. Плотность древесины определяется с точ­ностью 99%, модуль упругости при изгибе — не выше 62%.

Источник