Пенетрометр своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Пенетрометр измеряет сопротивление грунта проникновению в поле на глубине около 1 м как давление в диапазоне от 0 до 5 МПа (1 МПа = 0,1 кН / см² 10,1972 кг / см²).

Содержание

строительство

Рисунок 1: Ручной пенетрометр, используемый в полевых условиях, чемодан для инструмента, датчик силы и наконечники для пробников

Пенетрометр состоит из

металлический стержень из нержавеющей стали длиной от 90 до 110 см, который при необходимости может быть удлинен аналогичными стержнями.
На нижнем конце стержня зонда находится конус зонда с площадью основания, превышающей поперечное сечение стержня зонда.
Конус может иметь разные углы раскрытия; обычно угол составляет 60 °. Измерения с разными углами раскрытия нельзя сравнивать друг с другом.
Стержень зонда несет динамометр между ручками или под ним.

Динамометр базируется на пружине сжатия или коробке манометра с

отображение указателя, которое часто оснащено указателем перетаскивания для отображения максимального значения; или же
пишущее устройство, тогда говорят об аналоговом пенетрографе; или же
цифровая запись измеренных значений, известная как цифровой пенетрограф или пенетролог, частично оснащенная приемником GPS .

Если измеренное усилие связано с площадью основания измерительного конуса, будет получено измеренное значение давления.

варианты

В случае небольших конструкций измерительный стержень обычно не имеет отдельного измерительного конуса и входит непосредственно в балансир с нажимной пружиной, корпус которого также представляет собой ручку. Такие устройства хорошо подходят для горизонтальных измерений, например, в стене профиля пола .

С пенетрометром связан ударный зонд как небольшой вариант ударного зондирования . У нее измерительный стержень с в основном постоянно установленным измерительным конусом вбивается в землю не давлением руки, а ударом падающего груза. Падающий груз охватывает измерительный стержень в виде толстой металлической трубки и сбрасывается на определенное расстояние вдоль измерительного стержня на опору (опору), прикрепленную к измерительному стержню. Здесь измерение силы заменяется подсчетом ударов падающего груза, и это число записывается вместе с достигнутой глубиной проникновения.

обязательство

Обычно пенетрометр вдавливают в землю вертикально. Спиртовой уровень на ручке используется для вертикального погружения пенетрометра в землю. Это гарантирует, что щуп не трется о стенку отверстия, а может свободно перемещаться в пространстве, открытом конусом. Трение о стенку отверстия является одним из источников погрешности при измерении сопротивления проникновению пенетрометром.

В случае ручного пенетрометра без пишущего устройства (максимальное) сопротивление проникновению вручную отмечается в каждой точке измерения для заданных шагов глубины 5 или 10 см. Точки измерения лежат в виде сетки или четких линий разреза на тестовой области; Что касается расстояния между точками измерения, полезны предварительные исследования, которые позволяют сделать заключение об изменчивости измеренных значений в данной области.

Влияние переменных на сопротивление проникновению в почву

Сопротивление грунта проникновению является суммой переменных и зависит от многих свойств грунта:

Каждое изменение одного из этих факторов приводит к изменению сопротивлений проникновению, при этом отклонения не могут быть идентифицированы на основе конкретных факторов. Следовательно, значения сопротивления проникновению обычно не распределяются и изменяются не постоянно, а часто резко по площади и глубине.

оценка

При оценке лучше сравнивать измерения, сделанные в одних и тех же условиях, без учета конкретной физической единицы, чем определять свойства или возможные варианты использования, исходя из превышения или падения ниже измеренных значений, классифицированных как критические.

Из-за своей высокой чувствительности измерение с помощью пенетрометра является методом выбора для пространственных и временных (содержание влаги в почве) оценок однородности сопротивления проникновению грунта, таких как выбор репрезентативных участков.

набухать

DIN 19662 (2011): Качество почвы - Полевые исследования - Определение сопротивления почвы проникновению с помощью пенетрометра. - Бейт, Берлин.
Hartge, KH, H. Bohne, HP Schrey & H. Extra (1985): измерения пенетрометром для проверки физической изменчивости почвы. Исследование почвы и обработки почвы, Том 5, стр. 343-350.
Хартге, К. Х. и Р. Хорн (1989): Физическое исследование почв. Энке Верлаг, Штутгарт - (Глава 14: Определение сопротивления проникновению с помощью датчика удара)
Schrey, HP (1987): качественно-количественное представление зависящего от глубины распределения сопротивления проникновению. Объявления Немецкое общество почвоведения, том 55, стр. 239–244.

Эта страница последний раз была отредактирована 1 ноября 2017 в 23:55.

При наличии определенного опыта консистенцию оценивают простым нажатием пальца. То есть оценивают, какое потребуется усилие, чтобы сделать пальцем вмятину на брусе. Но пальцы у всех разные, усилие тоже индивидуально. Как быть при возникновении спора? Можно ориентироваться на влажность, для определения которой в лаборатории требуется определенное время. Можно оснастить вакуум-пресс автоматической системой регулировки подачи воды (пара). Но, во-первых, это требует приличных затрат, во-вторых, на практике на большинстве заводов, как правило не работает. Ориентируются еще по давлению в головке пресса, но давление меняется в зависимости от износа шнеков и мундштука.

Для решения данного вопроса часто используют простой прибор: пенетрометр для глиняного бруса (см. фото).

Пенетрометр состоит из корпуса, пружины, находящейся внутри корпуса, и плунжера, на котором нанесена шкала. На плунжере жестко закреплен наконечник (игла) с меткой, до которой необходимо погружать наконечник в глиняный брус. Шкала проградуирована от 0 до 4,5 кг/см2. Цена деления шкалы: 0,25 кг/см2. Величина рекомендуемой консистенции бруса для каждого завода может быть своей и зависит от характеристик глин, гранулометрического состава вводимых добавок и их количества.

По вопросам приобретения лабораторного оборудования обращайтесь по тел. (391) 292-31-18 или по e-mail: .

При покупке двух и более пенетрометров скидка 500 рублей на каждый.

Удобно и практично: Пенетрометр для глиняного бруса + контактный термометр для глиняного бруса + очень удобный чехол для переноски обоих приборов (фото ниже).

Сдвиговые свойства проявляются, как известно, при касательном смещении слоев продукта.

Приборы для измерения сдвиговых свойств по принципу действия подразделяют на следующие группы: ротационные и капиллярные вискозиметры, пенетрометры, приборы с плоскопараллельным смещением пластин и др.

Ротационные вискозиметры

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили коаксиальноцилиндрические комбинированные поверхности для измерения характеристик вязких и пластично-вязких продуктов (мясной фарш, тесто, конфетные массы, помады и др.).

На рис. 3.1 показана принципиальная схема ротационного вискозиметра, рабочий орган которого имеет одну геометрическую форму в виде коаксиальных цилиндров.

На рис. 3.2. представлены схемы ротационных вискозиметров, рабочий орган которых комбинирован: цилиндр-полусфера (а) или цилиндр-конус-диск (б).

Между рабочими поверхностями находится исследуемый продукт, сила сопротивления внутри которого при вращении одной из поверхностей измеряется.

Известны два основных принципа действия приборов с коаксиальными цилиндрами.

В первом случае испытуемое вещество помещается в цилиндр, приводимый в равномерное вращательное движение. Подвешенный на упругой нити второй цилиндр находится коаксиально с первым. Вязкость вычисляется по величине скорости вращения первого цилиндра и по углу поворота второго цилиндра от его первоначального положения. Этот метод применяется для исследования жидкостей и газов.

Во втором варианте внешний цилиндр неподвижен, внутренний крепится на оси, вмонтированной для уменьшения трения в шариковых подшипниках, и приводится во вращение с помощью падающего груза. Экспериментально получают зависимость крутящих моментов от угловой скорости вращения измерительной поверхности.

При исследовании пищевых масс часто применяют ротационные вискозиметры РВ-4, РВ-7, РВ-8, разработанные М. П. Воларовичем. В этих приборах используется второй вариант привода от падающих грузов (рис. 3.3).

Для случая, когда сдвиг распространяется на всю толщину исследуемой массы, заключенной между двумя цилиндрами, М. П. Воларовичем предложены формулы для определения эффективной вязкости н_Эф (Па х с) и предельного напряжения сдвига 9 (Па):

где К и К₀ — константы прибора, зависящие от геометрических размеров и высоты, на которую загружается исследуемый продукт, m 1 с- 2 ;

М — масса вращающих ротор грузов, кг;

N — частота вращения ротора, об/с;

М₀ — масса грузов, при которой начинается сдвиг, кг.

Капиллярные вискозиметры

Эти приборы используются для определения вязкости бульона, топленых жиров, крови, растительных масел.

Наибольшее распространение и применение получили вискозиметры Оствальда, Убеллоде (рис. 3.4).

Капиллярные вискозиметры представляют собой [/-образные трубки, в одно из колен которых помещен капилляр.

В приборе Убеллоде для истечения жидкости необходимо в одном из колен принудительно создавать давление или вакуум, в то время как в приборе Оствальда перетекание жидкости из одного колена в другое происходит за счет гидростатического давления.

Вискозиметр Оствальда используют как относительный прибор. Расчет производят по формуле

где K_t — водная константа прибора при t измерения, м 2 /с 2 ; р — плотность жидкости при температуре заливки, кг/м 3 ; т — время истечения, с.

Пенетрометры

Пенетрометры различных модификаций производства Венгрии, Германии, России предназначены для качественного и быстрого измерения как в лабораториях, так и в производственных условиях. Они широко применяются для испытаний в нефтеперерабатывающей, косметической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Принцип действия пенетрометров заключается в том, что прибор автоматически измеряет степень пенетрации, т. е. выраженное в 0,1 мм расстояние, на которое индентор (игла или конус) проникает в испытуемый материал перпендикулярно его поверхности при температуре 20°С в течение 5 с.

На рис. 3.5. представлены пенетрометры фирмы "Labor" (Венгрия).

Автоматические пенетрометры ОВ-204, ОВ-205, ОВ-202 имеют реле времени и тормозной механизм.

Арматура автоматического пенетрометра расположена в корпусе (1) из алюминиевого литья, установленном на трех регулируемых установочных винтах (2), с помощью которых, а также уровнемера (5) прибор устанавливается в горизонтальное положение.

До включения прибора в сеть необходимо сетевую колодку на задней панели прибора поставить в положение, соответствующее имеющемуся сетевому напряжению, а также заземлить прибор.

Прибор включается главным включателем. При этом включается лампа для освещения рабочего пространства (10), реле времени, электронная часть и проекционная лампа оптической части. Прибор следует включать за 30 мин. до начала измерений.

Испытуемый продукт помещается на столик подъемного винта (6), благодаря которому испытуемый материал поднимается до соприкосновения с индентором (8). Индентор (игла или конус) при помощи зажимной головки (9) ввинчивается в отверстие направляющей, выступающей из панели над рабочим пространством, и после ввода до отказа фиксируется винтом.

Перед измерением проводят нулевую коррекцию шкалы (11), по которой отсчитывается степень пенетрации. Нулевая метка шкалы должна совпадать с горизонтальной меткой матового стекла.

Для пуска индентора служит кнопка (4). В момент включения реле времени на 5 с выводит из действия пружину, крепящую направляющую штангу, и индентор проникает в испытуемый материал. Спустя 5 с реле включает магнит, и в действие вступает тормозная система, которая препятствует дальнейшему перемещению направляющей.

После каждого измерения реле прибора через 1 с готово к следующему испытанию. Результаты измерения отсчитываются по оптической проекционной шкале в градусах пенетрации (3-360), равном 0,1 мм.

Пенетрометр ручной переносной ППМ-4 показан на рис. 3.6.

По определяемому среднему арифметическому значению глубины пенетрации, выраженному в метрах, рассчитывают предельное напряжение сдвига (ПНС) по формуле П. А. Ребиндера:

где О — предельное напряжение сдвига, Па; Р — усилие пенетрации, Н;

h — глубина погружения конуса, глубина пенетрации, м; к_а — константа конуса; при а = 60°, к_а = 0,214. Усилие пенетрации (Р) определяется по формуле

где т — масса конуса с зажимной головкой (равняется 150 г, или 0,15 кг);

g — ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 ).

Рассмотренные выше пенетрометры, а также пенетрометр переносной малогабаритный ППМ-4, разработанный профессором В. Д. Косым, применяются для определения пенетрации мясных продуктов по ГОСТу Р 50814-95 "Мясопродукты. Методы определения пенетрации конусом и игольчатым индентором".

Приборы с плоскопараллельным смещением пластин

Эти приборы служат для определения сдвиговых характеристик в области практически не разрушенных структур при малых величинах деформаций. С помощью этих приборов можно исследовать вязкость, упругость, период релаксации.

Метод смещения пластин используется в конструкции приборов со смещением верхней пластины, когда исследуемый материал находится между двумя пластинами (рис. 3.7).

Имеются также приборы со смещением пластины, погруженной в исследуемую среду (рис. 3.8).

В первом приборе (а) кювета (1) с исследуемым материалом устанавливается неподвижно, в нее помещается пластина (2). Пластина приводится в движение грузом (3) при помощи нити, переброшенной через блок. Часть груза уравновешивает пластину (2), другая — рабочую нагрузку.

Между пластиной и нитью установлена микрошкала (4), по которой с помощью микроскопа (5) измеряют величину деформации. Время отсчитывают по секундомеру.

Во второй модификации (б) пластина через микрошкалу прикрепляется к заранее тарированной пружине. При опускании столика с закрепленной на нем кюветой по величине растяжения пружины определяют напряжение.

Напряжение сдвига 9 вычисляют по деформации пружины, соответствующей этой нагрузке Р, и боковой поверхности пластины F:

Пенетрометр – это незаменимое устройство, с помощью которого можно быстро измерить и определить консистенцию жидкостей или подробно изучить характеристики, к примеру, грунта. Учитывая то, что данный прибор достаточно универсален и может использоваться в научных целях и в производственных лабораториях, на предприятиях и в процессе производства, во время исследований и изучений почвы, количество вариантов, которые сегодня представлены на выбор покупателей, достаточно велик.

Процесс использования пенетрометра называется пенетрацией. Для этого испытательное тело, представленное в виде иглы, погружается в то вещество, консистенцию которого необходимо измерить. Процесс должен осуществляться очень плавно и без рывков. Только в таком случае можно получить достоверный и объективный результат.

Разновидности пенетрометров

Карманные пенетрометры обладают небольшим размером и совсем незначительным весом. Они отлично подходят для использования на производстве в целях контроля протекающих процессов. Кроме того, невероятно популярны карманные устройства для бетонных смесей, которые незаменимы во время строительства. Следует заметить, что, если первые такие пенетрометры не могли предоставлять абсолютно точную информацию, то современные достижения науки позволили довести их до того уровня, когда такие приборы могут использоваться даже в исследовательских лабораториях, представляя абсолютно достоверную информацию.

Автоматические пенетрометры представлены в виде достаточно сложных конструкций. Зачастую они дополнительно оснащаются клавиатурой и дисплеем. Шаговой двигатель, встроенный программный пакет, наличие запоминающего устройства – все это популярные характеристики автоматических приборов. Они предоставляют максимально верную информацию и используются там, где не обойтись без крайней точности.

Пенетрометры для определения прочности грунта могут быть нескольких видов. Некоторые предназначены для использования в лабораторных условиях, а некоторые идеально подходят для контроля и оценки качества уплотнения грунта и характеристик его прочности на открытом пространстве.

Ну и, конечно же, без данного прибора просто невозможно представить процессы, связанные с производством и использованием битумов, так как их характеристики должны строго соответствовать определенным стандартам. А проверить это можно, благодаря использованию соответствующего пенетрометра.

Статьи по теме:

Разновидности трубопроводной арматуры

Трубопроводная арматура является одним из самых основных элементов многих коммуникаций. Она представляет собой совокупность различных технических устройств, которые…

Особенности керамических изоляторов

Самой распространенной областью применения технической керамики является электротехника и энергетика. Это связано с отличными электротехническими характеристиками и высочайшим…

Продажа бетонных смесей в Минске и Минской области

Сегодня строительный процесс невозможно представить без использования бетона. Так, возведение стен и фундамента здания, а также внешняя и…

Какой экскаватор погрузчик лучше: рекомендации специалистов

Как же грамотно выбрать экскаватор погрузчик? Об этом стопроцентно задумывается большинство современных потенциальных покупателей такого рода продукции. И…

Выбираем жироуловитель для канализации

Стоки на объектах промышленного назначения могут содержать различные загрязнения. Отрицательное воздействие на систему водопровода оказывают частички жиров…

Читайте также: