Способ градуировки и поверки сжимающих пластометров и упругий элемент для его осуществления (его варианты)

Способ градуировки и поверки сжимающих пластометров и упругий элемент для его осуществления (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ градуировки и поверки сжимакяцих пластометров, включающий нагружение сжатием упругого элемента и измерение усилия нагружения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности , в каждой поверяемой точке нагружают упругий элемент, характеристика которого совпадает с характеристикой идеально пластичного диска в этой точке диапазона измерений предела текучести. i СЛ Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3687642/24-25 (22) 05.01, 84 (46) 23.02.86, Бюл. ¹ 7 (71) Гомельский политехнический институт (72) В.П.Ставров, Э.Г.Косых и В,П.Сергиенко (53) 532.137 (088 ° 8) (56) Авдеев Б.А. Поверка машин и приборов для механических испытаний материалов. М.: Из-во стандартов, 1969, с.76, 96-100.

Кирновов В.И. Измерение механических характеристик материалов.

М.: Из-во стандартов, 1976, с. 125-!

29.

„„SU„„1213377 А ар 4 G 01 N 11/00 (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ

СЖИМАЮЩИХ ППАСТОМЕТРОВ И УПРУП4Й

ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) . (57) 1. Способ градуировки и поверки сжимающих пластометров, включающий нагружение сжатием упругого элемента и измерение усилия нагружения, о тличающийся тем,что,с целью повьппения точности и производительности, в каждой поверяемой точке нагружают упругий элемент, характеристика которого совпадает с характеристикой идеально пластичного диска в этой точке диапазона измерений предела текучести.

121 где 51.

Н

2 . Упругий элемент для гр адуир овки и .поверки сжимающих пластометров, содержащий поверхности конт акт а, параллельные рабочим поверхностям пластометра, о т л и ч а юшийся тем, что он имеет линейную характеристику и жесткость С, равную

С = -------- (1+ ) 11 0

2 1 где — номинальное значение предела текучести в поверяемой точке;

D u h — диаметр и толщина идеально пластичного диска с пределом текучести „ при до.стижении квазир авнове сно го состояния, причем его начальная высота h равна

24h + 7D

h h (---------) .

12Л + 5Р упругий элемент для градуиров ки и поверки сжимающих пластометров, выполненный в виде тарельчатой пружины,о тли чающий с ятем, что наружный диаметр пружины равен

Изобретение относится к технике испытаний пластичных материалов и может найти применение на пр едприя тиях химиче ской, р адно электр он" ной и электротехнической промышленности при входном контроле технологических свойств материалов гутем определения предела текучести.

Цель изобретения — повеление точности и производительности градуировки и поверки сжимакщих пластометров, На фиг. 1 показана схема деформл,рования идеально пластичного диска между плоскопараллельными плитами сжимающего пластометра, на фиг.2 характеристики идеально пластичного диска„ испытываемого на сжимающем пластометре, и упругих элементов, воспроизводящих поведение диска, при градуировке и поверке пластометра, на фиг.3 — конструкция упругого элемента в виде тарельчатой пружины .

3377 диаметру идеально пластичного диска с пределом текучести, равным номинальному значению в поверяемой точке диапазона измерений предела текучести, а другие параметры пружины находятся в следующих соотношениях

4 < D

1п

cl толщина пружины номинальное значение пр едела текучести в поверяемой точке; модуль упругости материала пружины; наружный диаметр пружины; внутренний диаметр пружины; толщина иде ал ьно пл астичного диска с пределом текуОчести б при достижении квазир авнове сно ro со стояния; высота пружины.

Сущность способа градуировки и поверки пластометров состоит в том

У что для его осуществления используется упругий элемент, воспро5 из водящий при з аданном усилии нагружения поведение идеально пластичного диска с пределом текучести, равным номинальному значению этой величины в поверяемой точке. Boc1D прои= ведение о бе спечивает ся т ем, что характеристики (зависимости усилие нагружения — высота) упругого элемента и идеально пластичного

Ф диска совпадают в поверяемой точке.

Для обеспечения данного соответ1с ствия параметры упругого элемента должны находиться в определенной взаимосвязи с пределом текучести в поверяемой точке диапазона измерений, т.е, для осуществления предложенного способа необходимы упругие элементы со специально подобранныии параметраии. При этом упругие элементы могут иметь как

121ЗЗ77

30 (4) Н

55 линейную, так и нелинейную характеристику.

Для осуществления способа применяют упругий элемент, содержащий поверхно сти контакт а, параллельные рабочим поверхностям пластометра, имеющий линейную характеристику и жесткость С, равную

С = -------- . (1 -- --), (1)

12h где - номинальное значение предела текучести в поверяемой точке;

0 и h — диаметр и толщина идеально пластичного диска с предел лом текучести о при достижении квазиравновесного состояния

При этом начальная высота элемента h р равна

h — h(- †-----)

24h + 70 (2)

12h + 5D

Для осуществления описанного спо. соба может быт ь применен также упругий элемент в виде тарельчатой пружины, Наружный диаметр пружины равен диаметру идеально пластичного диска с пределом текучести, равным номинальному значению в поверяемой точке, а другие параметры находятся в соотношении:

-> 0-О-(o»: ä2 (24Ь + 70)1

Eh 1n

d. где 5 - толщина тарельчатой пружины; с - номинальное значение предела текучести в поверяемой точке;

Š— модуль упругости материала пружины;

D - наружный диаметр пружины;

d - внутренний диаметр пружины, При действии усилия F на идеально ппастичный диск, находящийся между плоскопараллельными плитами сжимаю— щего пластометра (фиг. 1), после окончания пластического течения устанавливается квазиравновесное состояние, при котором диаметр диска равен О, а толщина диска h. Согласно гипотезе пластичности ТрескаСен-Венана наибольшая полуразность главных напряжений равна пределу текучести 1. ., При идеальном контактее диска с поверхностью плиты касательные напряжения на поверхности также равны . В этом случае зависимость между усилием F и квазиравновесной толщиной h диска имеет вид:

"о = --- --"-(1. --), (5)

6h

Характеристика идеально пластичного диска с пределом текучести

0,2 МПа показана на фиг.2 (кривая 1) . Для воспроизведения упругим

Ф элементом заданного значения предела текучести, необходимо совпадение значений усилий F и расстояния между плитами h и производных

dF от характеристик диска и упругоro элемента в точке с координатами (h, F).

Упругий элемент, имеющий в точке (h, F) характеристику, совпадающую с характеристикой идеально пластичного диска (5), воспроизводит эаданФ ное значение предела текучести, .

Примером исполнения т ако го элемен» та может быть элемент с линейной характеристикой, в частности цилиндрическая пружина сжатия. При этом жесткость элемента должна быть равна

dF пр оиз водной, а р ас стояние . между с16 плитами при усилии F приложенном к элементу, должно быть равно h.Ïåðåчисленным условиям удовлетворяет

1 элемент, параметры которого выбраны по формулам (1) и (2), Это видно из фиг.2 (кривые 2) .

Рассмотрим в качестве примера

40 упругий элемент для поверки сжимающе го ппастометра, предназначенного для измерения предела текучести наполненных термореактивных прессматериалов в точке диапазона 0,2 MIIa.

Объем испытываемого образца (цилинд45 рической таблетки) ГО см, Усилие

3 при испытаниях задается равным 2 кН.

При заданном усилии идеально ппасФ тичный цилиндрический:образец с прем делом текучести 0,2 ИПа растекается в диск диаметром 49,8 мм и толщиной

5 19 мм. Это следует из формулы (5) .

По формуле (2 ) находим начальное расстояние между плитами, .соответствующее ненагруженному упругому элементу. Оно равно 7,85 мм, Жесткость элемента по формуле (1) равна, 0,75 кН/мм.! 213377

Найдем параметры элемента, изготовленного в виде двух цилиндричес"" ких пружин сжатия, установленных параллельно. Из таблиц приводимых в справочниках, получаем, что требуемую жесткость имеют пружины с наружным диаметр ом 60 мм (ди аме тр проволоки 12 мм), содержашие 5 вит ко в . Дефор мация т аки х пружин усилием 2 кН равна 2,66 мм (при этом расстояние между плитами изменяется от 7,85 до 5, 19 мм) .

Таким образом, при нагрузке 2 кН равновесие пружины устанавливается при расстоянии между плитами ппастометра 5,19 мм. Такое же значение имеет толщина идеально пластичного диска с пределом текучести 0,2 МПа, деформируемого между плитами усилием F = 2 кН . Следовательно, упругий элемент воспроизводит повецение идеально пластичного диска с пределом текучести 0,2 МПа. Этому значению и соответствует показание пластометра. Разность между данным значением и значением, отсчитанным .по шкапе прибора, представляет собой погрешность данного ппастометра.

Следовательно, для нанесения отметки на шкале или для определения погрешности не требуется раздельная градуиро вка или поверка си поизмерителя и датчика расстояния между плитами (а также преобразующих устройств) .

Не требуются и какие-.пибо вычисления, не возникают и связанные с ними погрешности. Таким образом, применение упругого элемента предложенной конструкции повышает производительность и точность градуировки или поверки.

Др у гой пример выполнения упругого элемента, воспроизводящего поведение идеально пЛастичного диска -. тарель-:атая пружина с параметрами, удовлетворяющими предложенным соотношениям (3) и (4) (фиг. 3) .

Диаметр пружины выбран равным диаметру диска из идеально пластичного материала с пределом текучести деформируемого между плитами ппастометра заданным усилием 1- „„ при достижении квазиравновесного состояния.

Внутренний диаметр тарепьчатой пружины обычно выбирают равным 0,$ D. Тогда другие параметрытолщину пружины и высоту в исходном (недеформированном) состоянии

Н вЂ” можно найти из условия совпадения характеристик пружины и идеально пластичного диска при одинаковых значениях F u h (в заданной точке диапазона измерений предела текучести о ) .

Тарельчатая пружина из упругого !

О материала с модулем упругости имеет нелинейную характеристику.

1 {н -h )

+{Н-h)S

Жесткость пружины в точке (h F) равна

Пренебрегая значением S по срав25 2 нению с h и Н, и приравнивая значения функций, заданных формулами (5) и (6), (1) и (7) соответственно, приходим к соотношениям (3) и {4) . Следовательно, тарельчатая пружина с параметрами S и Н, удовлетворяюшими соотношениям (3) и (4), воспроизводит повед ние идеально пластичного диска с пре/Ъ. делом текучести 1С, в точке (h, F) .

З5 Рассмотрим конкретный пример и сполнения упру го го элемент а в виде тарельчатой пружины, предназначенной для градуировки и поверки сжи»

J мающего пластометра в точке л

4О = 0,2 МПа диапазона измерений предела текучести. Условия измерений те же, что и в рассмотренном примере: F 2 кН, V = 10 см .

Принимае м - 2 . Модуль упру гости

cl стали 60 С2, из которой изготавливается пружина, E = 200 ГПа, Расчет по формулам (3) и {4) дает следующие параметры пружины: S = 0,84 мм, Н = 6,73 мм.

Характеристика пружины показана на фиг.2 (кривая 3) . Погрешность воспроизведения предела текучести

55 не превышает 6,27, Это значительно меньше погрешности оценки предела текучести по результатам косвенных измерений (в 2,5 раза) °

F, r(H

Составитель В. Алексеев

Редактор P. Цицика Техред М.Надь Корр е кт ор В . Синицкая

Заказ 776/53 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4

На нагружение пружины и снятие показаний пластометра затрачивается до 5 мин, тогда как при использовании известных упругих элементов, раздельной поверке с последующими расчетами необходимо затратить не менее 30 мин. Следовательно, производительность градуировки и поверки при использовании упругого элемента в предложенном исполнении возрастает в 6 раз.

Тарельчатая пружина в отличие от цилиндрических витых пружин сжатия может быть размещена непосредственно между плитами пластометра (как и испытываемые на пластометре образцы), Это также способствует повышению точности градуировки

1213377 8 и поверки и сокращает время на их пр оведение .

Таким образом, повышение точности градуировки и поверки по описанному способу достигается тем что исключаются погрешности косвенных измерений. На шкапе пластометра, проградуированной в единицах предела текучести, устанавливается

1п значение, воспроизводимое упругим элементом, т.е. производится прямое измерение предела текучести.

Отпадает необходимость раздельной градуировки и поверки преобразователей перемещения, последукицих вычислений с целью оценки погрешностей.

Это повышает производительность процесса.