Устройство для определения механических свойств полимерных материалов

Устройство для определения механических свойств полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к испытаниям полимерных материалов на растяжение-сжатие.

Известно устройство для измерения неметаллических образцов, преимущественно полимерных на сжатие (патент РФ №2261429 С1; МПК G01N 3/08; опубликован 27.09.2005), включающее механизм нагружения, камеру в виде стакана с крышкой, в которой установлены опора с пазами и пуансон, на верхнем торце которого расположено сферическое углубление, в которое установлено центрирующее средство со сферическим выступом для равномерного распределения давления по площади сечения образца, средство для снятия деформационной характеристики, связанное с узлом регистрации. Механизм нагружения выполнен из каркаса, в котором установлен разгружающий двигатель, жестко связанный с площадкой, на которой установлены разгружающие стержни, проходящие через верхние отверстия в каркасе, а на каркасе между этими стержнями установлен нагружающий двигатель со стержнями нагружения, на которые опираются съемные нижний и верхний дополнительный грузы, подвеска рабочей площадки через петлю навешивается на верхний рычаг системы рычагов с соотношением плеч рычага 1:10, выполненный в форме вилки, огибающей рабочий стержень пуансона, шарнирно закрепленный на верхней опоре станины и связанный шарнирно через тягу, на которой жестко закреплен уравновешивающий груз, с нижним рычагом, с соотношением его плеч 5:1, который шарнирно закреплен на нижней опоре станины и связан с рабочим стержнем шарнирным соединением, нижний конец которого имеет цилиндрический наконечник со сферическим выступом, упирающимся в углубление на пуансоне, выполненным для равномерного распределения давления по площади сечения образца.

Известно устройство для определения механических свойств полимерных материалов (патент РФ №934308; МПК G01N 3/36; опубликован 07.06.82, бюллетень №21), ближайшее по технической сущности и принятое за прототип, в котором содержится термокриокамера, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца и измерительные средства. Механизм деформации образца выполнен в виде магнитогидродинамического насоса и сообщенных с ним двух гидродвигателей, один из которых связан с подвижным захватом. Механизм деформации образца размещен внутри термокриокамеры, а гидродвигатели выполнены в виде сильфонов.

Однако известное устройство не может обеспечить требуемой точности определения механических свойств образцов, из-за жесткой базы измерения деформаций испытуемого образца и замера усилий механизма деформации.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности измерения деформации испытуемого образца.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения механических свойств полимерных материалов, содержащем термокриокамеру, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца, выполненный в виде магнитогидродинамического насоса и сообщенных с ним двух гидродвигателей в виде сильфонов, один из которых сообщен с узлом крепления подвижного захвата, измерительное средство для замера усилий и деформаций, новым является то, что узел крепления подвижного захвата включает в себя стержень с возможностью перемещения по направляющим цилиндрической формы, зафиксированным в пространстве с помощью стойки, один конец стержня сообщен с сильфоном, а другой - с подвижным захватом, при этом стержень проходит через рамку с установленным в ней ползуном, с возможностью передачи информации гибкой пластине для замера деформаций, один конец которой закреплен к рамке, а другой конец жестко закреплен к основанию камеры с помощью кронштейна.

Направляющие цилиндрической формы, обеспечивающие прямолинейное движение стержня, состоят из резьбовой крышки, с опорной поверхностью которой связана пружина, ограниченная пластиной-толкателем и роликом.

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения механических свойств полимерных материалов.

На фиг. 2 представлен узел крепления подвижного захвата (вид с боку).

На фиг. 3 представлен узел крепления подвижного захвата (вид спереди).

На фиг. 4 представлен узел крепления подвижного захвата (в сечении).

На фиг. 5 представлена схема гибкой пластины.

Устройство содержит (фиг. 1) термокриокамеру 1, размещенные в ней узел крепления испытуемого образца 2, узел крепления подвижного захвата 3, механизм деформации образца 4, который выполнен в виде магнитогидродинамического насоса 5, канал 6 которого заполнен электропроводящей жидкостью, в качестве которой используется жидкий металл. Магнитогидродинамический насос 5 сообщен с двумя гидродвигателями, которые выполнены в виде сильфонов 7, причем последний связан с узлом крепления подвижного захвата 3. В термокриокамере размещены измерительные средства, в качестве которых используется датчик силы 8 для замера усилий и пластина гибкая 9 для замера деформаций. Термокриокамера закреплена на основании 10 с помощью винтов 11.

Узел крепления испытуемого образца 2 состоит из подвижного 12 и неподвижного захватов 13. Испытуемый образец 14 закрепляется в захваты 12, 13 с помощью штифтового соединения (штифт 15, гайка 16, шайба 17) по меткам, определяющим положение кромок таким образом, чтобы продольные оси захватов и ось образца совпадали между собой и направлениям движения подвижного захвата.

Узел крепления подвижного захвата 3 (фиг. 1) включает в себя гибкую пластину 9, закрепленную в кронштейне 18, с помощью стягивающих болтов 19, направляющие цилиндрической формы 21, внутри которых установлен стержень 22 с помощью винтов. Стержень с одной стороны сообщен с сильфоном 7, с другой стороны - с подвижным захватом 12 с помощью резьбового соединения 23. Кронштейн 18, в свою очередь, закреплен к основанию 10 с помощью анкерных болтов 20. Направляющие цилиндрической формы 21 (фиг. 4) состоят из резьбовой крышки 24, с опорной поверхностью которой связана пружина 25, которая ограничена пластиной-толкателем 26 и роликом 27. Фиксирование положения направляющих цилиндрической формы 21 (фиг. 2) в пространстве обеспечивается с помощью стойки 28. Она закреплена к основанию 10 с помощью винтов.

На конец гибкой пластины 9 (фиг. 5) приварена втулка 29, которая, в свою очередь, устанавливается на рамку 30 резьбовым соединением. На пластину 9, для замера деформаций образца, приклеивается тензодатчик проволочный 31.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец 14 (фиг. 1) закрепляют в захватах 12, 13, затем включают термокриокамеру 1 и задают требуемый температурный режим испытаний (23±2)°С и относительную влажность (50±5)%. Для деформации образца 14 подают на обмотку возбуждения магнитогидродинамического насоса 5 управляющий электрический сигнал, который вследствие взаимодействия электромагнитного поля обмотки с заполняющим канал 6 жидким металлом, преобразуется в механические перемещения торцов сильфонов 7 и стержня 22, который передает усилие от механизма деформации 4 на испытуемый образец 14 и вызывает изгиб гибкой пластины 9. Линейное перемещение стержня 22 осуществляется следующим образом: (фиг. 4) с помощью резьбовой крышки 24 создается напряжение на пружину 25. Пластина-толкатель 26 передает усилие от пружины 25 на ролик 27, равномерно распределяя усилие по образующей. Ролик 27, в свою очередь, обеспечивает прямолинейное движение стержня 22. Вместе с торцами сильфонов 7 (фиг. 1) и со стержнем 22 перемещается подвижный захват 12 узла крепления испытуемого образца 2, вызывая деформацию образца 14. При деформировании исследуемого образца 14 гибкая пластина 9 изгибается вместе с рамкой 30, которая передает усилие механизма деформации 4 на испытуемый образец 14. Внутри рамки 30 помещен ползун, который передает гибкой пластине 9 информацию для замера деформаций испытуемого образца. При изгибе гибкой пластины 9 меняются показания тензодатчика 31. Тензодатчик 31 преобразует величину продольной деформации испытуемого образца 14 в удобный для исследователя сигнал. При изгибе гибкой пластины 9 кронштейн 18 обеспечивает устойчивое поведение пластины 9. Датчик силы 8 обеспечивает измерение усилия, действующего на испытуемый образец 14.

Применение в узле крепления подвижного захвата гибкой пластины, для замера деформаций, позволяет отказаться от жесткой базы измерения, что повышает точность измерения продольной деформации образца.

1. Устройство для определения механических свойств полимерных материалов, содержащее термокриокамеру, размещенные в ней подвижный и неподвижный захваты для образца, механизм деформации образца, выполненный в виде магнитогидродинамического насоса и сообщенных с ним двух гидродвигателей в виде сильфонов, один из которых сообщен с узлом крепления подвижного захвата, измерительное средство для замера усилий и деформаций, отличающееся тем, что узел крепления подвижного захвата включает в себя стержень с возможностью перемещения по направляющим цилиндрической формы, зафиксированным в пространстве с помощью стойки, один конец стержня сообщен с сильфоном, а другой - с подвижным захватом, при этом стержень проходит через рамку с установленным в ней ползуном, с возможностью передачи информации гибкой пластине для замера деформаций, один конец которой закреплен к рамке, а другой конец жестко закреплен к основанию камеры с помощью кронштейна.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющие цилиндрической формы, обеспечивающие прямолинейное движение стержня, состоят из резьбовой крышки, с опорной поверхностью которой связана пружина, ограниченная пластиной-толкателем и роликом.