Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов

Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е п11 Щ0646

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сове Соеетских

Социалистическим

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" /

1 (51) М. Кл.з G OIN 11/16 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06.75 (21) 2145280/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30,01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 09,02.78

Государственный комете.

Совета Министров СССГ .по делам изобретений н открытий (53) УДК 620.172.2 (088.8) (72) Авторы изобретения. Трегубов, А. П. Платонов и В. И. К „ш (71) Заявитель Отделение ордена Ленина института химической физики AH СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО

ТРЕНИЯ И МОДУЛЯ СДВИГА МАТЕРИАЛОВ

Изобретение касается устройств, предназначенных для определения механических характеристик материалов, а именно устройств для измерения внутреннего трения и модуля сдвига методом затухания свободных колебаний, например, вязких жидкостей, высокоэластичных и жестких вязко-упругих материалов.

Известно устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее зажимы для установки образца, крутильный маятник, инерционное тело которого жестко связано с одним из зажимов, неподвижную опору, электромагнит, установленный соосно с инерционным телом, систему возбуждения и регистрации колебаний.

Однако наличие на измеряемом образце постоянно действующей растягивающей силы, создаваемой весом инерционного тела не позволяет производить измерения механических характеристик пластичных материалов, а также измерения при чистом кручении.

Известно также устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий для установки образца нижний и верхний зажимы и жестко сосдинснное с последним инерционное тело, магнитную подвеску, состоящую из электромагнита и регулятора ока, систему компенсации продольных усилий, содержащую элемент сравнения и подключенные к нему задатчик напряжения и датчик обратной связи, и средства возбуждения и регистрации колебаний.

5 Это устройство позволяет компенсировать продольную переменную силу, возникающую в образце при крутильных колебаниях, и обеспечивает бесконтактную подвеску кру тильного маятника.

10 Однако оно не исключает импульсного нагружения измеряемого образца в момент включения электромагнита магнитной подвески, что недопустимо прп измерении высокопластичных образцов, изменяющих структуру

15 межмолекулярных связей, в связи с чем снижается надежность устройства и достоверность измерений.

Целью изобретения является повышение надежности устройства в работе.

Для этого в предлагаемом устройстве нижний зажим установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен исполнительным механизмом этого перемещения, 25 подключенным и выходу элемента сравнения, а датчик обратной связи выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, включенного на выходе регулятора тока.

На чертеже изображена схема предлага30 емого устройства.

60 б5

jJ

Устройство содержит крутильный Маятник

1, у которого верхний зажим 2 образца 3 жестко соединен с инерционным телом 4, выполненным в виде диска со вставкой 5 и свободно установленным на опоре б. Для крепления второго конца образца 3 служит нижний зажим 7. Магнитная подвеска инерционного тела 4 включает электромагнит .8, установленный с зазором над инерционным телом 4.

Внутри электромагнита 8 вставлен сердечник

9, подвешенный на тонкой металлической проволоке 10 к неподвижной опоре 11. Вставка 5 инерционного тела 4 и сердечник 9 выполнены из магнитно-мягкого железа. Для демпфирования невращательных колебаний инерционного тела 4 и сердечника 9 последний помещен в ванну 12 с маслом. Кроме того, устойчивость инерционного тела 4 в горизонтальной плоскости обеспечена формой магнитного поля электромагнита 8, интенсивность поля которого максимальна по вертикальной оси инерционного тела 4 и электромагнита

8, соединенного с регулятором 13 тока. Для стабилизации положения инерционного тела

4 по вертикали регулятор 13 тока снабжен обратной связью, включающей дифференциальный датчик 14 положения, выполненный, например, в виде спаренного фотоэлемента, регистрирующего световой сигнал от источника 15 света, перед которым на верхнем зажиме 2 закреплен флажок 16, закрывающий наполовину каждый из двух фотоэлементов датчика 14 положения. Нижний зажим 7 закрепления образца 3 установлен в подшипнике 17 и снабжен поводком 18, кинематически связанным с двухходовым электромагнитом 19, обеспечивающим поворот нижнего зажима 7 на заданный угол и являющимся элементом средств 20 возбуждения и регистрации колебаний в измеряемом образце 3. Для компенсации продольной переменной силы, возникающей при уменьшении длины образца в результате его закручивания, нижний зажим 7 через шарнир 21 и направляющие 22 вертикального перемещения кинематически связан с исполнительным механизмом 23, выполненным, например, в виде пары винт-гайка, и реверсивного электропривода 24, подсоединенного к выходу элемента

25 сравнения, выполненного на базе дифференциального усилителя. Один вход элемента 25 сравнения соединен с задатчиком 26 напряжения, а другой вход — с датчиком 27 обратной связи, выполненным в виде преобразователя тока в напряжение и включенным последовательно в цепи электромагнита

8 и регулятора 13 тока.

Кроме двухходового электромагнита 19, средства 20 возбуждения и регистрации колебаний включают оптическое устройство с фоторегистратором (на чертеже не показаны), регистрирующими колебания инерционно о тела 4 по установленному на крутильном маятнике 1 зеркалу 28, являющемуся элементом оптического устройства.

ЗО

Устройство работает следующим образом.

Образец 3 закрепляют в верхнем 2 и нижнем 7 зажимах, при этом инерционное тело 4 установлено на опоре 6. Затем подают ток в электромагнит 8, создающий тяговое усилие, равное по величине сумме весов инерционного тела 4, верхнего зажима 2 с измеряемым образцом 3 и заданного усилия растяжения на последнем. Вертикальное положение всей системы определяет и задает дифференциальный датчик 14 положения, регистрирующий положение флажка 16 по изменению освещенности дифференциального датчика 14 положения от источника 15 света, при этом сигнал с датчика 14 положения поступает на регулятор 13 тока, с помощью которого ток в электромагните 8 и действующее на инерционное тело 4 тяговое усилие изменяют так, чтобы восстановить равновесие сил и прежнее положение инерционного тела 4 с закрепленным на нем флажком 16. 1 акое выполнение устройства, обеспечивающее жесткое положение по вертикали инерционного тела 4, позволяет иметь стабильную тяговую характеристику.

11ри возбуждении колебаний в системе образец 3 — верхний зажим 2 — инерционное тело 4, производимом посредством двухходового электромагнита 19, происходит скручивание образца 3 и изменение его длины, в результате чего на образец 3 действует дополнительная продольная сила. 11ри этом величина тока в электромагните 8 имеет тенденцию к периодическому изменению, однако это возмущение, регистрируемое элементом

25 сравнения посредством датчика 27 обратной связи и задатчиком 26 напряжения, компенсирует исполнительный механизм 23, получающий сигнал от элемента 25 сравнения и перемещающий нижний зажим 7, обеспечивая таким образом стабилизацию заданной величины растягивающей силы на образце 3.

Скручивая образец при помощи двухходового электромагнита 19 и регистрируя колебания инерционного тела 4 через оптическое устройство на фоторегистраторе, измеряют амплитуды колебаний и производят расчеты механических характеристик материала по существующим методикам.

Формула изобретения

Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий для установки образца нижний и верхний зажимы и жестко соединенное с последним инерционное тело, магнитную подвеску, состоящую из электромагнита и регулятора тока, систему компенсации продольных усилий, содержащую элемент сравнения и подключенные к нему задатчик напряжения и датчик обратной связи, и средства возбуждения и регистрации колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устрой500646

Составитель Г. Коновалов

Техред Н. Рыбкина

Корректор О. Тюрина

Редактор О. Юркова

Заказ 3195/12 Изд. № 182 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открыгпа

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

Подписное 1 ипографпя, »р. Сапунова, 2 ства в работе, Нижний зажим установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен исполнительным механизмом этого перемещения, подключенным к выходу эле6 мента сравнения, а датчик обратной связй выполн"í .в виде преобразователя тока в напряжение, включенного на выходе регулятора тока.