Устройство для определения вязкоупругих свойств полимеров

Устройство для определения вязкоупругих свойств полимеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И. М. Беланович, В. B. Богданов, А. Г. Екимов, В. Н. Красовский, А. П. Матвеенко, В. М. Старков и Г И Тихонов (72) Авторы изобретения

Проектно-коиструкторское и технологическое бюро целлюлознобумажного машиностроения Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени,технологический институт им. Ленсовета и Отдел физики полиме ов У альского на чного це à AH СССР (7I ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ

СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Изобретение относится к приборам для испытания полимерных материалов и может быть использовано для определения вязких и вязкоупругих свойств, таких как касательные и нормальные

5 напряжения, времена релаксации, тангенс угла механических потерь, динамический модуль и др. Кроме того, конструкция прибора позволяет исследовать свойства полимеров в процессе отверждения. 0

Известен прибор для определения вязких и упругих характеристик матерюлов по методу постоянных скоростей деформаций и методу колебаний, содержащий второй диск, вращающийся с i$ отличной от первого скоростью в противоположном направлении, и чувствительный элемент, выполненный в виде двух сопряженных основаниями конусов и рас положенный между дисками соосно с р ними Щ .

Недостатком известного прибора яв ляется невозможность произвести определение всего комплекса вязких и вязко2 упругик свойств полимерных материалов, таких как касательные и нормальные напряжения, времена релаксации, тангенс угла механических потерь, динамический модуль и др.

Известно также устройство для определения вязкоупругих свойств полиме- ров, содержащее станину, рабочую камеру с расположенным в ней измерительным узлом типа конус-плоскость, привод, узел создания гидростатического давления, узел регулирования частоты крутильных колебаний j2).

Рабочая камера состоит нз вращающегося диска и неподвижного конуса, соединенного с торс11оном. Диск приводится во вращение через рег; ктор, позволяющий плавно изменять скорости деформаций и колебаний и частоты. Измерение крутящих моментов осуществляется индукционным методом с помощью р1,1чага, с которым соепине1н,г иннук1ивн1.1е датчики, и связанного с ним торсионп, на который посажен ненопвижный копу 1

237 4.кулисы 9.

Исследуемый материал помешается

I в рабочую камеру 5 в зазор между плос4 ким диском 6 и конусом 10. Камера

5 закрывается, после чего в ней пневматически, а затем с помощью отдельного механического привода (на чертеже не показан) создается требуемое гидростатистическое давление. Величина дав3 714 рабочей камеры реогониометра. Измерение нормальных напряжений щ>оизводится компенсационным методом с помошью сервомеханизма, который через микрометрический винт связан с электродвигателем. При передаче нормального усилия на электродвигатель сервомеханизма подается напряжение, и микрометрический винт приводится во вращение до . тех пор, пока не будет компенсировано взаимное радиальное усилие. Прибор позволяет производить измерения по методу колебаний с частотами от 25

-5 до 2,5 ° 10 Гц. Пределы измерения скорости деформации от 10 до 10 с -l.

К недостаткам прибора следует отнести невозможность регулирования амплитуды крутильных колебаний, то не дозволяет исследовать полимерные материалы в процессе их отверждения из-за недостаточной чувствительности схемы изме. рения при малой вязкости материалов

- и разрушения их структуры при врашении диска с увеличением вязкости, а также невозможность создания в рабочей камере регулируемого высокого гидравлического давления для предотврашения проскальзывания, которое существенно искажает результаты испытаний. Кроме того, конструкция прибора не предусматривает определение таких важных характеристик как тангенс угла механических потерь и динамический модуль.

Цель предлагаемого изобретения— расширение диапазона скоростей деформаций и частот крутильных колебаний.

Для этого устройство дополнительно снабжено узлом регулирования амплитуды крутильных колебаний, а в рабочей камере под измерительным узлом установлены смемные упругие диафрагмы, а также за счет того, что узел регулирования амплитуды крутильных колебаний выполнен в виде втулки, установленной с эксцентриситетом на эксцентриковом валу привода кулисы, соединенной с валом измерительного узла.

Наличие узла регулирования амплитуды крутильных колебаний позволяет повысить

I чувствительность прибора при малой вяз- кости материалов и устранить разрушение их структуры вследс гвие врашейия диска с увеличением вязкости. Применение сменных упругих диафрагм позволяет установить требуемую величину гидростатического давления в рабочей камере в зависимости от вида материала и характера деформирования и тем самым устранить

1п

25 за

З проскальзывание исследуемого материала по рабочим поверхностям. Кроме того, прибор предусматривает фиксацию сдвига фаз между деформацией и нагрузкой, что позволяет находить тангенс угла механических потерь и динамический модуль.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема одного из вариантов узла регулирования амплитуды крутильных колебаний.

Устройство состоит из станины 1, на которой крепятся две колонны 2.

На станине 1 также установлен редуктор

3, связанный с электродвигателем (на чертеже не показан). На колоннах

2 расположена опорная плита 4, на которой установлена рабочая камера 5.

Нижний врашаюшийся диск 6 посредством муфты 7 связан с валом 8 редуктора 3.

Для работы в режиме динамических нагружений служит кулиса 9, передаюшая крутильные колебания на нижний диск

6 при соответствующем включении муфты 7. Конус 10 соединен с тензометрической трубой 11 и через упор 12— с узлом 13 измерения нормальных напряжений. Для обеспечения в рабочей камере 5 необходимого гидростатического ювления служат установленные под врашаюшимся диском 6 сменные упругие диафрагмы 14, Для фиксации перемешений кулисы 9 на плите 4 установлен датчик 15. Основными деталями узла регулирования амплитуды крутильных колебаний (фиг. 2) служат втулка

16, установленная с эксцентриситетом на эксцентриковом валу 17 привода

Устройство работает следуюшим образом. ления может варьироваться, что достигается использованием упругих сменных диафрагм 14.

В режиме стационарных измерений врашение от электродвигателя передается через редуктор 3 и муфту 7 на диск

6.

Для измерения крутяшего момента, . действуешего на конус 10 рабочей

» « — .- .- ... :««»« »: ° «Ъ «:«".». ««. " «« « »ЮМЙ«= «««««««,,: -" "««» ««»ВМ

<237

6 колебаний и определять комплекс свойств полимеров, в том числе тангенс угла механических потерь и составляющие динамического модуля.

5 Использование устройства для определения вязкоупругих свойств полимеров позволяет быстро и точно выбрать необходимый режим процесса полимеризации и тем самым качество изделий иэ поли о мерных материалов.

7 камеры 5 служит тензометрическая труба 11. Осевые усилия, действующие на конус 10, передаются через упор 12 в . узел 13 измерения нормальных напряжений.

В режиме динамических измерений вращение от электродвигателя через редуктор 3 передается на кулису 9, последняя сообщает диску 6 колебательное движение с заданной амплитудой и, частотой. Регулирование амплитуды крутильных колебаний обеспечиваетса, например, установкой на зкснентриковом валу 17 привода кулисы 9 втулки 16 с экспеитриситетом. Регулировка осу- ществлаетса поворотом втулки 16 вокруг своей оси, что дает воэможность плавно изменять амплитуду от нуля (эксдентриситет отсутствует) до требуемой величины. Частота крутильных колебаний диска 6 изменяетса в пределах от 3600 go 18 10 Гп. Одно- временная регистраииа величины датчи ка вращающего момента тензометрической трубы 11 и показаний датчика 15

v перемещеяйв кулисы 9 позволяет определить сдвиг фаэ между деформацией и нагрузкой, и, в конечном итоге, установить тангенс угла механических потерь и составляющие динамически модуля исследуемого материала.

Предлагаемое устройство обла дает более широким диапазоном скоростей сдвига, частот крутильных колебаний и вязкости исследуемых материалов. Создание в рабочей камере регулируемого гидростатического давления позволает избежать проскальзыва ние. материалов, которое существенно искажает результаты испытаний. Благодаря этому устройство позволяет исследовать нолимернйе материалы .в процессе их отверждения с использованием измененной амплитуды

Источники информации, принятые so внимание при экс:пертиэе

I. Авторское свидетепьство СССР

40 J4 З06396, кл. G 01 и 11/14, 1969.

2. Белкин И. М. и др, Ротаииоиные приборы, N., «Машиностроение», 1968, с. 228-229..

Формула иэобретения

1. Устройство для определения вяэкоупругих свойств полимеров, содержа35 щев станину, рабочую камеру с расположенным в ней измерительным уэ лом типа конус-плоскость, привод, узел создания гицростатнческого давления, узел регулирования частоты кру20 тильных колебаний, о т л и ч а ю—

m е е с я тем, что, с целью расширения диапазона скоростей деформации и частот крутильных- колебаний, îíî дополнительно снабжено узлом регулирования амплитуды крутильных колебаний, а в рабочей камере под измерительным узлом установлены сменные упруние диафрагмы.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел регулирования амплитуды крутильных колебаний выполнен в виде втулки, ус тановленной с эксцентриситетом на эксцентриковом валу привода кулисы, 35 соединенной с валом измерительного узла.

714237

Фиг, 7.

Составитель H. Плотникова

Редактор Б. Павлов Техред И. Асталощ Корректс М. Пожо

Заказ 9274/ 38 Тираж 1019 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР до делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4