Колебательная система крутильного маятника для определения вязкоупругих свойств материалов

Колебательная система крутильного маятника для определения вязкоупругих свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмк

Соцналистнческнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву.— (22) Заявлено 29 ° 05 ° 79 (21) 2773287/25-28 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹ (23) Г1риоритет—

6 01 и 3/32

Государственный комитет

СССР по делЧЧм изобретений и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень Йо 47

Дата опубликования описания 231280 (5З) У(Ж 620. 178. 322. .4(088.8) (72) Авторы изобретения

В.А.Гречишкин и В.Г.Шаталов

I !

Опытно-конструкторское бюро специального физичесКОгЬ

t I приборостроения при Воронежском политехническрьт;Втнституте

° Ф (71) Заявитель (54) KOJIEBATEJIbHJUI СИСТЕМА КРУТИЛЬНОГО

MAHTHHKA ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКО-УПРУГИХ

СВОЙСТВ MATEPHAJIOB

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик сред по измерению параметров колебаний колебательной системы (упругий элемент — инерцион- 3 ная деталь — измеряемый образец) и может быть применено в химической, нефтехимической, радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности для лабораторных ис- 10 следований физико-механических свойств веществ, а также для заводского экспресс-контроля качества продуктов при их выпуске и эксплуатации. 15

Известна колебательная система крутильного маятника, содержащая станину, инерционную деталь, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой — с инер- 20 ционной деталью, центрирующий узел, выполненный в виде иглы, закрепленной в нижней части инерционной детали и неподвижного цилиндрического подшипника, образующего с иглой центрирующую точку, препятствующую возникновению поперечных колебаний.

Устранение колебаний балансирного типа осуществляется применением ,жесткого торсиона в случае обратного 30

2 маятника или жестких образцов в случае прямого маятника 11.

Недостаток системы — невысокая точность измерений и надежность работы в случае применения тонкого упругого элемента или мягкого образца, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является колебательная система крутильного ма.— ятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину, инерционный диск, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой-- с инерцион,ным диском и центрирующий узел, который при упругом элементе любого диаметра позволяет устранить как поперечные колебания, так и колебания балансирного типа (обеспечивает колебательной системе одну степень свободы). К верхней части инерционного диска прикреплена перпендикулярно его плоскости полая цилиндрическая трубка, в верхнем торце которой имеется тонкое отверстие, через которое проходит упругий элемент в своей верхней части. Нижняя часть торсиона проходит через тонкое отверс789701 тие неподвижно расположенного цилиндра.

Таким образом, нижнее отверстие предотвращает поперечные колебания колебательной системы, а верхнее колебания балансирного типа (.21 .

Недостатком известного устройства. является недостаточно высокая точность измерений, надежность работы и сложность конструкции, которые обусловлены наличием двух точек опоры с подшипниками скольжения с большим трением (проволока-металл), а также применением громоздкого центрирующего узла без возможности регулировок, где необходимое центриро- 15 вание осуществляется в основном прецизионностью изготовления деталей (салазки, структурный элемент и др).

Цель изобретения. — повышение точности измерений, надежности работы и щ упрощение конструкцж .

Поставленная цель достигается тем, что центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки, расположенные под углом 120 друг к

О другу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрический каркас, соединенный с NHepIJH0HHblM диском, и три контактирующие с площадками керновые опоры, установленные на каркасе с возмо>кностью регулирования их длины и расположения по высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень, упругий элемент и цилиндрический 35 каркас установлены соосно.

На фиг.1 - конструкция колебательной системы крутильного маятника; на фиг.2 — неподвижный стержень центрирующего узла; на фиг. 3 — относи- лп тельное поло>кение стержня и опор при отклонении стержня от вертикального положениями на фиг.4 — средства, обеспечивающие регулировку длины и расположения по высоте керновых опор.

Колебательная система крутильного маятника содержит упругий элемент 1, .один конец которого соединен со ста- щ ниной (на чертеже не показано) посредством зажима 2, а другой — посредством зажима 3 с инерционным диском 4.

Центрирующий узел содержит неподвижный стержень 5, установленный с нижней стороны диска 4,,по высоте которого выполнены три опорные площадки б-7, расположенные под углом

1200 друг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня 5, цилин- 40 дрический каркас 9, соединенный с диском 4, и керновые опоры 10-12, установленные на каркасе 9 с воэможностью регулирования их длины и расположения по высоте. 65

Оси керновых опор 10-12 перпендикулярны оси стержня 5, а стержень 5, упругий элемент 1 и каркас 9 установ лены соосно. С каркасом 9 соединена рамка 13 подвижным захватом 14 для испытуемого образца 15, установленного в неподвижном захвате 16. В каркасе 9 выполнены пазы 17 для перемещения полозьев 18 и втулок 19. Полозья 18 и керновые опоры 10,11 и 12 фиксируются винтами 20-21.

Колебательная система крутильного маятника работает следующим образом.

После снятия дополнительного крутящего момента упругий элемент 1, инерционный диск 4, образец 15 совершают чисто крутильные колебания,т,е, имеют одну степень свободы, так как паразитные колебания (поперечные и балансирные) демпфируются центрирующим узлом, который представляет собой три подшипника качения с незначительными потерями из-за малой площади соприкосновения сферических опор.

На фиг.3 показано,как осуществляется центрирование колебательной системы в случае отклонения оси стержня 5 или цилиндрического каркаса 9 от вертикального положения. В первом случае геометрическая ось стержня 5 перпендикулярна геометрической оси керновой опоры 10, т.е. угол о =90 о и в точке С происходит перекатывание сферической части керновой опоры 10 по спорной площадке б. Во втором случае ось стержня 5 не перпендикулярна оси опоры 10, т.е. сЫ Ф 90о.

В данном случае, если переместить керновую опору 10 до соприкосновения с опорной площадкой б в точке С, то в последней не будет режима перекатывания, и при колебаниях колебательной системы возникнут значительные потери, так как конец керновой опоры

10 будет описывать некоторый радиус, в пределах площадки б. Однако смещение керновой опоры 10 вниз на расстояние Ь до соприкосновения с площадкой б в точке С позволяет получить режим перекатывания с той лишь разницей, что в этом перекатывании участвует теперь другая часть сферы керновой опоры 10.

Регулировка длины и расположения по высбте керновых опор 10 производится средствами, показанными на фиг.4, где дан разрез споры 11, стержня 5 и цилиндрического каркаса 9 плоскостью, перпендикулярной оси стержня 5.

Регулировка положения опоры 11 по высоте производится перемещением втулки 19 в пазах 17. Регулйровка длины опоры 11 осуществляется ее перемещением во втулке 19.

Применение предлагаемой колебательной системы крутильного маятника позволяет повысить точность измерения, 789701 надежность работы и упростить конст. рукцию маятникового устройства, по сравнению с аналогичными известными устройствами.

Формула изобретения

Колебательная система крутильного маятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину, инерционный диск, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой — с инерционным диском, и центрирующий узел, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, надежности работы и упрощения конструкции, центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки, расположенные под углом 120 друг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрический каркас, соединенный с инерционным диском, и три контактирующие с площадками керновые опоры, установленные на каркасе с возможностью регулирования их длины и расположения по высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень, упругий элемент и цилиндрический каркас установлены соосно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

15 по заявке Р 2631493/25, кл.G 01 и 11/1б, 1978.

2. Патент США М 4003247, кл. 73-99, 1977 (п >ототип).

789701

4 (X

Д фжУ

Составитель А.Зайцев

;Редактор O.Ковач Техред И.Табакович Корректор О,Билак

Заказ 9022/35 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óêãîðîä, ул.Проектная,4