Устройство для измерения предельного напряжения сдвига вязкопластичных материалов Советский патент 1983 года по МПК E02D1/00 G01N3/42 

t

Изобретение относится к строительству, в частности к определению прочностных свойств грунтов и стройматериалов.

Известно устройство для измерения предельного напряженного сдвига вязкоготастичных материалов, включающее основание, стойку с поперечиной, бесконтактный сельсин и блок, установленные на поперечине, весы с . емкостью для исследуемого материала и конус, подвешенный на нити, охватывающей вал бесконтактного сельсина и связанной через блок и карабин с микровинтом, соединенным с реверсивным электродвигателем 1.

Недостатками данного устройства являются невысокая точность и оперативность измерения, вызванная колебательными движениями конуса в процессе работы и наличием трения при взаимодействии нити с блоком и валом сельсина, некомпактность из-за расположения узлов по обе стороны стойки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения предельного напряжения сдвига вязкопластичных материалов, включающее оснЬ-вание, жестко соединенную с ним стойку, весы с емкостью для исследуемого материала, конус, подвешенный на нити, соединенной с микровинтом, реверсивный злектродвнгатель и приспособление для стабилизации положения конуса, выполненное в виде магнитов, один из которых размещен на конусе, а другой связан со стойкой 2.

Недостатки известного устройства заклю10чаются в невысокой точности нз-за трения нити о поверхность блока и в отсутствии удобства в работе из-за расположения весов и конуса по одну сторону стойки, а электродвигателя и мнкровинта - по другую сторону.

15

Цель изобретения - повыщенне точности и удобства в работе.

Поставленная цель достнгается тем, -что в устройстве для измерения предельного напряжения сдвига вязкопластичных материзг лов, включающем основание, жестко соединенную с ним стойку, весы с емкостью для исследуемого материала, конус, подвешенный на нити, соединенной с микровинтом, реверсив3100ный электродвигатель и приспособление для стабилизадии положения конуса, выпо:1ненное в виде магнитов, один из которых размещен на конусе, а другой связан со стойкой, реверсивный злектродвигатель и микровинт установлены вертикально на одной лшти над конусом и весами. На чертеже изображено предлагаемое устройство , общий вид. Устройство включает основание 1, стойку 2, жестко связанную с основанием .1, три консоли 3, 4 и 5, каждая из которых винтом 6закреплена на стойке 2, конус 7, выполненный из немагнитного материала, приспособление для стабилизации положения конуса 7, которое состоит из закрепленного винтами 8 на консоли 3 кольдевоГо постоянного магнита 9 и кольцевого постоянного магнита 10, обращенного к магниту 9 противоположным полюсом, микрометрический винт 11, плотно установленный в отверстии консоли 4, шток которого через карабин 12 и нить 13 связан с конусом 7, реверсивный ргдущ1рованный злектродвигатель 14, закрепленный на консоли 5, пластину 15, посредством которой микрометрический винт II соединяется с валом злектродвигателя 14, прямопоказывающие весы 16, установленные на основании 1. При зтом злектрорвигатель 14, микровинт 11, конус 7 и весы 16 установлены вертикально на одной линии по одну сторону стойки 2, на весах 16 установлена емкость с исследуемым материалом 17, а на магните 10 - гири 18. Устройство работает следующим образом. Ёмкость с исследуемым материалом 17, например торфом, помещают на чашку весов 16 и при помощи дополнительных гирек 18 доводят показания весов 16 до ближайшего значения (кратного 100) и переключением на следующий диапазон подвижную шкалу весов 16 (например, ВЛК-500) выводят на О. При этом используют весь 500-грамовый диап зон весов для определегшя силы, действующей на систему, и избегают операции вычитания при определении этой силы. Включают реверсивный редутшрованный злектродвигатель 14, при зтом вращение от вала двигателя 14 через пластину 15 передается штоку микрометрического винта 11, который при своем вращении сообщает вертикальное перемещение карабину 12 и нити 13. При этом конус 7подводят до соприкосновения (но не погру жения) его вер1шшы с поверхностью исследуемого участка торфа 17 (показано). Расстоян $ между кольцевым постоянным магнитом 10 и магнитом 9 уменьшается, а сила действия (сила притяжения) магнитов 10 и 9 44 увеличивается, колебания конуса 7 прекращаются, а его вершина занимает строго центрированное положение (кондентрично отверстия магнита 9) относительно исследуемого участка торфа 17. После зтого регистрируют (в памяти или записывают) показание на шкале делений винта 11. Следующим включением электродвигателя 14 приводят в движение шток микрометрического винта 11, карабин 12, нить 13 и конус 7, тем самым вершину конуса 7 погружают в исследуемый торф 17 под действием силы тяжести конуса 7 и силы притяжения магнитов 10 и 9, при зтом расстояние и между магнитами 10 и 9 еще больше уменьшается, сила действия (притяжение) магнитов 10 и 9 увеличивается до 300 г и более, а в результате взаимодействия зтих магнитов 10 и 9 положение конуса 7 стабилизируется за счет эюго конус 7 погружается в торф 17 перпендикулярно к его поверхности. Одновременно по шкале винта 11 следят за глубиной погружения конуса 7 и по достижении определенного значения вертикального перемещения конуса 7, например 5 10 мм, выключают злектродвигатель 14. После зтого подвижную систему с внедрением в торф 17 конусом 7 выдерживают до тех пор (до 1 мин), пока не закончатся продессы медленной деформации, а показания весов 16 станут постоянными. Конечное показание весов 16 равно той силе (весу конуса, гири и силе притяжения магнитов), под действием которой конус 7 внедряется в исследуемый материал 17. После этого определяют истинное значение погружения конуса и показания делений микрометрического винта, которое характеризует вертикальное перемещение (глубину погружения) конуса. Для зтого вычисляют проседание чашки весов над действием измеряемой силы, которое выражают коэффициентом проседания К отношения определенной экспериментально глубины проседания чашки весов к действующей на эти весы нагрузке. Для весов ВЛК-500 козффициент проседания составляет 0,06 мм/г. Предельное напряжение сдвига определяют формуле: (Гш-° где Pfp - предельное напряжение сдвига, дин/м ; К - константа для конуса с углом при вершине 30° - 0,959, 45° - 0,146, 60° - 0,214; F - нагрузка на систему при внедрении конуса, г;

h - вертикальное перемещение конуса по шкале микрометрического винта, мм; К - коэффициент проседания чашки весов, мм/г. За счет расположения электродвигателя и микрометрического винта на одной линии с конусом и весами по одну сторону стойки уменьшаются габариты устройства, отпадает необходимость в блоке, этим самым исключают трение в системе подвеса конуса, что значительно повышает точность замера перемещения конуса, а следовательно, и точность определения предельного напряжения сдвига.

В частных случаях конструкция устройства позволяет производить перемещение конуса без использования электродаигателя путем .ввинчивания микрометрического винта вручную. В этом случае точность измерения перемещения находится в допустимых пределах. Формулаиаобретения

Устройство для измерения предельного напряжения сдвига вязкопластичных материалов.

включающее основание, жестко соединенную с ним стойку, весы с емкостью для исследуемого матернала, конус, подвешенный на нити, соединенной с микровинтом, реверсивный электродвигатель и приспособление для стабилизации положения конуса, выполненное в виде магнитов, один из которых размещен на конусе, а другой связан со стойкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и удобства в работе, реверсивный электродвигатель и микровинт установлены вертикально на одаой линии над конусом и весами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Макаров А. С. и др. Прибор для определения прочностных свойств пластично-вязких дасперсиих систем. - Коллоидный журнал.

Т, XLI, вып. 3, М., Наука, 1979, с. 574, р. 2.

2.Авторское свидетельство СССР P 885880 кл; G 01 N 33/38, 02.09.80 (прототип).