Крутильный маятник для определения реологических характеристик образцов материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N25/04 

ю to

1C to 1 Изобретение относится к технике вэмерения физико-механических характеристик сред методом крутильного маятника и может быть применено в авиационной, общемашиностроитепьной, химической, радиотехнической и других , отраслях промышленности дпя лабораторных исследований и дпя заводского экояресо-контропя структурй 1 и свойств веществ. Известны измерительные преобразоватепи обратных крутильных маятников, содержащие узеп подтяжки измеряемого образца во время его, размягчения. Подтяжка измеряемого образца во время его размягчения и прогиба осуществляет ся через блок грузом-противовесом, либо при помощи коромысла,с одной стороны которого помещен упругий элемент с подвешенной на нем инерционной деталью а с другой - груз-противовес Ci 1 Недостатком преобразователей является понижение точности, связанное с вознтсновением дополнительных потерь, обусловленных либо трением торсиона о блок, либо отклонением торсиона от вертикального положения при перемещении ппеча коромысла, где закреплен упругий элемент (торсион). Известен также магнитный подвес для Подтяжки образцаС регулируемой маг нитной связью. НеподвижйЫй зажим выполнен с одной степенью свободы в, Bejp тикальной плоскости. Зажим опирается на магнитную подушку, попе которой ре гуиируется при помощи элект1Х)Магнита так, чтобы растягивающее усилие на образец под тяжестью неподвижного зазкима не превышало 0,5-3 Г 23. Недостатком этих устройств являет ся низкая надежность, связанная с не- обходимостью помещения подвеса в термокриокамере, что при изменении пературы в широких пределах связано с существенными изменениями магнитного поля. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является крутвпьнь й маятник для определения реологических характеристик материалов, содержащий упругий торсиой и инерционные элементы, термокриокамеру, подвиж ный и неподвижный зажимь для крепления образца, возбуждающий и регистрирующий преобразователи, блок обработки информации 33. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, реализация которой связана с Heo6xo HNTocTbK 222 прецизионного изготовления деталей (салазки, це нтрируюигий узел, структурный элемент и т.д.). Малейшее отклонение в изготовлении указанных деталей может привести к резкому Еюэрастанию нагрузки на образец и к его разрыву. Это объ ясняется тем, что вес структурного и инерционного элементов составляет не менее 10 кГ. Этот вес необходимо уравновесить таким образом, чтобы нагрузка на образец составляла 0,5-3 Г, что трудно обеспечить при малейшем изменении сопротивлений скольжения салазок. Целью изобретения является повышение точности измерений, надежности работы и упрощение конструкции маятника. Поставленная цепь достигается тем, что в крутильном маятнике для определения реологических характериЬтик обраэ цов матер лов, содержащем упругий торсион и инерционные элементы, термокриокамеру, подвижный и неподвижный зажимы для крепления образца, возбуждающий и регистрирующий преобразователи, блок обработкиИнфоЕл ации, инерционный элемент соединен с подвижным зажимом при помощи муфты. При этом муфта содержит промежуточный подвижный элемент, снабженный опорой в виде рычага с грузом-балансиром. На фш 1 показана конструкция измеритеиыюго преобразователя; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Измерительный преобразователь устройства содержит упругий элемент 1, к которому подвешен инерционный элемент в виде диска 2, который центрируется . подшипником 3 скольжения. К нижней стороне инерционнрго элемента 2 прикреплен каркас 4, верхняя часть которого находится внутри катушки 5, сердечником которой является пластина 6, в центре которой находится стержень 7 с коническим наконечником 8, подпружиненный 9.. Внутренняя полость нижней части каркаса 4 снабжена подшипниками 10 ка« чения, которые соприкасаются с плоскоотями промежуточного элемента подвижной муфты, взготовленногю в виде полой при&мы 11, жестко соединенной с подвижным зажимом 12, для скрепления образца 13, находящегося в термокриокамере 14, Нижний конец образца 13 закреплен в неподвижном зажиме 15. К гориаОнтапьной перегородке 16 Нижней части каркаса 4 |1рикреплень1 пружины 17 с внещ1 1М н внутренним выступами 18, находящиеся против пазов 19, расположенных на внутренней стороне призмы 11. Каркас 4, конический наконечник 3, пружины 9 и 17 и подвижный промежуточный эпеменг 11 вместе с эпектромаг;йВстом (катушка 5 и пластина 6) образуют муфту нозволяющую осуществлять перибйиявсзсую шатяжку образца, Промежуточньгй эпемент снабжен опоро& в виде, рычага 2О,:-с одной стороны которого расположен груз-бапансир 21, а другой конец соприкасается с внутрекн йей частою EI точке, лежащей на вертикйпьнрй оси. Рычаг 2О сйабжен кат; кой 22, совместно с которой образуется электромагнит, перемещающий груз бала№сир . Усгроййтво работает следующим об разом. :-..-Поспе снятия крутящего момента, создаваемого возбуждающими преобразователями (не показаны) инерционный эпемейт 2 и каркас 4 совершают свобод. ныв колебания. При этом катушка 5 обесточена, конический наконечник 8 соприка 3ается с внутренними выступами пруЖйн 171 которые раздвигаютс, и внеш. ние конические выступы 18 ппотно входят в пазы 19 подв11жного промежуточH(POg9rteMeHta 11, осуществляя жесткое схэедйкекве последнего с каркасом 4. Каtyviv 22 при этом.запитана, второй кон ;. рычаДа ойушен вниз и не соприкасается с внутрёвйкй частью призмы. Ввиду того, что подвижный эпемент 11 жестко соеди нен с.якдэижным зажимом 12, при свободшх колебаниях инерционного элемента 2 образен подвергается крутильным копе бе шшм, параметры которых (погарифми чёскИЙ; декремент и период колебаний) CBH3i9tsJ с.реопогйческими характеристи камй образца 13 Подгяпшагаге образца 13 при его раз мягчении прЬизводйтся следующим обра/аом. - ; . . Катушка 5 запйтыва&тся, а катушка 22 обесточивается. Пиастина 6 притягивается к : катушке пружина 9 сжимается, Конический наконечник 8 выходит из со1фвкосновения с внешними выступами 18 1 224 пружин 17, которые сжимаются и внешние выступы выходят из пазов 19 призмы 11, что обеспечивает расстыковку последней с каркасом 4. Груз-бапансир опускается, а другой коней рычага, соприкасаясь с подвижным промежуточным элементом 11, осуществляет подтяжку образца 13. При этом подвижный промежуточный элемент перемещается вверх при помощи подшипников 10 качения, соприкасающихся с его гранями.. После окончания подтяжки катушка 5 обесточивается, пружиш 9 разжимается, конический наконечник 8 разжимает пружины 17 и призма 11 вновь входят в жесткое соединение с каркасом 4. После этого катртка 22 заш1 ;ывается, второй конец {ычага выходит из соприкосновения с подвижным промежуточным элементом муфты и устройство готово к измерениям, которые производятся в указанной поспедоватеявности. Подтяжка занимает мало времени, поэтому, может производиться перед каждым измерением, если оно осуществляется при температуре, лежащей выше температуры стеклования образца (при температурах, ниже стеклования подтяжка не нужна). Такой режим работы исключает постоянную нагрузку на образец, что повышает точность измерения и.надежность работы. -ВБИду того, что опора в виде рычага с грузом-балансиром (рычаг 2О и груз-балансир 21) соприкасается с колебательной системой толькоп;ш подтяжке, в предлагаемом .устройстве полностью отсутствуют допол ниге ль ные потери без применения магнитных подвесов, что повышает надежность и точность (упругий эпемент 1 имеет стабильный неподвижный зажим, а инерционный элемент 2 не нуждается в юстировке). Технико-экономический эффект от внедрения нзобретения заключается в повышении качестэа исследований в заводских испытаниях, в повышении производительности труда и качества продукции.

xxi /X/X/X/yV

Фе/г.2

1. КРУТИЛЬНЫЙ МАЯТНИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ, содержащий упругий торсион и инерционные элементы, термокриокамеруу подвижный и неподвижный зажимы дпя крепления образца, возбуждающий и регистрирующий преобразователи, блок 6б работки информации, от пичаю щ и и с я тем, что для повышения точности измерений, надежности работы и упрощения конструкции маятника, инерционный элемент соединен с подвижным зажимом при помощи муфты. 2. Маятник поп. 1,отлича ющ и и с я тем, что муфта содержит промежуточный подвижный эпемент, снабО) женны.й опорой в виде рычага с грузомбалансиром.