Устройство для реологических исследований материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N11/14 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что ограничитель крутящего момента выполнен в виде фрикционной муфты.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для проведения реологических исследований материалов, в частности гру бозернистых материалов, преимущественно керамики и ишаков, в пирсплас тическом состоянии. Известно устройство СП для реоло гических исследований грубозернистых материалов в пиропластическом состоя НИИ при высоких темпаратурах, содержащее высокотемпературную печь, в которой размещен цилиндрический Ьбра зец в огнеупорйых держателях, при этом один из держателей вне печи coe динен с приводом для создания постоя ного крутящего момента til . При подъеме температуры печи происходит скручивание испытуемого обра ца, а по световому указателю фиксируется скорость деформации кручения меняющаяся в зависимости от изменени вязкости. Значение вязкости, как рео логической характеристики материалов рассчитывается по формуле 7 ir-T-.4/, -- I; fOnAj fc где М - скручивающий момент; ,- ускорение силы тяжести. - высота цилиндрической части образца; )- полярный момент инерции; - скорость скручивания образНедостатками устройства являются трудоемкость непосредственной регист рации значений вязкости, необходимость которой обусловлена резко меняю щимся значением вязкости при измене НИИ температуры (при-указанной схем приходится регистрировать производную) ; низкая точность измерений вследствие большого количества трущихся пар, созданедих дополнительное трение; несоблюдение реологических условий измерения вязкости при меняю щейся скорости деформации, что для пластических тел вносит ряд погрет-, ностей при сопоставлении данных,полученных при различных температурах Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус ройство для- реологических исследова НИИ, содержащее печь для размещения в ней образца исследуемого материала, выполненного в виде цилиндра, держатели из огнеупорного материала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, соединенные с приводом вращения и измерите.лем крутящего момента С2Д. Однако известное устройство невозможно использовать для реологических исследований грубозернистых и малопрочных материалов, которыми являются керамика и шпаки, вследствие их низкой прочности и разрушения при .незначительном превышении крутящего момента на,ц прочностью образца,Крометого, на точность исследования устройства влияют .паразитные трения механизмом перемещения, которые зависят как от механических связей, так и от гвдравлических. Причем в устройстве линейное перемещение дополнительно преобразуется во вращательное, в механизме движения зти перемещения происходят под углом 90, что также обуславливает дополнитель ные затраты на трение. Целью изобретения является повышение точности исследования и расширение круга исследуемых материалов за счет грубозернистых материалов в пиропластическом состбянии. Цель достигается тем, что устройство для реологических исследований .материалов, содержащее печь для размещения в ней образца исследуемого .материала, выполненного в виде ци- , линдра, держатели из огнеупорного ма.териала для захвата образца, один из которых связан с демпфером, йоединенные с приводом вращения и измерителем крутящего момента, дополнительно содержит ограничитель крутящего Момента, причем последний связан с демпфером через держатели, Цри этом ограничитель крутящего мрмент:а выполнен в виде фрикционной муфты. На чертеже представлено устройство для реологических исследований. Устройство состоит ич печи 1 с размещенным в ней образцом 2 i верхнего 3 и нижнего 4 огнеупорных держателей, синхронного привода 5, состоящего из редуктора б и двигателя 7, измерителя 8 крутящего момента, регистрирующего прибора 9, пружинного демпфера 10, фрикционной муф ты 11. Устройство работает следующим образом. Образец 2, имеющий утолщения, которыми он крепится в огнеупорных дер жателях - верхнем 3 и нижнем 4, уста навливается в печи 1. Затем печь 1 включается и нагревается. При увеличении температуры в печи 1 образец 2 начинает размягчаться и возникающие в образце 2 напряжения падают ниже заданного предельного момента. Автоматическим включением муфты И начинается равномерная деформация образца 2. Равномерное вращение образца 2, осуществляется от двигателя 7 через редуктор 6. Верхний держатель 3, подвешенный на измерителе 8 крутящего момента, передает на последний вращательное движение образца 2, и при этом измеряется возникающий при .вращении крутящий момент. Такая схема прибора позволяет совершенно устранить вредные трения в измерительной части. С целью предохранения образца 2 от разрушения при возникновении локальных увеличений вязкости и крутящего момента синхронный привод 5 сблокирован через испытуемый образец 2, демпфер 10 и измеритель 8 й:рутя1Йего момента с фрикционной муфтой II, отключающейся при превышении заданного перед испытанием предельного момента, ёоответствукнце го прочности испытуемого материала. Обратное включение происходит пр дальнейшем повышении температуры пе чи 1 и появлении вновь пластической деформсщии образца 2, вызванной сни жением значения момента вследствие jero размягчения. Диапазон измерения ограничивается весьма малым углом деформации образца 2, рри очень низкой скорости вращения (0,1-1,0 град /мин значение момента, хАрактеризующего вязкость, увеличивается медленно и большая часть записи на диа грамме недействительна. ; Период отключения вращения согла.совывается со скоростью деформаций так, чтобы за этот период не произошло повышения крутящего момента, который мог бы разрушить образец 2, Для предотвращения разрушения образца 2 устанавлиЕается демфер 10, допускающий деформацию системы без резкого увеличения момента, возникающего на образце 2,- позволяющий жесткость всего устройства согласовывать с периодом включения и выключения, скорости привода 5. Технико-экономическая эффективность от применения изобретения заключается в повышении точности измер рений за счет исключения паразитного трения, а также в расширении круга исследуемых материалов за счет грубозернис.тных материалов. Одной из главных особенностей этих материалов (керамики и шлаков) является их грубая крупнозернистая структура с низкой механической прочностью и малой степенью неразрушаемой деформации, при этом указанные материалы являются многофазными системами. При разогреве исследуемые материалы проходят самые различные стадии реологических состояний: упругое, пластическое (бингамовское) стекловидное, близкое к -ньютоновскому. Поэтому все существующие методы и устройства исследования этих материалов построены на меняющейся скорости деформации при постоянном моменте, выбираемом в соответствии с прочностью исследуемого материала. Изменение скорости деформации в процессе ись ытания представляет собой нарушение реологического правила испытания пластических материалов, что создает трудность в сопоставимости результатов испыта1у1й при. разных скоростях деформации. Предлагаемое устройство способно осуществить исследование таких материалов при односторонней равномерной деформации исследуемого образца. Такой метод исследования, помимо указанного соблюдения условий реологического исследбвания, дает врзможног;ть повысить точность измерения и расширить диапазон реологическиххисследований..