Пластометр Советский патент 1984 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к устройствам для исследования материалов с пониженной пластической прочностью: пищевых масс паст и др. материалов. Известен прибор для механических испытаний пластичных материалов (многоточечный конический пластометр), который содержит термостатируемую камеру, внутри которой помещен поворотный стол с гнездами для испытуемого материала, механическое нагружающее устройство с коническим индентором, установленное эксцентрично относительно стола, и электрическую схему измерения глубины погружения индентора в материал с ис пользованием индуктивного датчика. В этом приборе испытание материала осуществляется последовательным внедрением одного конусного индентора в образцы, расположенные в гнездах поворотного стола 1. Известно, что достоверные результаты на конических пластометрах можно получить, если исключить проскальзывание материала относительно поверхности конуса Для этого его поверхность обычно выполняют шероховатой. При этом применяют прибор для материалов, обладающих хорошими адгезионными свойствами. Но тогда часть испытуемого материала увлекается конусом и при внедрении его в очередной образец следует ожидать существенных погрешностей в результатах испытания. Кроме того, для обеспечения возможности поворота стола необходимо иметь гарантированный зазор между поднятым индентором и поверхностью стола, с которой сопряжена поверхность образца. Также имеет место трение в паре пуансон индентора - направляющая втулка. Все это также вносит ошибки при измерениях параметров материала. Наиболее близким техническим рещением к изобретению является пластометр, содержащий перемещающийся разъемный термостатируемый сосуд с установленными с равным шагом пуансонами с инденторами, замки пуансонов, нагружающее устройство с электромагнитным приводом, индуктивный датчик, электрическую схему управления с программным реле времени 2. Такая конструкция самоцентрируется и исключает трение в нагружающем устройстве, но прибор требует повыщенной точности настройки по вертикали. Кроме того, даже при небольшой неоднородности испытуемого материала возможен увод всей системы в сторону, что повлечет за собой искажение показаний прибора. Это может исказить результаты испытаний. Также прибор затруднительно использовать для измерения пластической прочности в сторону малых значений из-за значительного собственного веса нагружающего узла. Цель изобретения - повышение точности измерений, расширение эксплуатационных характеристик прибора и расширение диапазона измеряемых параметров в сторону малых значений. Указанная цель достигается тем, что в пластометре, содержащем перемещающийся разъемный термостатируемый сосуд с установленными с равным шагом пуансонами с инденторами, замки пуансонов, нагружающее устройство с электромагнитным приводом, индуктивный датчик, электрическую схему управления с программным реле времени, нагружающее устройство выполнено в виде трех замкнутых шарнирных четырехзвенников, расположенных радиально с равным щагом по окружности, причем неподвижные вертикальные звенья, расположенные по окружности, представляют собой установленные на панели прибора стойки с двумя шарнирами в виде конусных углублений, вертикальное звено в центре окружности является общим и представляет собой стержень с размещенными на нем тремя парами щарниров в виде конусных углублений, расположенных с равным шагом по окружности на таком же расстоянии по высоте друг от друга, как и на стойках, и имеет на нижнем конце центрирующий стакан, а выше шарниров - якорь электромагнита подъема нагружающего устройства, сердечник индуктивного датчика перемещений и площадку для сменных грузов, а горизонтальные звенья представляют собой одинаковой длины стержни, имеющие на концах конусные игольчатыенаконечники, упирающиеся своими вершинами в соответствующие конусные углубления Шарниров стоек и центрального стержня, соединенные в четырехзвенники с помощью цилиндрических пружин, концы которых прикреплены к серьгам с призмами, входящими в пазы, расположенные посредине длины горизонтальных звеньев перпендикулярно их продольной оси. Причем пластометр снабжен регулируемым противовесом, установленным на рычаге, укрепленном на одном из горизонтальных звеньев щарнирных четырехзвенников. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг, 2. Пластометр имеет основание 1, на котором смонтированы измерительное уст-ройство, устройство перемещений термостатируемого сосуда и управляющий блок. Измерительное устройство имеет . установленный в направляющих основания 1 термостатир.уемый сосуд 2, с установленными в, нем с равным шагом по длине сменными тонкостенными стаканами 3 с испытуемым материалом. В верхней термостатируемой крышке 4 напротив центров стаканов 3 установлены в замках пуансон з 5 с коническими инденторами 6, плотно прилетающими своими конусными основаниями к базовой поверхности крышки 4, служащей для точной установки вершин инденторов по высоте и улучшения теплопередачи. Замки пуансонов 5 состоят из двух одинаковых зажимных пластин 7 с прорезями для пуансонов, установленных на крышке 4 на осях 8 и фиксируюших пуансоны с помошью пружин 9 (фиг. 4). Управление замком осуществляет якорь 10 с возвратной пружиной 11 электромагнита 12. На пуансонах 5 предусмотрены проТочки для ввода зажимных пластин. Нагружение инденторов осуществляется с помощью центрального стержня 13, установленного с помощью шести горизонтальных звеньев 14, имеющих на концах конусные наконечники 15 и соединенные попарно с помощью серег с призмами 16, входящих своими ребрами в пазы звеньев 14 и прикрепленных к концам фиксирующих пружин 17. Конусные наконечники горизонтальных звеньев своими вершинами упираются с одной стороны в конусные углубления шарниров 18, укрепленных на стойках 19, установленных с равным щагом по окружности на панели 20, а с другой стороны в такие же конусные углубления шарниров центрального стержня 13. Центральный стержень 13 имеет на нижнем конце центрирующий стакан 21, а в верхней части якорь электромагнита подъема 22, площадку со сменными грузами 23, индуктивный датчик 24. Перемещение термостатируемого сосуда осуществляется с помощью электродвигателя 25 с встроенным редуктором, который через щестерню 26 и зубчатую рейку 27, закрепленную на сосуде 2, производит перемещение его на один шаг согласно программы испытаний. Управляющий блок (не показан) включает в себя электрическую схему с программным реле и обеспечивает выполнение цикла измерения. Для точной установки прибора по вертикали предусмотрены одна неподвижная опора 28, две регулируемые опоры 29 и уровень 30. Для расширения диапазона измеряемой пластической прочности материалов в сторону малых значений прибор снабжен регулируемым противовесом 31, установленным на одном из верхних горизонтальных звеньев 14 с помощью рычага 32 и служащим для уравновешивания движущихся частей нагружающего устройства. Для п роведения испытаний пластометр выставляют по уровню 30, настраивают программное реле времени на требуемый режим испытаний и подключают прибор к сети. Затем заполняют стаканы 3 испытуемым материалом по обрез боковой стенки, вставляют их в гнезда сосуда 2 и стыкуют с ним крышку 4. При этом пуансоны 5 инденторов 6 должны быть зафиксированы пластинами 7 замков. После этого термостатируют материал и включают электрическую схему управления. При этом программное реле времени вначале включает электромагнит 22, якорь которого, перемец1аясь до упора, поднимает нагружающее устройство вверх. Затем включается электродвигатель 25, который перемещает сосуд 2 влево на один щаг так, что пуансон 5 устанавливается соосно с центрирующим стаканом 21. После этого размыкается цепь электромагнита 22, центральный стержень опускается и центрирующий стакан 21 одевается на пуансон 5 (фиг. 1). В этот момент замыкается цепь индуктивного датчика 24 и на самопишущем (или показывающем) приборе фиксируется начальное положение индентора 6. После заданной выдержки времени замыкается цепь электромагнита 12, якорь 10 которого своим конусным концом раздвигает пластины 7 замка и освобождает пуансон 5, который под воздействием 4агружающего устройства вдавливает индентор в материал. После заданного времени погружения индентора замыкается цепь индуктивного датчика-24 и записывается его показание. Затем снова замыкается цепь электромагнита 22, якорь его поднимает вверх нагружающее устройство и снимает с пуансона 5 центрирующий стакан 21. После этого электродвигатель 25 переместит сосуд 2 еще на один шаг, т. е. до осгановки следующего пуансона 5 под центрирующим стаканом 21, а далее процесс повторяется в вышеописанной последовательности. После вдавливания всех инденторов прибор отключится от сети. Применение подвеса нагружающего устройства с помощью шарнирных четырехзвенников с игольчатыми щарнирами и противовеса позволит повысить точность измерений за счет исключения см ещения его от центрального положения, снизить требования к первоначальной настройке прибора (упростит обслуживание), а также позволит расщирить эксплуатационные его свойства за счет возможности исследования материалов с малой пластической прочностью.

Щ

/.

Фиг.1

fS

.2

1. ПЛАСТОМЕТР, содержащий перемещающийся разъемный термостатируемый сосуд с установленными с равным шагом пуансонами с инденторами, замки пуансонов, нагружающее устройство с электромагнитным приводом, индуктивный датчик, электрическую схему управления с программным реле времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения эксплуатационных характеристик прибора, нагружающее устройство выполнено в виде трех замкнутых шарнирных четырехзвенников, расположенных радиально с равным шагом по окружности, причем неподвижные вертикальные звенья, расположенные по окружности, представляют собой установленные на панели прибора стойки с двумя шарнирами в виде конусных углублений, ертика.чыоо звено в центре окружности является (nV щим и представляет собой стержень с г,: мещенными на нем тремя парами шарниров в виде конусных углублений, расположенных с равным шагом по окружности на таком же расстоянии по высоте друг от друга, как и на стойках, и имеет на нижнем конце центрирующий стакан, а Bbiuje шар ниров - якорь электромагнита подъема на гружающего устройства, .сердечник индуктивного датчика перемещений и площадку для сменных грузов, а горизонтальные звенья представляют собой одинаковой длины стержни, имеющие на концах конусные игольчатые наконечники, упирающиеся своими вершинами в соответствующие конусные i углубления щарниров стоек и центрального стержня, соединенные в четырехзвенники (Л с помощью цилиндрических пружин, концы которых прикреплены к серьгам с призмами, входящими в пазы, расположенные посредине длины горизонтальных звеньев перпендикулярно их продольной оси. 2. Пластометр по п. 1, отличающийся тем, что с целью расширения диапазона из меряемых параметров в сторону малых значений, он снабжен регулируемым противо4 весом, установленным на рычаге, укрепленСО ном на одном из горизонтальных звеньев СО шарнирных четырехзвенников.