Конический пластомер Советский патент 1985 года по МПК G01N11/10 

со о

Изобретение относится к физико-химической механике дисперсных и композиционных материалов и может быть использовано при исследовании структурцо-механических характеристик упруго- s пластично-вязких материалов, в частности при изучении глинистых суспен- . зий, смазок, вяжущих на стадии коагуляционного структурообразования, мазевых основ, линейных композиций,тампо- 10 нажных растворов, шликеров, угольных шламов, гидросуспензий мелкоизмельченных рудных и нерудных концентратов и т. п.

Известно устройство для опредёле- 15 ния реологических параметров дисперсных сред, содержащее основание, стойку с механически запираемым блоком, через который переброшена нить с горизонтальной леткой, кювету для испы-20 туемого материала и отсчетный микроскоп. К одному концу нити, подвешен конус, а к другому - емкость для противовесов. Подводят конус к поверхности образца и запирают блок. С по- 25 мощью противовесов устанавливают величину постоянной силы, действ ующей на конус, нацеливают отсчетный г-шкроскоп на метку и отпирают блок. Под действием силы тяжести индентор с пе-зо меренной скоростью погружается в испытуемую массу. Глубина внедрения измеряется при помощи микроскопа ij

Однако погружение йндентора в исследуемую массу происходит с пере- j менной скоростью, что приводит к -проявлению сил инерции движения, искажающих результаты измерений Р. Кроме того, глубина погружения внедряемого тепа в момент его остановки факти- 40 чески увеличивагтся со временем, т.е.; равновесие является лишь кажущимся, а поскольку предельное напряжение

J

сдвига обратно пропорционально Ьд, , это сильно снижает точность измерений, 45

Наиболее близким к изобретению является конический пластомер, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке,кювету для иссла- 50 дуемого образца, установленную сооСно с ним, устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком, систему регистрацииС2.55

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, в частности, малопрочных материалов,

а это объясняется следующим: индентор и связанный с ним силоизмерительный узел принципиально не могут быть отделены от устройства наложения де-.. формаций, что неизбежно ведет к снижению точности измерений. Кроме того, устройство не пригодно для измерения предельного напряжения сдвига в широком диапазоне его вариа1Ц1й, особенно в области весьма низких значений Р, так как конический индентор силоизмерительного узла, должны быть достаточно прочньми (недёформируемыми) и их масса не может быть снижена более, чем до нескольких десятков граммов, а это определяет выбор минимально опустимой жесткости и связанной с ней чувствительнс5сти упругого элемента..

Автоматинеская компенсация влияния величины прогиба упругого элемента датчика усилий на показания датчика перемещений при внедрении йндентора приводит к необходимости в компенсации изменения деформадаи (выпрямления) упругого элемента путем реверсировайия двигателя и соответствующего перемещения шпинделя в противоположном направлении .в процессе измерения релаксации образца, что снижает точность внед1рения йндентора на заданную глубину и отслеживания этой глубины при релаксации.

Кроме того, применение электроприводного устройства наложения деформаций известного конического пластометра имеет тот недостаток, что движение выходного вала реверсивного блока преобразуется механическими передачами в поступательное движение щпинделя, направление которого определяется знаком регулирующего сигнала следящей системы.Наличие редукторов и механических передач обуславливает люфты в механической части электропривода и, наряду с нербходимостью реверсирования двигателя, снижает точность наложения деформаций на исследуемый материал

Цель изобретейия - повышение точности измерений малопрочных структур путем исключения влияния упругих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что конический пластомер, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого 31 образца, установленную соосно с Н1Ш устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком, систему регистрации, снабжен силокомпенсирующим узлом, связанным с системой регистрации системой обратной связи, при этом силокомпенсирующий узел выполнен в виде подвижного силопередающего Т-образного рычага, установленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтал ном плече индентором и на вертикальном - заслонкой элемента типа соплозаслонка, сопло которого укреплено на стойке, а система обратной связи с силокомпенсирующим рычагом посредством шарнирно соединенного со стой кой рычага, оснащенного подвижной опорой. Такое выполнение устройства позволяет обеспечить квазинеподвижность индентора. При этом как по мере подъ ма столика, т;е. в процессе внедрения квазинеподвижного индентора в не пытуемую массу, так и в процессе ре лаксации напряжений в ней после прек ращения подъема кюветы происходят непрерывная компенсация, измерение и регистрация действующих вертикальйых осевых усилий, определяемых структурно-механическими параметрами материала. На чертеже изображено предлагаемо устройство. Конический пластомер состоит из кюветы 1 с исследуемым материалом, помещенной на кюветньй столик 2, зак репленный на штоке- 3, размещенном в направляющих 4. Шток 3 соединен с мембраной 5, установленной в корпусе 6 и подпружиненной возвратной пружиной 7. Вход 8 пневмопривода соединен с выходом пневматического пропорционально-интегрального регулятора 9, один вход которого соединен с пневматическим программным задатчиком 10, а другой - с пневматическим датчиком 11 перемещений. Индентор 12 пр помощи штока 13 прикреплен к горизон тальному плечу Т-образного рычага 14 поворачивающегося относительно оси 15 вращения, установленной на горизо тальной площадке 16 стойки 17. Торец вертикального плеча Т-образного рычага 14 выполнен в виде плоской 94 пластины (заслонки) 18, перпендикулярно к которой установлено укрепленное на стойке сопло 19. С Т-образньм рычагом 14 через подвижную опору 20 взаимодействует шарнирно укрепленный на стойке Г-образный рычаг 21, горизонтальный конец которого подается от входа 23, общего для силокомпенсирующей и силоизмерительной цепей. Емкость 22 обратной связи соединена с измерительными 24, 25 и регистрирующими 26, 27 приборами, а через дроссель 28 - с соплом 19. Конический пластомер работает следукнцим образом. Поверхность испытуемого материала пневмоприводом подводится к KOHI индентора. При помощи пневматического программного задач-чика 10 устанавливают выбранные режимы деформирования. Пропорционально-интегральный регулятор 9, в соответствии с поступающим на него задающим сигналом программного задатчика 10 и выходным сигналом датчика I1 перемещений, непрерывно вырабатывает регулирующее воздействие в виде давления воздуха, которое подается в нижнюю часть корпуса 6 под мембрану 5, которая через шток 3 и кюветный столик 2 подает испытуемую массу в кювете 1 на конический индентор 12. Возникающее в процессе деформации исследуемого материала вертикальное осевое усилие ликвидирует рабочий зазор (20x10 м) между заслонкой 18 и соплом 19, в результате чего сопло запирается и воздух поступает в емкость 22 обратной связи до тех пор, пока в результате воздействия последнего через Г-образкый рычаг 21 и установленную на нем подвижную опору 20 на вертикальное плечо Т-образного рычага 14 не произойдет отпирание сопла 19. Таким образом достигается квазинеподвижность конуса и непрерывное отслеживание уровня вертикальных осевых усилий, развиваемых как при деформировании исследуемого материала в процессе подъема кюветы, так и при измерении релаксации образца после ее остановки. Преимущество предложенного конического пластомера заключается в повышении точности измерений структурно-механических характеристик упругр-пластично-вязких материалов.

КОНИЧЕСКИЙ ПЛАСТОМЕР, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком. систему регистра1ши, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений малопрочных струтстур путем исключения влияния упругих элементов, он снабжен силокомпенсирующим узлом, связанным с системой регистрации системой обратной связи, а кювета соединена с устройством для наложения деформаций, при этом силокомпенсирующий узел выполнен в виде подвижного силопередающего Т-образного рычага, установленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтальном плече индентором и на вертикальном - .заслонкой элемента типа сопло -заслонка, соп- 3 которого укреплено на стойке, а ло сл система обратной связи связана с силокомпенсирующим рычагом посредством шарнирно соединенного со стойкой рычага, оснащенного подвижной опорой.