Крутильный маятник Советский патент 1985 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике определения вязкоупругих характеристик (динамического -модуля упругости и потерь, динамической вязкости и т. д.) сред и может быть использовано в общемашиностроительной, химической, авиационной, пищевой и других отраслях промышленности для экспресс-контроляфизико-механических

свойств жидких и твердых тел.

Известно устройство для определения динамических характеристик вязкоупругих сред, содержащее колебательную систему, включающую упругий и инерционный элементы и чувствительный элемент в виде двух коаксиальных цилиндров, воздущный подшипник, три двигателя, двухступенчатый червячный редуктор, кулисный механизм 1.

Недостатком устройства является невозможность регулирования момента инерции в процессе измерения в режиме свободных колебаний, что не позволяет вести измерения на разных частотах деформирования. Кроме того, устройство имеет очень сложную конструкцию, что значительно снижает надежность и усложняет реализацию.

Наиболее близким к предлагаемому является крутильный маятник, содержащий колебательную систему, состоящую из упругого и инерционного элементов, причем инерционный элемент выполнен составным из одного несменяемого диска, закрепленного на упругом элементе, и сменяемых дисков различного диаметра, блок обработки информации 2.

Недостатком устройства является невозможность регулирова-ния момента инерции в процессе измерения.

Цель изобретения - повыщение удобства эксплуатации и ускорение процесса измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в крутильном маятнике, содержащем колебательную систему, состоящую из упругого и инерционного элементов, причем инерционный элемент выполнен из одного несменяемого диска, закрепленного на упругом элементе, и сменяемых дисков различного диаметра и блок обработки информации, дополнительного введено устройство смены дисков, выполненное в виде жестко скрепленных опорных пластин, разнесенных по высоте и имеющих отверстия для прохождения через них несменяемых дисков.

На чертеже изображен маятник.

Крутильный маятник содержит колебательную систему, включающую упругий элемент 1, верхний конец которого закреплен в неподвижном зажиме 2 кронштейна 3, расположенного на массивном основании (не показано), а нижний конец в подвижном зажиме 4, прикреплленном к части инерционного элемента (диску) 5, который через стержень 6, рамку 7 и второй подвижный зажим 8 жестко соединен с исследуемым образцом 9, нижний конец которого жестко закреплен в неподвижном зажиме 10. Устранение паразитных колебаний производится центрирующим узлом, содержащим иглу 11 (прикрепленную к рамке 7) и закрепленный неподвижно проходной камень 12.

Центрирующий узел может быть выполнен также в виде воздушного или магнитного подшипника или в каком-либо другом варианте.

Если необходимо определение физикомеханических характеристик жидких сред, вместо твердого образца применяют чувствительный элемент из двух коаксиальных

цилиндров. Подвижный цилиндр закрепляют в зажиме и погружают в подвижный, заполненный исследуемой жидкостью.

Устройство смены дисков выполнено следующим образом. К кронщтейну 3 перпендикулярно прикреплен кронштейн 13, где расположен электродвигатель 14 со штоком 15, который может перемещаться в вертикальном направлении и жестко скреплен со стержнем 16, нижний конец которого закреплен в подшипнике 17 скольжения обеспечивающем перемещение стержня 16 лищь в вертикальном направлении. К стержHiQ 16 прикреплены расположенные друг над другом в параллельных плоскостях опорные пластины 18 и 19, имеющие отвер° стия с уменьшающимися по мере убывания высоты их расположения диаметрами, достаточными для прохождения через них несменяемых дисков.

Диск 5 является составной частью общего инерционного элемента, выполненного в виде расположенных друг на друге кольцевых дисков 20 и 21 с уменьшающимися по мере убывания высоты их расположения диаметрами. Съем информации производится при помощи фотопреобразователя, включающего источник 22 света, оптическую шторку 23, прикрепленную к диску 5, и фотоприемник 24, сигнал с выхода которого поступает на блок 25 обработки информации. В положении, показанном на чертеже, колебательная система работает на самой

высокой частоте, так как в работе участвует лишь диск 5 самой малой массы.

При необходимости понизить рабочую частоту включает электродвигатель 14, вращательное движение которого преобразуется

в поступательное движение штока 15. Стержень 16 вместе с опорными пластинами 18 и 19 и лежащими соответственно на них дисками 20 и 21 перемещается вниз до тех пор, пока диск 21 не ляжет на диск 5, а пластина 19. разъединится с диском 21.

5 После этого двигатель выключается или вручную, или с помощью микроконтакта (выключатели не показаны) и измерения параметров колебаний производят с дисками 5 и 21, момент инерции которых обусловлен суммой их масс и габаритов.

При необходимости дальнейшего понижения частоты опять включают двигатель 14 и стержень с опорными пластинами 18 и 19 опускается до тех пор, пока диск 20 расположится на диске 21 (в паз последнего войдет выступ диска 20) и пластина 18 разъединится с диском 20.

Теперь момент инерции равен сумме моментов инерции трех дисков и устройство работает на самой нижней частоте. При необходимости увеличить рабочую частоту перемещение стержня 16 совместно с опорными пластинами производят при помощи двигателя 14 вверх и производится последовательное снятие дисков 20 и 21 с диска 5.

Ввиду того, что диски в предлагаемом устройстве могут значительно отличаться друг от друга по массе, момент инерции можно изменять в широких пределах без усложнения конструкции. Так, в устройстве с тремя дисками частота изменяется до значений 0,1; 1 и 10 Гц, т. е. на два порядка, а колебательная система совместно с системой смены инерционных элементов помещена под вакуумный колпак.

Внедрение изобретения повыщает качество исследований и позволяет увеличить их производительность и экспрессность, что и обуславливает его народно-хозяйственный эффект.

КРУТИЛЬНЫЙ МАЯТНИК, содержащий колебательную систему, состоящую из упругого и инерционного элементов, причем инерционный элемент выполнен составным из одного несменяемого диска, закрепленного на упругом элементе, и сменяемых дисков различного диаметра и блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации и ускорения процесса измерений, в него дополнительно введено устройство смены дисков, выполненное в виде жестко скрепленных опорных пластин, разнесенных по высоте и имеющих отверстия для прохождения через них несменяемых дисков.