Устройство для определения предела прочности формовочной смеси на разрыв Советский патент 1988 года по МПК G01N3/00 B22C1/00 

1143080

Изобретение относится к испытанию материалов, в частности формовочных и стержневых смесей, используемых в литейном производстве, на прочность.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повьшение точности измерения.

На чертеже приведена схема устройства для определения предела прочно- IQ сти формовочных смесей на разрыв.

Устройство содержит разъемную гильзу 1 с отрывным кольдом 2, в которой находится заформованный образец 3 из испытуемой смеси. С упорным пояс- 5 ком отрьшного кольца 2 контактирует силовой рычаг 4, ось поворота которого закреплена на чувс твительном элементе тензометрического датчика 5.

вый регистр 37, два формирователя 38 и 39 импульсов, схему I-fflH 40 и два усилителя 41 и 42 мощности..

Устройство работает следующим образом.

Гильзу 1 с заформованным в нее образцом 3 из испытуемой смеси устанавливают в устройство. При этом гильза 1 воздействует на поворотный флажок 19, который выходит из прорези конечного выключателя 20, вызывая появление нулевого сигнала на его выходе, что приводит к снятию сигнала сброса со сдвигового регистра 37 и запуску формирователя 38 импульсов. Последний формирует импульс, переводящий 1 из первого разряда сдвигового регистра 37 во второй разряд. Од

Изобретение относится к испытанию материалов на прочность, в частности формовочных и стержневых смесей, используемых в литейном производстве. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерения. Устройство для определеп ния предела прочности формовочной г смеси на разрыв в зоне конденсации влаги содержит разъемную гильзу 1, в которую заформован испытуемый образец 3, нагреватель 6 для торцового нагрева образца, соединенный через поворотный рычаг 9 и кулису 12 с валом электродвигателя 11 переменного тока, задатчик времени нагрева, фиксирующий момент нахождения переувлажненного .слоя на уровне разъема гильзы, си- ловозбудитель, содержащий упомянутый электродвигатель 11, на вал которого насажен кулачок 13, воздействующий через штырь 14, выполненньм в направляющей, и пружину 16 на конец силового рычага 4, второй конец которого контактирует с отрывным кольцом 2 гильзы 1, силоизмеритель, содержащий тензометрический датчик, на чувствительном элементе которого закреплена ось поворота силового рычага, а выход датчика подключен к входу нереверсивного аналого-цифрового преобразователя 25, осуществляющего запоминание максимальных показаний, узел запуска цикла измерения, блок 36 управления. 1 ил. & СО 00 О Од

Над торцом гильзы 1 расположен нагре- 2Q повременно запускается второй фор30

ватель 6 с направляющей 7. С нагревателем 6 через вилку 8 контактирует поворотный рычаг 9, снабженньй возвратной пружиной 10. На вал электродвигателя 11 насажены кулиса 12 и ку-25 лачок 13. Кулиса 12 контактирует с рычагом 9, а кулачок 13 - со штырем 14, заключенным в направляющую 15. .Ытырь 14 через пружину 16 контактирует с силовым рычагом 4. На силовом рычаге 4 имеется флажок 17, входящий в прорезь бесконтактного датчика - конечного выключателя 18. Поворотный флажок 19 входит в бесконтактный датчик - конечньй выключатель 20.

Электропроводящий щуп 21 закреплен по оси нагревателя 6 и электрически соединен через резистор 22 с источником 23 питания, от которого также питаются и остальные элементы электрической схемы устройства (не показано) . Щуп 21 подюшочен к входу коммутатору 24, второй вход которого соединен с датчиком 5, а выход - с нереверсивным аналого-цифровым пре образователем (АЦП) 25, содержащим элемент 26 сравнения и усилитель 27 рассогласования, охваченный цепью обратной связи из резистора 28 и диода 29. Выход усилителя 27 соединен с пороговым элементом 30 и управляющим входом ключа 31, через которьш генератор 32 импульсов соединяется с входом нереверсивного счетчика 33, кодовые выходы которого соединены с цифроаналоговым преобразователем (ДАЛ) 34 и цифровым индикатором 35. Блок 36 управления содержит сдвиго35

40

.-45

50

55

мирователь 39 импульсов, который ос ществляет сброс счетчика 33 импульсов. Появившийся сигнал на втором выходе регистра 37 через схему ИЛИ 4 и усилитель 41 мощности включает вращение электродвигателя 11 в ту сторону, что обеспечивает вращение кулисы 12 и кулачка 13 по часовой стрелке. Кулиса воздействует на рычаг 9, что приводит к опусканию нагревателя 6 на гильзу 1. При этом электродвигатель 11 работает на упо обеспечивая надежное прижатие нагревателя 6 к гильзе 1. Щуп 21 внед ряется в образец, его неизолирован- ньш конец находится.на уровне разъе ма гильзы 1. Выход делителя,образованного резистором 22 и сопротивлением смеси между щупом 21 и гильзой 1, на этом этапе цикла измерения по ключен к входу АЦП 25 через коммута тор 24. По мере прогрева образца па ры влаги, испаряющееся из слоев, пр легающих к нагревателю, конденсируются в более глубоких слоях, вызы вая образование переувлажненного слоя, который с течением времени ne ремещается вглубь образца. Это приводит сначала к уменьшению сопротив ления смеси между щупом 21 и гильзо 1, а затем, когда переувлажненньй слой находится на уровне разъема ги зы, начинается постепенное увеличен этого сопротивления. Соответственно напряжение, снимаемое с делителя ре зистор 22 - смесь, сначала увеличив ется, а затем начинает уменьшаться. По мере увеличения этого напряжения возникает рассогласование сигналов

30

-25

35

40

45

50

55

мирователь 39 импульсов, который осуществляет сброс счетчика 33 импульсов. Появившийся сигнал на втором выходе регистра 37 через схему ИЛИ 40 и усилитель 41 мощности включает вращение электродвигателя 11 в ту сторону, что обеспечивает вращение кулисы 12 и кулачка 13 по часовой стрелке. Кулиса воздействует на рычаг 9, что приводит к опусканию нагревателя 6 на гильзу 1. При этом электродвигатель 11 работает на упор, обеспечивая надежное прижатие нагревателя 6 к гильзе 1. Щуп 21 внедряется в образец, его неизолирован- ньш конец находится.на уровне разъема гильзы 1. Выход делителя,образованного резистором 22 и сопротивлением смеси между щупом 21 и гильзой 1, на этом этапе цикла измерения подключен к входу АЦП 25 через коммутатор 24. По мере прогрева образца пары влаги, испаряющееся из слоев, прилегающих к нагревателю, конденсируются в более глубоких слоях, вызывая образование переувлажненного слоя, который с течением времени ne-f ремещается вглубь образца. Это приводит сначала к уменьшению сопротивления смеси между щупом 21 и гильзой 1, а затем, когда переувлажненньй слой находится на уровне разъема гильзы, начинается постепенное увеличение этого сопротивления. Соответственно, напряжение, снимаемое с делителя резистор 22 - смесь, сначала увеличива- ется, а затем начинает уменьшаться. По мере увеличения этого напряжения возникает рассогласование сигналов

на входе элемента 26 сравнения, которое усиливается усилителем 27 рассогласования, что приводит к открытию ключа 21. Очередной импульс от генератора 32 поступает на вход счетчика 33, вызывая увеличение числа в нем на 1. Соответственно на 1 ступеньку увеличивается напряжение на выходе ЦАП 34, что вызывает изменение полярности разности сигналов н выходе элемента 26 сравнения. Аналогично формируются последующие импульсы в счетчик 33 при продолжающемся увеличении сигнала с делителя резистор 22 - смесь. Цепь обратной связи (резистор 28 и диод 29) уменьшает коэффициент передачи усилителем 27 отрицательного напряжения.

Благодаря этому при увеличении входного напряжения возникающие на входе усилителя 27 отрицательные рассогласования в 1 дискрету (ступеньку напряжения с ЦДЛ 34) не могут вызват срабатывание порогового элемента 30. Когда же напряжение с делителя резистор 22 - смесь начинает уменьшаться, в то время как напряжение с выхода ЦАП 34 уменьшиться не может, так как счетчик 33 нереверсивный,на выходе усилителя 27 отрицательное напряжение начинает расти и растет до тех пор, пока не срабатывает пороговый элемент 30.

Таким образом, пороговьй элемент 30 срабатывает, когда проводимость смеси между щупом 21 и гильзой 1 переходит через экстремум, т.е. в момент нахождения переувлажненного слоя.на уровне разъема гильзы. Сигнал с порогового элемента 30 поступает на вход сдвигового регистра 37, выбывая сдвиг единицы в нем в следующий разряд. Цри этом появляется единица на третьем выходе регистра 37, что-приводит к переключению коммутатора 24, в результате чего к входу АЦП 25 подключается выход тензомет- рического датчика 5 и отключается делитель резистор 22 - смесь. Кроме того, запускается формиррватель 39 импульса, который осуществляет сброс счетчика 33, снимается напряжение с усилителя 41 мощности, а через усилитель 42 мощности включается вращение электродвигателя 11 в противоположную, пpeдыдyщe ry этапу сторону,т.е кулачок 13 и кулиса 12 вращаются против часовой стрелки. При этом рычаг

0

5

9под действием возвратной пружины

10поворачивается, осуществляя подъем нагревателя 6. Угол поворота рычага ограничен упором (не показан). Одновременно кулачок 13 воздействует на штырь 14, который, перемещаясь

в направляющей 15, сжимает пружину 16, создавая усилие на силовой рычаг

Q 4. Вилка на конце рычага 4 входит в соприкосновение с пояском на отрывном кольце 2, после чего начинается нарастание усилия нагружения по закону, определяемому профилем кулачка 13 (к этому времени нагреватель 6 поднят). Усилие воспринимается тен- зодатчиком 5, что приводит к росту сигнала на его выходе. Цри этом в АЦП 25 происходит формирование импульсов на вход счетчика 33 аналогично тому, как это происходило при нарастании сигнала с выхода делителя резистор 22 - смесь.

Когда произовдет разр тиение образца 3 (отрыв кольца 2), усилие на датчик 5 уменьшается скачком, что приводит к появлению на выходе усилителя 27 отрицательного напряжения, достаточного для срабатывания порогового элемента 30. Последний вызывает очередное переключение регистра 37 сдвига, при котором все его выходы обнуляются, что приводит к снятию напряжения с усилителя 42 мощности и останову электродвигателя 11. Пово- I рот рычага 4 при отрыве кольца 2 при- i водит к попаданию флажка -17 в прорезь бесконтактного конечного выключателя 18. Единичный сигнал с вьгхода последнего через схеь-гу ИЛИ 40 и усилитель 41 мощности включает электродвигатель 11. При вращении по часовой стрелке происходит возврат штыря 14, пружины 16 и рычага 4 в исходное по- :ложение, поскольку рычаг 4 .неуравновешен. Так продолжается до тех пор, пока флажок 17 не выйдет из прорези конечного выключателя 18, поскольку при этом исчезнет сигнал с входа сх.е- мы 11ПН 40 и электродвигатель 11 ос0 тановится. Это положение, устройства -является исходным.Конец силового рычага 4 опущен ниже уровня пояска на кольце 2, нагреватель 6 поднят с зазором над гильзой, что позволя,ет из5 влечь гильзу и вставить затем гильзу с новым образцом. Когда гильза извлекается из устройства, происходит сброс сдвигового регистра 37 в исход0

5

0

5

10

15

ное состояние единичньи сигналом с выхода конечного выключателя 20. В исходном состоянии регистра 37 в первом разряде записана 1, в осталь- ньк - 0.

Упрощение конструкгщи устройства достигается за счет замены двух пневмоприводов, источника сжатого воздуха (компрессора) и пневмосхемы управления одним электроприводом, по сложности аналогичным компрессору прототипа.

Повышение точности измерения обеспечивается Компоновкой устройства, при которой уменьшается вес частей, воздействующий на чувствительный, элемент датчика, благодаря чему может буть увел гчено усилие, передавамое на датчик при одном и том же усилии 20 на образец, что и обуспечивает увеличение чувств ительности и точности измерения устройства-.

Экономическая эффективность от использования изобретения получается за счет снижения трудоемкости изготовления устройства, уменьшения его габаритов и веса. Кроме того, повы- пение точности измерения в конечном итоге приводит к снижению брака литья, что также обеспечивает получение экономического эффекта.

25

30

.Формула изобретен- ия Устройство для определения предела прочности формовочной смеси на разрыв, содержащее разъемную гильзу,. узел запуска цикла измерения, нагреватель, снабженный направляющей и поворотным рычагом с возвратной пружи0

5

0

5

0

5

0

ной, силовозбудитель, соединенный с силовым рычагом, конец которого выполнен с возможностью контакта через вилку с отрывным кольцом гильзы, нереверсивный аналого-цифровой преобразователь, тензометрический датчик, подсоединенный через коммутатор к входу нереверсивного аналого-цифро-. вого преобразователя, а также блок управления, соединенный с силовозбу- дителем, коммутатором, аналого-тдаф- ровьм преобразователем и узлом запуска цикла измерения, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьш1ения точности измерения, оно дополнительно содержит кулачок и кулису, штырь,снабженный направляющей и пружиной, флажок и бесконтактный конечный выклю-. чатель, причем силовозбудитель выполнен в виде реверсивного электродвигателя, на выходной вал которого насажены кулачок и кулиса, выполненная с возможностью контакта с поворотным рычагом нагревателя, штырь с одной стороны выполнен с возможностью контакта с кулачком, а с другой через направляющую и пружину - с силовым рычагом, на котором закреплен флажок, причем ось поворота силового рычага закреплена на чувствительном элементе тензометрического датчика, бесконтактный конечный выключатель соединен электрически с одним входом блока управления, другой вход которого соединен с одним выходом аналого-цифрового преобразователя, другой выход которого соединен с вторым входом реверсивного двигателя.