Устройство для исследования свойств материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к-испытательным устройствам и может быть использова- но в различных отраслях пищевой промышленности для исследования структурно-механических свойств вязких материалов при их сдвиговом деформировании.

Известно устройство для испытания материалов на трехосное сжатие, включающее цилиндрическую обойму, выполненную эластичной, отсчетно-измерительную аппаратуру и гидравлическую систему для создания обжатия материала.

Однако это устройство позволяет исследовать только объемные свойства материала, которые не в полной мере отражают его структурно-механические свойства.

Известна установка для испытания материалов на трехосное сжатие, включающая основание, размещенные на нем в трех взаимно перпендикулярных направлениях опорные и соответствующие нажимные плиты, выполненные с возможностью захода относительно одна другой.

Известная установка осуществляет только объемное сжатие образца, в результате которого невозможно получить полную информацию о его структурно-механических свойствах. Наиболее полные сведения о свойствах материала можно получить при его деформировании под воздействием касательных напряжений. Известная установка не позволяет создавать пространственные сдвиговые деформации исследуемого материала, что и является ее главным недостатком

Цель изобретения - повышение точности исследований

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем полый корпус с тремя взаимно перпендикулярными парами отверстий в его стенках, установленные в указанных отверстиях нагружающие плиты и механизмы их возвратно- поступательного перемещения вдоль осей нагружения, каждая плига выполнена в виде цилиндрического диска со сферической образующей, предназначенной для контакта со стенками отверстия в

сл

XI

XS

ю

корпусе, устройство снабжено механизмами вращения каждой из плит относительно оси нагружения и перпендикулярной ей оси, проходящей через центр тяжести соответствующей плиты.

Нагружающие плиты выполнены в виде цилиндрических дисков со сферической образующей, предназначенной для контакта со стенками отверстия в корпусе, Такая форма плит сферической образующей позволяет им совершать вращения относительно оси нагружения и перпендикулярной ей оси, проходящей через центр тяжести соответствующей плиты, что в свою очередь дает возможность подвергать материал пространственным сдвиговым деформациям. При этом сферическая образующая плиты обеспечивает герметичный контакт со стенками отверстия в корпусе, исключающий выдавливание материала из полости корпуса при совершении плитами движений,

В случае, когда нагружающие плиты имеют другую форму, они не имеют возможности совершать описанные выше вращз тем-,чые движения.

Устройство снабжено механизмами обеспечивающими вращение каждой из нагружающих плит относительно пси кагруже ния и перпендикулярной ей оси, проходящей через Центр тяжести соответствующей плиты,

Вращение каждой нагружающей плиты относительно оси нагружения необходимое целью исключения сил трения сопротивления на поверхности данной плиты течению исследуемого материала под воздействием смежных плит.

В случае, когда нагружающие плиты не совершают указанного вращательного движения, при соприкосновении ее поверхности с деформируемым материалом возникают значительные силы трения которые вызывают появление градиента скорости течения в поперечном сечении. Это является причиной существенных искажений действительных значений определяемых характеристик материала, вследствие чего снижается точность,

Механизмы вращения также должны сообщать каждой нагружающей плите вращательное движение относительно оси, перпендикулярной оси нагружения и проходящей через центр тяжести соответствующей плиты. Это позволяет подвергать материал сдвиговым деформациям. При этом каждая пара противоположных нагружающих плит должна вращаться в одном направлении относительно указанной оси, Это позволяет подвергать материал пространственным сдвиговым деформациям в

направлении всех трех осей декартовых координат, что более реально отражает процесс механической обработки материала 6 машинах и агрегатах, чем простой сдвиг в

плоскости, а также сжатие. Это обстоятельство существенно повышает точность данных о структурно-механических свойствах материала.

Отсутствие механизмов вращения плит

0 полностью исключает возможность достижения поставленной цепи Так как в этом спучзе нагружающие плиты не могут совершать вращения относительно оси нагруже нил и перпендикулярной ей оси,

5 проходящей через центр тяжести соответствующей плиты, и, следовательно, исследуемый материал невозможно подвергнуть деформированию,

На чертеже изображено устройство, об0 щий вид,

Устройство состоит из полого корпуса 1 в форме куба с полостью 2, на гранях которого имеются отверстия 3 круглой формы В отверстиях 3 установлены нагружающие

5 плиты 4 в форме диска со сферической образующей, предназначенной для контакта со стенкой отверстия 3 Каждая нагружающая плмта 4 снабжена механизмами вращения каждой из плит относительно оси

0 нагружения и перпендикулярной ей оси, проходящей через центр тяжести соответствующей плиты. Механизмы вращения состоят из цилиндрического кулачка 5 с канавкой на поверхности, рычага б, поступательно

5 движущегося в направляющей 7. Конец рычага б с роликом 8 установлен в канадке кулачка 5. Рычаг б посредством шарнира связан с другим рычагом 9, конец которого, оканчивающийся роликом 10, установлен е

0 копьцевой канавке 11, выполненной на плоской поверхности нагружающей плиты 4 Ось 12 кулачка 5 соединена посредством пространственного шарнира 13 с нагружа ющей плитой 4 в ее центре,

5Устройство работает следующим о5рЈ

зом,

Перед началом испытаний вынимают ИЗ полого корпуса 1 одну из нагружающих плит 4 и через освободившееся отверстие 3 за0 гружается исследуемый материал в полость 2 Затем производится сборка устройств После сборки сообщается вращательное движение оси 12, в результате чего за счет вращения цилиндрического кулачка 5 рыча

5 6 совершает поступательное движение в на правляющей 7 и приводит в движение рычаг

9.От рычага 9 движение вдоль оси 12 передается нагружающей плите 4 через ролик

10.Последний свободно катится в кольцевой канавке 11 на поверхности плиты 4 и не

препятствует ее вращению относительно оси нагружения, в то же время, сообщая ей вращение относительно оси, перпендикулярной оси нагружения и проходящей через центр тяжести плиты 4. Возможность вра- щения нагружающей плиты 4 одновременно вокруг указанных осей обеспечивается пространственным шарниром 13. Аналогичные движения совершают все нагружающие плиты одновременно, В результате исследу- емый материал испытывает пространствен- чые сдвиговые д-еформации, В этих условиях наиболее полно проявляются структурно-механические свойства материала. Полученные данные позволяют с высо- кой точностью оценить упруго-вязкие и прочностные свойства образца.

Изобретение позволяет с максимальным приближением смоделировать пространственное течение материала в различных агрегатах, например смесителях, шисковых нагнетателях, формующих устройствах, что имеет значительную практическую ценность

Формула изобретения Устройство для исследования свойств материалов, содержащее полый корпус с тремя взаимно перпендикулярными парами отверстий в его стенках, установленные в указанных отверстиях нагружающие плиты и механизмы их возвратно-поступательного перемещения вдоль осей нагружения, отличающееся тем, что, с целью повыше- ния точности при исследовании на сдвиг вязких пищевых материалов, каждая плита выполнена в виде цилиндрического диска со сферической образующей, предназначенной для контакта со стенками отверстия в корпусе, устройство снабжено механизмами вращения каждой из плит относительно оси нагружения и перпендикулярной ей оси, проходящей через центр тяжести соответствующей плиты.

Сущность изобретения, полый корпус(1) имеет три пары соосных отверстий (3). В отверстиях (3) установлены плиты (4) в виде дисков со сферической образующей, контактирующей со стенками отверстий (3). Плиты (4) связаны с механизмами возвратно-поступательного и вращательного движений относительно оси нагружения и перпендикулярной ей оси. 1 ил.

4 J