Устройство для определения жесткости и упругости эластичных материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 G01N33/36 

подвижный зажим установлен на основании так, что его ось перпендикулярна основанию. Средство измерения деформации образца выполнено в виде установленного на валу привода датчика перемещения. Изме- .ритель усилия выполнен в виде электромагнитного датчика давления мембранного типа. Нагружатель выполнен в виде соосно- го с подвижным зажимом стержня с нажимной площадке и, для образца на одном из его торцов и электромагнитного датчика перемещения, сердечник которого жестко закреплен на стержне перпендикулярно его оси. Мембрана датчика-давления жестко соединена со свободным торцом стержня, а привод и датчики электрически соединены

между собой посредством системы автоматического управления. С помощью указанного устройства, обеспечивается новый способ определения жесткости и упругости, включающий постепенное сжатие образца на 1 /3 или 1 /5 его первоначального диаметра, выдержку, равномерное устранение нагрузки, определение жесткости и упру гости Y по формуле Y (fo - f):(fo) 100%, где f0 - заданная величина прогиба образца при определении жесткости, равная 1/3 или 1/5 первоначального размера, f- величина распрямления согнутого в кольцо образца после снятия нагрузки и прекращения давления на измерительное средство (мм). 1 ил. ....

Изобретение относится к устройствам для определения жесткости и упругости эластичных материалов. Цель изобретения - повышение достоверности. Устройство содержит основание, закрепленный на основании привод, связанный с приводом подвижный зажим для образца, нагружа- тель, средство измерения деформации образца и измеритель усилия. При этом

Изобретение относится к устройствам для определения жесткости и упругости эла- стичных материалов методом кольца (текстильных материалов, клеевых соединений из них, искусственной и натуральной кожи, пленочных материалов и др.).

Цель изобретения - повышение достоверности испытаний путем точного определения прекращения релаксации образца.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство смонтировано на основании (на чертеже не показано). Привод подвижного зажима закреплен на основании и состоит из двигателя 1, соединенного через редуктор 2 и муфту 3 с самим подвижным зажимом. Подвижный зажим для образца состоит из реечного механизма в виде ведущей шестерни 4 и оси 5. Ось 5 перпендикулярна основанию, имеет возможность возвратно-поступательного движения вверх-вниз в подшипниках скольжения 6 и 7.

На оси 5 жестко закреплена площадка 8, служащая для закрепления образца 9 из испытуемого материала с помощью зажима 10.

На валу (на чертеже не обозначен) привода двигателя 1 установлен датчик 11 перемещения, например фотодатчик, сигнал с которого поступает на блок 12 измерения величины перемещения образца 9, имеющий цифровую индикацию величины перемещения, например в миллиметрах.

В жесткой раме 13 смонтированы измеритель усилия, нагружатель и электромагнитный датчик перемещения.

Измеритель усилия выполнен в виде электромагнитного датчика. 14 давления мембранного типа с мембраной 15.

Нагружатель выполнен в виде соосного оси 5 стержня 16с нажимной площадкой 17 для образца 9. Нажимная площадка 17 закреплена на нижнем торце стержня 16.

Мембрана 15 электромагнитного датчика 14 давления жестко соединена со вторым торцом стержня 16. Стержень 16 центрируется в строго вертикальном положении с помощью упругой центрирующей шайбы 18,

гайки 19, планшайбы 20 и мембраны 15.

На стержне 16 между мембраной 15 и центрирующей шайбой 18 с помощью гаек 21 и 22 жестко закреплен перпендикулярно оси стержня 16 сердечник 23, изготовленный, например, из пермаллоя Н90, свобод- ный конец которого размещен внутри электромагнитного датчика 24 перемещения сердечника 23. Электромагнитный датчик 24 перемещения состоит из верхней 25

и нижней 26 обмоток, которые подключены к преобразователю 27 индуктивности в напряжение.

Привод и датчики электрически соединены между собой посредством системы автематического управления.

Сигнал с преобразователя 27 поступает на усилитель 28, вход которого соединен с электромагнитным датчиком 14 давления мембранного типа и электронным вольтметром 29, имеющим цифровую индикацию в граммах или ньютонах.

Сигналы с электронного вольтметра 29 и. блока 12 измерения величины перемеще- ния через блок 30 автоматики, имеющий пульт управления 31, управляют работой двигателя 1. Двигатель 1 соединен с блоком 30 автоматики.

Устройство работает следующим сбра- зом.

Образец 9, вырезанный из испытуемого материала (ткани, кожи и т.п.), С помощью зажима 10 закрепляют на площадке 8. На пульте 31 управления устанавливают режимы предстоящего испытания, например скорость деформирования, величину деформирования образца 9. Нажатием на соответствующую кнопку на пульте 31 управления включают двигатель 1.

Двигатель 1 передает вращательное движение через редуктор 2 и муфту 3 реечному механизму. При вращении ведущая шестерня А поднимает ось 5 вверх в подшипниках скольжения 6 и 7, После поднятия оси 5 вместе с площадкой 8 оверх образец 9 начинает давить на нажимную площадку 17.

В самом начале момента давления образца 9 на нажимную площадку 17 начинает работать блок 12 измерения величины перемещения, и с помощью датчика 11 перемещения импульсы с двигателя 1 подсчитываются блоком 12 измерения величины перемещения.

Стержень 16 смещается вверх к центри- рующей шайбе 18, которая прикреплена к гайке 19, планшайбе 20 и к жесткой раме 13. Стержень 16 сжимает мембрану 15. Одновременно смещается сердечник 23, зажатый гайками 21 и 22. Смещение сердечника 23 внутри электромагнитного датчика 24 перемещения приводит к изменению индук- ти вности обмоток 25 и 26. Через преобразователь 27 индуктивности в напряжение сигнал через усилитель 28 поступает на электромагнитный датчик 14 давления мембранного-типа, который перемещает стержень 16 обратно вниз до исходного первоначального положения сердечника 23 и, соответственно, нажимной.площадки 17.

По мере увеличения давления образца 9 на нажимную площадку 17 возрастает и величина электрического напряжения, подаваемого на электромагнитный датчик 14 давления..

Величина электрического напряжения, подаваемого на электромагнитный датчик 14 давления, поступает на электронный вольтметр 29, проградуированыый о единицах силы, например, граммах или ньютонах.

После прогиба образца 9 на заданную величину, составляющую 1/3 его первоначального диаметра, двигатель 1 останавливает блок 30 автоматики. В этот момент фиксируют достигнутое значение напряжения, подаваемого на электромагнитный дат- чик 14 д зле:1ия по электронному вольтметру 29. Это значение принимают равным жесткости образца 9.

В таком положении образец 9 выдерживают, например} 30 с. Время выдержки отсчитывают по таймеру блока 30 автоматики.

По истечении 3.0 с блок 30 автоматики включает двигатель 1, который, вращаясь в противоположную сторону, начинает опу-- екать площадку 8 вместе с образцом 9 вниз. Счетчик блока 12 измерения величины перемещения начинает счет в обратную сторону.

При достижении нулевого значения напряжения на электромагнитном датчике 14 давления, т.е. при начале отрыва образца 9 от нажимной площадки 17, блок 30 автоматики отключает двигатель 1. На блоке 12 измерения величины перемещения фиксируют значение остаточной деформации образца 9, т.е. ту величину, на которую он не восстановился до первоначального диаметра.

С помощью блока 30 автоматики включением соответствующих кнопок на пульте управления ось 5 возвращают в исходное нижнее положении. На этом испытание закончено. .

Таким образом, в работе устройства используется новый способ определения жесткости и упругости, включающий следующие операции:

1) постепенное сжатие образца, согнутого в кольцо, на величину, равную, например, 1/3 или 1/5 его первоначального условного диаметра, путем приложения к верхней точке кольца равномерно возрастающей нагрузки;

2) выдерживание образца после сжатия на установленную величину под нагрузкой в течение определенного времени, например 30с;

3) равномерное устранение нагрузки для возвращения образца к первоначальной форме при одновременном измерении усилия, оказываемого образцом на измерительное средство, и высоты образца;

4) определение жесткости, равной величине нагрузки, необходимой для прогиба согнутого в кольцо образца на 1/3 или 1/5 первоначального условного диаметра;

5) определение упругости в момент полного прекращения давления образца на измерительное средство по формуле

Y

fo-f fo

100%,

где f0 - заданная величина прогиба образца при определении жесткости, равная 1/3 или 1/5 первоначального условного диаметра, мм:

f - величина распрямления согнутого в кольцо образца после снятия нагрузки и

прекращения давления на измерительное средство, мм.

Формула изобретения Устройство для определения жесткости и упругости эластичных материалов, содержащее основание, закрепленный на основании привод, связанный с приводом подвижной зажим для образца, нагружа- тель, средство измерения деформаций образца и измеритель усилия, отличающе- е с ятем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем точного определения прекращения релаксации образца, подвижный зажим установлен на основании таким образом, что его ось перпендикуляр

5

на основанию, средство измерения деформации образца выполнено в виде установленного на валу привода датчика перемещения, измеритель усилия выполнен в виде электромагнитного датчика давления мембранного типа, нагружатель выполнен в виде соосного подвижному зажиму стержня с нажимной площадкой для образца на одном из его торцов и (Электромагнитного датчика перемещения, сердечник которого жестко закреплен на стержне перпендикулярно его оси, мембрана датчика давления жестко соединена со свободным торцом стержня, а привод и датчики электрически соединены между собой посредством системы автоматического управления.