Прибор для определения тепломеханических свойств кожи Советский патент 1976 года по МПК G01N27/00 

Известнь приборы для опрецеления тепломеханических свойств кожи, содержащие зажимы для закрепления образца, помещенного в нагреваемую жидкость, датчики температуры и электроннь й потенциометр для записи и регистрации показаний,

У сушествующкх приборов наблюдается недостаточная точность измерения.

Предлагаемый прибор позволяет устранить указанный недостаток.

Достигается это тем, что прибор имеет дополнительный датчик усилия, расположенный на упругой пластине механизма закрепления образца, задатчик усилия, вьшолненный на переключаемых калиброванных сопротивлениях, соединенных в мостовую схему, и усилитель, вход которого электрически связан с мостовой схемой, а выход которого подключен к приводу для растягивания образца.

На фиг. 1 изображена схема описываемого прибора; на фиг. 2 и 3 - электрическая схема прибора.

Блок измерения (фиг. 1) включает в себя ванну 1, в которую наливают нагреваемую жидкость. Для слива жидкости служит слив;юй кран 2. В нагреваемую жидкость помещен образец 3, а также термометр сопротивления 4, стеклянный термометр 5 и нагреватель G, используемые для измерения и регулирования температуры. Механизм для закрепления образца содержит зажим 7, подвешенный к упругой пластине 8 с наклеенными на нее двумя тензодатчиков 9. Пластина 8 запрессована в оправку 10 и установлена неподвижно. Стойка 11 с помощью электродвигателя 12, редуктора 13 и зубчато-реечной передачи 14 перемещается в направляющих 15 и растягивает образец. Со сто1шой 11 кинематически жестко связан движок реохорда 16. являющийся датчиком положения нижнего конца образца и испо.чьзуемый в системе регистрации изменения длины образца. Со стойкой 11 также жестко связан сердечник дифференциально-трансформаторного датчика 17, положение катущки которого регулируется с помощью маховичка 18 и зубчато-реечной передачи 19, С первым дифференциально-трансформаторным датчиком 17 электрически связан второй датчик 20. сердечник которого перемешается кулачком 21, приводимым электродвигателе 24 через сменную зубчатую пару 22 и редуктор 23. В приборе использован стандартный трех точечный электронный мост. Электрическая схема прибора (фиг. 2 и состоит из термометра сопротивления тензодатчиков реохорда f1 И р (положение движка реохорда определяет фактическую длину образца), включенных в соответствующие измерительные схемы, с которых унифицированные выходные сигналь поступают соответственно на 1,11и1П Е.коды моста. Питание данных измерительных схем осуществляется от трансформатора-усалитапся Ус1 напряжением Ц (6, 3 В). Через многоточечный переключатель П1 сягкалы поступают на входной реохорд усилителя Ус 1, который, воздействуя на ДБ 3, устанавливает движок реохордаR в положение, соответствующее поступающе му сигналу, т.е. величине измеряемого пара метра. Благодаря этому -на ленточной диаграмме гфибора ос; шествляется синхронная запись температуры жидкости нагрузки на образец и изменения длины образца. Сопротивления измерительных схем подобраны так, чтобы обеспечивался необходимый диапазон измерения указанных параметров (те пературы 0-120°С; усилия 0--200тс ; изменения длинь + 15 мм при начальной длине образца 6О или 40 мм). Схемой предусматривается также переключатель Г12, с помощью которого выход кажаок измерительной схемы может быть подключен к входу усилителя Ус1 непосредственно (помимо многоточечного переключателя П1 электронного моста). Это дает возможность вывести на непрерывную регисо рагд ю только один требуемый измеряемый параметр. Вход дополнительного усилителя Ус 2 с помощью переключателяПЗ подключается к измерительной схеме, включающей дк(х| еренииально- трансформаторные датчики перемещения И Д1 и ИД1, или к схеме, со- держалей тензодатчики и R-j- . Вторичнь;е обмотки дифференциально-трансформатор ного датчика ИД1, сердечник которого перемешается в соответствии с изменением дли ны образца, и дифференциально-трансформаторного датчика ИД2, сердечник которого перемещается кулачком, включены встречно, Благодаря этому при положении П переключателя П двигатель ДвТ , подключенный к выходу усилителя Ус 2, всегда устанавливает сердечник датчика ИД1 в положение, соответ стаую.щее положению сердечника датчика ИД При включении двигателя Дв2 Выключателем В1 и программном перемещении кулачком сердечника датчикаИД2стрйка, связанная с сердечником датчика ИД1 и нижним концом образца, повторяет перемещение сердечника датчика ИД2, обеспечивая тем самым программное изменение длины образца. Тензодатчики U- Ti- BKJ ючены в мостовую схему, выходной сигнал которой пропорционален нагрузке на образец, При положении I переключателя П вращение двигателя Дв I, изменяющего длину образца, компенсирует изменение нагрузки, которое возникает вследствие гидротермической усадки образца. Благодаря этому усилие, приложенное к образцу, остается постоянным. С помощью переключателя П4 задают требуемую нагрузку на образец. Питание указанных двух схем производится от трансформатора усилителя с2напряжением U Схема прибора содержит также автотрансформатор Тр и реле Р1 и Р2, подключенные к регулирующему выходу электронного моста для первой точки (температура жидкости), Катущка реле Р1 включается через замыкающий контакт реле Р о, (реле срабатывает при температуре ниже нижнего заданного значения) и исполнительный контакт К схемы электронного моста, катущка реле PZ - через замыкающий контакт реле Р (реле срабатывает при температуре выше верхнего заданного значения) и исполнительный контакт К. Контакты реле и Р2 включены в цепь электронагревателя Н так, что при температуре ниже нижнего заданного значения нагреватель включен на полное напряжение сети (больщая скорость нагрева), при температуре выще нижнего, но ниже верхнего заданного значения, нагреватель включен на неполное напряжение сети, устанавливаемое вручную рукояткой автотрансформатора (малая скорость нагрева), а при температуре выще верхнего заданного значения нагреватель отключен. Кроме этого, в схеме прибора используется общее включающее реле Р, кнопка запуска Кн, кнопка отключения Кс и ряд других вспомогательных элементов. Прибор работает следующим образом. Первоначально устанавливают стойку 11 с нижним зажимом в исходное положение, т.е. в положение, соответствующее номинальному расстоянию между зажимами и требуемой рабочей длине образца. Для этого после включения и прогрева прибора переключатель TI2 устанавливают в положение IV , Переключатель П5 в положении Пи выключатель В1 включают двигатель Дв2 программного задатчика. При этом катущка датчика 17 должна находиться в исходном положении. При врашении кулачка 21 программного задатчика за синхронным перемещением стойки 11 с нижним зажимом следят по показаниям элек ронного моста. При установке стойки в исхо ное положение двигатель Дв2 программного задатчика отключают и в зажимы без зат51г помешают образец. Затем в ванну наливают соответствующую жидкость. Переключатель переводят в положение 1 , Задатчиками электронного моста устанав ливают значение температуры, до которой нагрев может производиться быстро, и значение максимальной температуры, которая должна поддерживаться автоматически. С помощью движка автотрансформатора устанавливают требуемую скорость нагрева в рабочем диапазоне температур. Для снятия зависимостей при постоянном усилии переключатель П 5 устанавливают в по ложение I, переключателем П 4 выбирают требуемую нагрузку на образец. Кнопкой Кн прибор включают в работу. Первоначаль но включено реле Ра (мало), срабатывает реле Р1 и на нагреватель П подается полное напряжение. Происходит быстрый нагре жидкости. По достижении первой уставки температуры отключается реле Р а и реле Р1, и через размыкающие контакты реле Р1 и Р2 на нагреватель подается напряжение с части обмотки автотрансформатора Тр и дальнейший нагрев происходит с небольшой заранее заданной скоростью. В ходе процесса нагрузка на образец, воспринимаемая тензодатчиками, автоматически поддерживается постоянной, несмотря на изменение длины образца. По достижении заране заданной максимальной температуры срабатывают реле Vg и Р2, нагреватель отключается. В дальнейшем данная температура поддерживается постоянной автоматически. В ходе процесса температура жидкости, нагрузка на образец и длина образца регистрируются на ленточной диаграмме прибора, по которой можно определить все необходимые характеристики: температуру сваривания, величину усадки при различных температурах, релаксационные зависимости при постоянной температуре и пр. Для снятия зависимостей при постоянной длине образца после его установки переклю чатель П2 ставят в положение III, а переключатель ПЗ - в положение 11. Наблюдая по шкале электронного моста, вращают махови чок 18. При этом катушка датчика 17(ИД1 перемещается, в связи с чем положение сер дечника относительно катушки изменяется. При этом двигатель 12 будет перемещать стойку 11, изменяя длину и натяжение образца до тех пор, пока сердечник датчика 17 не займет относительно катушки прежнего положения, соответствующего положению сердечника в датчике 20. Установив таким путем требуемое начальное усилие на обра ® дальнейшую работу проводят так же , как и в предыдущем случае. Следует отметить, что установка заданного усилия или его изменение могут проводиться после достижения необходимой температуры, что, например, необходимо для получения релаксационных зависимостей при различных температурах. По ленточной диаграмме прибора в этом случае могут быть определены температура сваривания, релаксационные зависимости, механоупругие свойства и пр. Для получения зависимостей усилие - деформация после установки образца и достижения заданной температуры выключателем В1 включают двигатель Дв2 программного задатчика перемещения. При этом двигатель Дв1 производит изменение длины образца в точном соответствии с программок, задан- профилем кулачка, Данные зависимости могут быть получены непосредственно после гидротермнческого воздействия на том же образце. Для этого ° окончании процесса нагрева и достижения предусмотренной экспериментом температуры переключатель П2 переводят в положение 11. , переключатель ПЗ в положение II и вращением маховичка 18 добиваются требуемой нагрузки на образец. Затем переключатель 2 возвращают в положение I и включают двигатель программного задатчика перемещения. Полученные зависимости быть ис- пользованы для определения числа поперечных ковалентных связей в коллагене, релаксационных и физико-механических характеристик образцов. Формула изобретения Прибор для определения тепломеханических свойств кожи, содержащий механизм для закрепления образца, выполненный в видеупругой пластины и зажимов, размешенный в ванне с нагреваемой жидкостью, блок измерения, включающий датчики температуры и усилия, электрически связанные с электронным многоточечным мостом и приводом для растягивания образца, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, прибор имеет дополнительный датчик усилия, расположенный на упругой пластине механизма закрепления образца, задатчик усилия, выполненный на переключае- мьсх калиброванных сопротивлениях, соединенных в мостовую схему, и усилитель, вход

которого электрически связан с мостовой схемой, а выход подключен к приводу для растягивания образца.

к

TI

-г//

иИгVJ

Г

1- -о1ро Х

Ж S2

Ml

ИВ1

flJll

7

ИГ)3

1

; I - да

П

fh 1

I .O

/75

-ol

1бг

Bl

Ь-б-

-0 -LDOr-n