Колебательная система крутильного маятника для определения вязко- упругих свойств материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N3/32 

1

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик сред по измерению параметров колебаний колебательной системы (упругий элемент - инерционная деталь - измеряемый образец) и может быть применено в химической, нефтехимической, радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности для лабораторных исследований физико-механических свойств веществ, а также для заводского экспресс-контроля качества продуктов при их выпуске и эксплуатации.

Известна колебательная система крутильного маятн.ика, содержащая ста-нину, инерционную деталь, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой - с инерционной деталью, центрирующий узел, вьшолненный в виде иглы, закрепленной в нижней части инерционной детали и неподвижного цилиндрического подшипника, образующего с иглой центрирукидую точку, препятствующую возникновению поперечных колебаний. Устранение колебаний балансирного типа осуществляется применением .жесткого торсиона в случае обратного

маятника или жестких образцов в случае прямого маятника р. . I

Недостаток ;истемы - невысокая

5 точность измерений и надежность работы в случае применения тонкого упругого элемента или мягкого образца.

Наиболее близким к предлагаемому

10 по технической сущности является колебательная система крутильнохт маятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину , инерционный диск, упругий элемент, один конец- которого соединен со станиной, а другой - с инерцион,ным диском и центрирующий узел, который при упругом элементе любого диаметра позволяет устранить как поперечные колебания, так и колебания балансирного типа (обеспечивает колебательной системе одну степень свободы). К верхней части инерционного диска прикреплена перпендикуляр25 но его плоскости полая цилиндрическая трубка, в верхнем торце которой имеется тонкое отверстие, через которое проходит упругий элемент в своей верхней части. Нижняя часть тор30 сиона проходит через тонкое отверстие неподвижно расположенного цилиндра.

Таким образом, нижнее отверстие предотвращает поперечные колебания колебательной системы, а верхнее колебания балансирного типа .2 .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность измерений, надежность работы и сложность конструкции, которые обусловлены наличием двy точек опоры с подшипниками скольжения с большим трением (проволока-металл) а также применением громоздкого центрирующего узла без возможности регулировок , где необходимое центрирование осуществляется в основном прецзионностью изготовления деталей (салазки, структурный элемент и др).

Цель изобретения. - повышение точности измерений, надежности работы и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем что центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки, расположенные под углом к другу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрический каркас, соединенный с инерционным диском, и три контактирующие с площадками керновые опоры, установленные на каркасе с возможностью регулирования их длины и расположения по высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень, упругий элемент и цилиндрический каркас установлены соосно.

На фиг.1 - конструкция колебательной системы крутильного маятника; на фиг,2 - неподвижный стержень центрирующего узла; на фиг.З - относительное положение стержня и опор при отклонении стержня от вертикальноге положения; на фиг.4 - средстваj обеспечивающие регулировку длины и расположения по высоте керновых опор.

Колебательная система крутильного маятника содержит упругий элемент 1, один конец которого соединен со станиной (на чертеже не показано) посредством зажима 2, а другой - посредством зажима 3 с инерционнЕйм диском 4.

Центрирующий узел содержит неподвижный стержень 5, установленный с нижней стороны диска 4, по высоте которого выполнены три опорные площадки 6-7, расположенные под углом 12СР друг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня 5, цилиндрический каркас 9, соединенный с диском 4, и керновые опоры 10-12, установленные на каркасе 9 с возможностью регулирования их длины и расположения по высоте.

Оси керновых опор 10-12 перпендикулярны оси стержня 5, а стержень 5, упругий элемент 1 и каркас 9 установ лены соосно. С каркасом 9 соединена рамка 13 подвижным захватом 14 для испытуемого образца 15, установленного в неподвижном захвате 16. В каркасе 9 выполнены пазы 17 для перемещения полозьев 18 и втулок 19. Полозья 18 и керновые опоры 10,11 и 12 фиксируются винтами 20-21.

Колебательная система крутильного маятника работает следующим образом.

После снятия дополнительного крутящего момента упругий элемент 1, инерционный диск 4, образец 15 совершают чисто крутильные колебания,т.е. имеют одну степень свободы, так как паразитные колебания (поперечные и балансирные) демпфируются центрирующим узлом, который представляет собой три подшипника качения с незначительными потерями из-за малой площади соприкосновения сферических опор.

На фиг.З показано, как осуществляется центрирование колебательной системы в случае отклонения оси стержня 5 или цилиндрического каркаса 9 от вертикального положения. В первом случае геометрическая ось стержня 5 перпендикулярна геометрической оси керновойопоры 10, т.е. угол (Х- 90 и в точке С происходит перекатывание сферической части керновой опоры 10 по опорной площадке б. Во втором случае ось стержня 5 не перпендикулярна оси опоры 10, т.е. о( 90°.

В данном случае, если переместить керновую опору 10 до соприкосновения с опорной площадкой б в точке С, то в последней не будет режима перекатывания, и при колебаниях колебательной системы возникнут значительные потери, так как конец керновой опоры 10 будет описывать некоторый радиус, в пределах площадки б. Однако смещение керновой опоры 10 вниз на расстояние h до соприкосновения с площадкой 6 в точке С позволяет получить режим перекатывания с той лишь разницей, что в этом перекатывании участвует теперь другая часть сферы керновой опоры 10.

Регулировка длины и расположения по высоте керновых опор 10 производится средствами, показанными на фиг.4, где дан разрез опоры 11, стержня 5 и цилиндрического каркаса 9 плоскостью, перпендикулярной оси стержня 5.

Регулировка положения опоры 11 по высоте производится перемещением втулки 19 в пазах 17. Регулировка длины опоры 11 осуществляется ее -перемещением во втулке 19.

Применение предлагаемой колебателной системы крутильного маятника позволяет повысить точность измерения.

надежность работы и упростить конст укцию маятникового устройства, по , сравнению с аналогичными известными устройствами.

Формула изобретения

Колебательная система крутильного маятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину, инерционный диск, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой - с инерционным диском, и центрирующий узел, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений надежности работы и упрощения конструкции, центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки, расположенные под углом 120 друг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрический каркас, соединенный с инерционным диском, и три контактирующие с площадками керновые опоры, установленные на каркасе с возможностью регулирования их длины и расположения по высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень, упругий элемент и цилиндрический каркас установлены соосно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5 по заявке 2631493/25, кл.С 01 N 11/16, 1978.

2.- Патент ОНА 4003247, кл. 73-99, 1977 (прототип).

1® ®Г

.JS - №

Фи&.1

Я