Прибор для исследования струк-ТуРНО-МЕХАНичЕСКиХ СВОйСТВ пРО-дуКТОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N33/02 

(54) ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ

выстой,, дополнительное нормируемое нагружение, а затем снятие нагрузки, определение деформации, либо адгезионной прочности продукта.

Изменение режимов работы можно осуществлять при одной или нескольких постоянных скоростях нагружения или разгружения в широком интервале.

Температура исследуемого, образца вьщерживается от О до ,

На фиг. 1 изображена схема прибора; на фиг. 2 - измерительное устройство, разрезы .на фиг. 3 - пластин на фиг. .4 - конус; на фиг. 5 - гребенка; на фиг. б - работа измерительного устройства; на фиг. 7 тарировочные графики.

Прибор для исследования структурно-механических свойств продуктов, преимущественно пищевых студней, состоит из опорной плиты 1, смонтированной наустановочных винтах 2, стойки 3 с кронштейнами 4, корпуса 5, водяного термостата 6, указателя 7 уровня, тензоусилителя 8 и самописца 9.

На корпусе 5 смонтирован реверсивный электродвигатель 10 постоянного тока с редуктором, связанный через ременную передачу 11 с горизонтальны валом 12 с жестко закрепленным на последнем зубчатым колесом 13, которое находится в зацеплении с зубчато рейкой 14 и перемещает шток 15, имеющий две степени свободы в вертикальном положении.

Нижний конец штока 15 соединение датчиком силы, выполненным в виде тензометрического кольца 16 с наклеенными на нем тензодатчиками 17(фиг 1 и 2,выполненным в виде незамкнутой спирали, на одном конце которой просверлено установочное отверстие 18, а на другом конце и в средней частиряд центральных отверстий, соответственно. 19 и 20 с требуемым шагом (фиг. 2). Соединением установочного отверстия 18 с одним из центральных отверстий 19 посредством винта 21 образуют тензометрическое кольцо с переменным диаметром, над которым и под ним расположены пластины 22 верхняя - для установки гирь нормируемого нагружения и калибровки динамометра, прикрепленная к штоку б посредством винта 21 (фиг. 2)j.K нижней пластине, посредством винта 23, прикреплены тензсметрическое крльио 16 и ндентодержатель 24, в который вставляют сменные инденторы .(фиг. 35) .

Ось инденторов совпадает с осью штока б и датчика 25 линейных перемещений (фиг. 2),при этом последний размещен внутри тензометрического кольца и выполнен в виде индикатора часового типа, закрепленного на Гобразном кронштейне 26 (фиг. i), при этом последний жёстко соединен с верхней пластиной 22нагружанадего

устройства, измерительный щуп 27 индикатора линейных перемещений контактирует с головкой винта 23 (фиг. 2), а полученная величина абсолютной деформации тензометрического кольца 16 является удвоенной. Это позволяет вдвое увеличить разрешающую способность прибора (фиг. б). На горизонтальной и вертикальной полках Г-образного крошитейна 2 выполнены прорези, в которые вставляют винты и посредством их осуществляют установку и центрирование датчика 25 линейных перемещений.

Сигналы от тензодатчиков 17 поступают через тензоусилитель 8 на самописец 9.

Прибор работает следующим образом.

Перед началом опытов посредством винтов 2 опорную плиту 1 устанавливают в горизонтальное положение. Проведением предварительного опыта осуществляют подбор тензометрического кольца необходимой жесткости, для чего готовят несколько порций студня, разливают в стаканчики и после застудневания продавливают поверхность студня нндентором, закрепленным в индентодержателе на тензометрических кольцах различной жесткости(т.е. с переменным диаметром) . Динамометры, не зашкаливавшие датчик линейных перемещений, пригодны для исследований данного студня.

Для построения тарировочного графика зубчатую пару 14 и 13 выводят из зацепления, неподвижно закрепляют индентодержатель 24 и, произведя последовательную укладку гирь на верхнюю пластину 22, строят два тарировочных графика(первый зависимости деформаций от приложенных усилий, второй - зависимости показаний самописца 9 от приложенны усилий) .

Зубчатую пару 13 и 14 вводят в

зацепление, в индентодержатель 24 вставляют и закрепляют индентор в виде пластины (см. фиг. 3). Для сопоставления результатов на предлагаемом и известном приборах, прибор снабжен тремя инденторами с разным диаметром пластины 13, 16 и

18 мм, и поэтому в зависимости от типа студней выбирают необходимый.

После термостатирования образца включают электродвигатель 10, приборы 8 и 9 и индентодержатель 24 с индентором медленно опускают на исследуемый образец. Деформацию тенметрического кольца 16 регистрируют индикатором 25 линейных перемещений, и полученное значение одновременно фикcиp oт на диаграмме самписца 9.

В мсячент разрушения студня индентором, нагрузка на динамометрическое кольцо достигает максимума, после чего она резко падает. Этот скачок на диаграмме характеризует усилие разрушения. Проводят серию исследования студ ней при различных температурах, строят термомеханические кривые студней, характеризующие их технологические свойства. Вычислив площадь сечения пластины индентора и определив усилие разру111ения, определяют разрушающее напряжение(предел прочности)по формуле Для исследования динамики деформаций по времени подбирают необх димую скорость перемещения штока 1 и лентопротяжного механизма самописца 9, термостатируют образец сту ня и осуществляют его разрушение. Благодаря конструктивному решению измерительного устройства, полученная величина абсолютной деформации образца является удвоенной(см.фиг. При исследовании релаксационных процессов в студнях (например, упругого последействия)образцы студней термостатируют, включают электродвигатель 10, приборы 8 и 9. На пластину 22 устанавливают гирю небольшой массы и доводят инде тодержатель с индентором до соприкосновения с поверхностью студня. После выключения электродвигателя 1 выдерживают индентор при этой нагру ке в течение часа, затем гирю с площадки 22 снимают и выдерживают 30 мин(так называемый .отдых), а затем осуществляют повторное нагруж ние увеличенной нагрузкой. На диаграмме прибора 9 отразится релаксационная картина. При определении адгезионной проч ности студней аналогично производит ся термостатирование образца и контактирование его с индентором в вид пластины (см.фиг. 3). После заданной выдержки пластины на пов.ерхност студня двигатель 10 переключают на подъем, по усилию отрывания индентора от продукта судят об его адгезионной стойкости (прочности).-Момент отрыва индентора от продукта на диаграмме прибора 9 зафиксируется как скачок. При работе с индентором в виде гребенки (см. фиг.5), ее устанавливают в стаканчик с жидким студнем и охлаждают. После застудневания и термостатирования образца индентор вставляют в индентодержатель 24, закрепляют стаканчик и, включив электродвигатель 10 на подъем и приборы 8 и 9, начинают сдвигать гребенку. Деформацию сдвига во времени наблюдают по индикатору линейных перемещений и на диаграмме прибора 9, затем определяют усилие сдвига. Предельное-напря енке сдвига вычисляют по уравнению где Р - напряжение сдвига. Па; усилие сдвига гребенки, н; усилие сдвига гребенки для дисперсионной среды, н; .S - площадь пластины, м. ; И - количество пластин в гребенке. При работе с индентором в виде конуса (см. фиг.4) производят его погружение в исследуемый образец. Предельное напряжение сдвига вычисляют по у.равнению где Р - усилие сдвига, н; h - глубина погружения конуса, пропорциональная деформации кольца, м; К - константа, зависящая от Угла конуса(Ко( 0,0658, J. Прибор позволяет производить исс ледования студней на различных основах, при этом возможно использование как самопишущего прибора, так и работа без него. Наличие комплекта инденторов позволяет исследовать студни в условиях, указанных в ОСТах на студнеобразователи, благодаря чему возможно сопоставление полученных результатов с имеющимися. Формула изобретения 1. Прибор для исследования структурно-механических свойств продуктов, преимущественно пищевых студней, содержащий корпус, стойку, плиту для размещения исследуемого образца, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, датчики силы и линейных перемещений, регистрирукадую аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования, прибор снабжен нагружакадим устройством, включающим две пластины, и штоком, а датчик линейных перемещений закреплен внутри датчика силы, при последний посредством винтов и соответствующих пластин нагружаюцего устройства соединен со штоком и индентором и выполнен в виде динамометрической спирали, имеющёй по всей длине отверстия для вхозццения винтов и образования тем самым тензометрического кольца с перемен йьзм диаметром.

2. Прибор по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что датчик линейных перемецений выполнен в виде индикатора часового типа и размещен на Г-образном кронштейне, при этом последний жестко соединен с верхней пластиной нагружающего устройства, а измерительный щуп индикатора линей2

ных перемещений контактирует с головкой винта, служащего для крепления тензометрического кольца к нижней пластине нагружающего устройства. ..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 506804, кл. а 01 ,N 33/0:2, 1973.

fiJZ.J

15

W

22

Y

Риг. и

Фиг.З

Риг. 5

I ()

/7 y-f()