Крутильный маятник Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к устройств.ам для определения физико-механических характеристик сред по иэмерению параметров колебаний колебательной системы упругий элемент-инерцион ная детёшь-измеряемый образец,, в час ности их вязкоупругих характеристик, методом крутильного маятника и может быть применена в химической, радиоте нической и машиностроительной областях промышленности. Известна конструкция крутильного маятника, содержащая упругий элемент в виде торсиона, демпфирующий узел, инерционный элемент и блок обработки информации. В качестве упругого элемента применена стальная рояльная проволока, а в качестве узла демпфирования паразитных колебаний - камневые подшипники или опоры Cl3 Недостатки известного маятника состоят в невысокой точности измерений, узких функциональных возможностях и неудобстве эксплуатации, вызванных тем, что в камневых опорах или подшипниках имеются потери, связанные с трением, а для смены рабочих частот необходимо заменять торсион или инерционный элемент. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является крутильный маятник, содержащий упругий и инерционный элементы, демпфирующий узел и блок обработки информации f 2}. Демпфирующий узел состоит из верхнего и нижнего ушек, сквозь которые пропущен торсион, что не исключает потерь на трение. Кроме того, переход на разные рабочие частоты осуществляется сменой упругого и инерционного элементов. Ввиду того, что между упругостью маятника должно выдерживаться определенное соотношение, диапазон изменения рабочих частот ограничен. Указанные факторы ухудшают точность нзмерений, создают неудобство в эксплуатации и сужают пределы измерения маятником. Цель изобретения - повьлиение точности измерения, удобства эксплуатации и расширение пределов измерения. Поставленная цель достигается тем, что крутильный маятник для измерения, например, вязкоупругих свойств материалов, содержащий упругий элемент, соединенный с инерционным элементом, .демпфирующий узел и блок обработки

информации, дополнительно снабжен неупругрй нитью и ферромагнитным стержнем, упругий элемент выполнен в виде адиальио намагниченного магнита и электромагнита постоянного тока с сердечниками, расположенными против полнхзов радиально намагниченного магнита, демпфирукщий узел содержит магнитный подшипник с электромагнитами переменного тока, причем радиально Намагниченный магнит подвешен на непругой нити, на нижнем его торце акреплен ферромагнитный стержень, роходящий через магнитный подшипник и соединенный с инерционным элементом.

На фиг. 1 схематически представен предлагаемый крутильный маятник, вид сбоку; йа фиг. 2 - то же, вид сверху.

Крутильный маятник содержит радиально намагниченный магнит 1, к нижнему торцу которого прикреплен ферромагнитный стержень 2 с инерционным элементом 3. Стержень проходит через отверстия двух тороидальных электромагнитов, состоящих из сердечников 4 и катушек 5, образующих ортогональный агнитный подшипник переменного тока. Радиально намагниченный магнит представляет собой цилиндр, намагниченный в радиальных направлениях (перпендикулярно оси цилиндра). Минимальное число полюсов такого магнитадва. В предлагаемом крутильном маятнике применен четырехполюсный радиально намагниченный магнит с выделенными конструктивно полюсами (фиг. 2).

К нижнему концу стержня 2 прикреплен подвижный зажим б измеряемого образца 7, закрепленного нижним концсм в неподвижный зажим 8. Система, состоящая из радиально намагниченного магнита 1, ферромагнитного стержня 2 и инерционного элемента 3, подвешена на неупругой нити 9.

Против полюсов радиально намагниченного магнита 1 находятся сердечники электромагнитов 10 постоянного тока, запитываемых напряжением U.

Крутильный маятник работает следующим образсм.

После подачи на электрсалагниты 10 напряжения постоянного тока tl благодаря взаимодействию полей электромагнита 10 и радиально намагниченного магнита 1 создается упругая сила, действуквдая после снятия начального крутящего момента, сообщаемого системе магнит 1-стержень 2-инерционный элемент 3.

При наличии напряжения U,/ которым напитываются катушки 5, ферромагнитный стержень центрируется в отверстиях тороидсшьных сердечников 4 и система магнит 1-ферромагнитный стер5 жень 2-инерционный элемент 3 совершает затухающие колебания.

Упругость колебательной системы может регулироваться величиной напряжения и«(малое значение Us соотQ вётствует тонкому торсиону, а большее значение Us - торсиону большего диаметра).

в отличие от известных крутильных маятьшков, предлагаемая колебательная система имеет значительно меньше потери, так как потери на трение полностью от сутствуют. Кроме того, для смены рабочих частот не требуется смена упругих и инерционных элементов, а достаточно лишь установить соответствующее значение напряжения U-.

Формула изобретения

Крутильный маятник для измерения, например, вязкоупругих свойств материалов, содержащий упругий элемент,

соединенный с инерционным элементом, демпфирукщий узел и блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, удобства эксплуатации и

расширения пределов измерения, он дополнительно снабжен неупругой нитью и ферромагнитным стержнем, упругий элемент выполнен в виде радиально намагниченного магнита и электромагнита

постоянного тока с сердечниками, расположенными против полюсов радиально намагниченного магнита, демпфирующий узел содержит магнитный подшипшк с электромагнитами переменного тока, причем радиально намагниченный магнит

подвешен на неупругой нити, на нижнем его торце закреплен ферромагнитный стержень, проходящий через магнитный подшипник и соединенный с инерционным элементом.

Источники информации, принятые во внимсшие при экспертизе

1. Перепечко Н. н. Акустические методы исследования полимеров. М.,

Химия, 1973, с. 52-59.

2.-Патент США № 4003247, кл. G 01 N 3/32, 1977 (прототип).

МУ/МУ/ЗГ/////////

фиг.Г