Прибор для испытания дисперсных материалов на сдвиг Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к исследо-; ванию реологических свойств сыпучих дисперсных металлов, например торфа. Известен прибор для реологических исследований, содержащий корпус, заполненный жидкостью, передающей боко вое давление на образец материала, заключенный в кольцевую резиновую оболочку, пуансон с системой нагруже ния, передающий давление и крутящий момент на испытуемый образец О Недостаток этого прибора состоит в том, что образец испытуемого материала под действием нормальной силы приобретает форму бочки, так как изза неопределенности коэффициента бокового давления практически невозмож но поддерживать одинаковое давление как внутри кольцевой оболочки, так и в корпусе, заполненном жидкостью. Следовательно, поперечное сечение по высоте образца переменное. При постоянной нормальной силе площадь поперечного сечения образца может изме няться столь существенно, что нормальное напряжение за короткое время может изменяться. На величину погрешности оказывают влияние также конкретные поверхности и упругость резиновой оболочки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является установка для испытания дисперсных материалов на сдвиг, содержащая нижние и верхние обоймы и гильзы, каждая из которых выполнена в виде набора колец, торцевые поверхности которых имеют кольцевые проточки и которые разделены .. слоями шариков, препятствующих смещению колец в полости, перпендикулярной оси вращения нижних обойм и гильзы-, причем кольца верхних обойм и гильзы шпильками крепятся к -крьшпсе, а нижних ко дну, снабженному.приводом вращательного движения, пуансон с системой нагружерия и регистрации УГЛОВЫХ и линейных перемещений 2, Недостатком этой установки являет ся большое трение, возникающее в про цессе уплотнения материала между образцом и набором колец, что препятст вует однородному распространению напряжений и деформаций по высоте образца, т.е. испытуемого материала. Сосредоточение деформации происходит в узкой зоне образца, что понижает точность измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения путем осуществления однородного сдвига по всему объему испытуемого материала. Поставленная цель достигается тем что в приборе для испытания дисперсных материалов на сдвиг, содержащем обойму и гильзу, систему нагружения с пуансоном, систему регистрации и привод, и обойма, и гильза содержат сопрягаемые боковыми поверхностями цилиндрическую втулку и набор колец, на поверхнбсть которых нанесен антиф рикционный материал, торцевые поверх ности колец вьтолнены сплошньми и пр легают друг к другу,а в качестве рри вода используется пуансон. На чертеже изображен прибор, разрез , Он содержит обойму 1, гильзу 2, вкладыш 3, расположенные в выточке корпусаА. Обойма содержит сопрягаемые боковыми поверхностями набор колец больших 5 и цилиндрическую втулку 6. Кольца большие 5, толщина которых не более 1 мм, прижимаются к борту втулки 6 прижимным внешним кольцом 7, которое через про ладку 8 крепится к втулке 6 винтом 9 Гильза 2 состоит из сопряженных боко выми поверхностями колец 10 и цилинд рической втулки П. Кольца малые 10 прижимаются к бурту цилиндрической втулки 11 внутрендам прижимным кольцом 12, которое через прокладку 13 крепится к цилиндрической втулке 11 винтом 9. Обойма сборе с внешним прижимным кольцом 7 и гильза 2 в сбо ре с внутренним прижимным кольцом 12 крепятся к корпусу 4 болтовым соединением 14. Вкладыш 3 крепится к корпусу 4 винтом 15. В кольцевом зазоре между обоймой 1 и гильзой 2 расположен пуансон 16. Зазор, имеющийся в осевом направлении (суммарный зазор 1ежду торцами колец) , обеспечивает свободное вращение колец друг относительно друга как в обойме, и в гильзе. Испытуемый материал размеща9ется только в кольцевом пространстве ( зазоре ) между внутренним диаметром обоймы и наружным диаметром гильзы, а в зазор между торцевыми поверхностями колец не поступает. Прибор работает следующим образом. В кольцевое пространство (зазорJ засыпается испытуемый материал, пос- ле чего вводится пуансон 16, к которому прилагается нормальное усилие N. После необходимой выдержки во времени к пуансону 16 прилагается крутящий момент Мкр., обеспечивающий вращение пуансона 16 относительно неподвижных обоймы 1 и гильзы 2. Перед сборкой на поверхность колец больших 5 и колец малых 10 наносится антифрикционный по отношению к испытуемому материалу, например, графит, что в значительной мере снижает погрешности, вызываемые контактирующими поверхностями. Испытуемый материал под воздействием крутящего момента может закручиваться на некоторый угол, который фиксируется-ПО смещению пуансона 16 относительно неподвижных обоймы 1 и гильзы 2. Для предотвращения проскальзыванияматериала торцевые поверхности пуансона 16 и вкладыша 3 вьшолне-; ны рифлеными. Таким образом, при вращении пуансона 16 сдвиг материала в кольцевом пространстве происходит по всей высоте образца, н за счет наличия боковых стенок, собранных из тонких колец, вращение которых не препятствует сдвигу материала, он будет наиболее однородный, что повьш1ает точность определения относительной деформации сдвига и, как следствие, повышает точность вычисления реолигических характеристик материала. Для удобства пользования и устранения переналадок после каждого опыта соответствующие кольца, втулки и нажимные кольца собраны в два блока, которые могут раздельно монтироваться в общем корпусе. Использоваш.е данного прибора позволяет увеличить точность измерений, сократить время на проведение опытов и повысить производительность труда. Прибор позволяет определить комплекс реологических характеристик исследуемого материала, в том числе также, как предельное напряжение сдвига Р и пластическую вязкость, которые используются при расчете формирующего образования дисперсных материалов.

Формула изобретения

Прибор для испытания дисперсных материалов на сдвиг, содержащий обойму и гильзу, систему нагружения с пуансоном, систему регистрации и привод, отличающийся тем, что, с целью повьшекия точности измерений, обойма и гильза содержат сопрягаемые боковыми поверхностями цилиндрическую втулку и набор колец на поверхность которых нанесен антифрикционный материал, торцевые поверхности колец выполнены сплошными и прилегают -друг к другу, а в качестве привода используется пуансон.

Источники информации, принятые во внимание при экспётизе

1.Жуков Н. В., Гудкин А. М. О приборах и методике изучения реологических свойств глинистых грунтов.Инженерно-физический журнал, т. 10 1966, № 3, С. 396-40А.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 299775, кл.G 01 N 3/24 (прототип.