Устройство для измерения предельного напряжения сдвига вязко-пластичных дисперсных систем Советский патент 1982 года по МПК G01N11/10 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА ВЯЗКО-ПЛАСТИЧНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

: . Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения реологических свойств дисперсных систем, в частности в перерабатывающей промышленности и промышленности строительных материалов, в научно-исследователь ских и учебных лабораториях.

Известно устройство для измерения предельного напряжения сдвига вязко-пластичных дисперсных систем, состоящее из основания с винтовыми опорами, направляющих колонн с подшипниками, вала с кулачками и рукояткой, установленного в этих подшипниках, рамы с направляющими призмами роликом и площадкой для груза, выполненный с возможностью вертикального перемещения, и столика для установки образца 1П.

Недостатком указанного устройства является снижение точности измерения, из-за значительного трения ввиду конструктивного выполнения подвижной

системы,.необходимость выдерживания величины осевой нагрузки в пределах диапазона значений, соответствующего размерам и физико-механическим свойствам образца.

Наиболее близким к предлагаемому по Технической сущности является уст- ройство для измерения предельного напряжения сдвига вязко-пластичных си10стем, содержащее основание с установленными на нем корпусом с прикрепленными к нему втулками и стойку, на конце которой закреплена планка, стоЛик с направляющими стержнями, вставленfSными во втулки корпуса, механизм вертикального перемещения столика с измерителем, конус,к которому прикреплена нить, другой конец которой связан с уравновешивающим механиз

20 мон,,

Уравновешивающий механизм представляет собой чашку, подвешенную посредством призматической опоры на одном конце планки, и разновес гирь, которые помещают на эту чашку. Контактер электрической цепи выполнен в виде винта, установленного на планке и пластины с токопроводным слоем, которая закреплена на стойке. Механизм вертикального перемещения стогика, представляет собой установ ленные в корпусе шестерни, одна из к торых помещена на винт, а другая через блоки шестерни связана с ревер сивным редуцированным электродвигателем. Измеритель линейных перемещений выполнен в виде закрепленного в кронштейне индикатора, шток которого контактирует с нижним торцом винт двух тумблеров, один из которых посредством электрической цепи связан с электродвигателем, а другой через контактер с электрической лампочкой 2. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, так как применение призматических опор требует высокой точности изго товления и монтажа. Несоблюдение эти условий влечет за собой большую noj- решность измерения. Кроме этого, использование для уравновешивания конуса равновесов гирь усложняет процесс работы, снижает точность измерений и сужает диапазон измеряемых усилий в процессе погружения конуса в образец. Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение процесса измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения предельного напряжения сдвига вязкопластичных дисперсных систем, содержащем установленный на оаИовании кор пус с прикрепленными к нему втулками и стойкой, на конце которой закрепле на планка, столик с направляющими стер ннями,вставленными во втулки I кор пуса, механизм вертикального перемещения столика с измерителем,конус, к которому прикреплена нить,другой конец которой связан с уравновешивающим механизмом, контактер, уравновешивающий механизм выполнен в виде упругой пластины, один конец ко торой жестко связан со стойкой, а второй - с нитью. На фиг 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на фиг, на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.Ь, 9 4 Устройство включает установленный на основании 1 корпус 2, стойку 3, закрепленную болтами 4 на кронштейне корпуса 2, планку 5, которая винтом 6 крепится на стойке 3, два блока 7, с шариковыми подшипниками, посаженными на оси 8, которые закреплены на концах планки 5, :онус 9 со стержнем, стержень конуса 9 пропущен между шариками 1 О, которые помещены в отверстие рычага стойки 3, уравновешивающий механизм,ко-. торый представляет собой протарированную упругую пластину 11, один Чонец которой болтами 12 закрепheH на рычаге стойки 3 и закрепленный в кронштейне 13 первый индикатор 1, шток которого контактирует с пластиной 11, нить 15, один конец которой закреплен на периферии пластиной 11, а другой конец, перекинутый через блоки 7, соединен со стержнем конуса 9, контактер электрической цепи, который представляет собой клемму 16, жестко связанную с нитью 15 и клемму 17, которая установлена на планке 5, нить 15 с возможностью сво: бодного перемещения пропущена через отверстие клеммы 17. Устройство также содержит столик 18 с направляющими стержнями, которые вставлены во втулки корпуса 2, ми1 рометрический винт 19, шток которого жестко связан со ступицей столика 18, механизма вертикального перемещения столика, представляющий собой шестерни 20 и 21, одна из которых закреплена на корпусе микрометрического винта 19, а другая - связана с валом реверсивного редуцированного электродвигателя 22, который закреплен на корпусе 2, измеритель линейных перемещений, который представляет собой закрепленный в кронштейне 23 второй индикатор 2k, шток которого контактирует со столиком 18.Клеммы 1б и 17 электрической цепью связаны с лампочкой 25, тумблером 26 и электродвигателем 22. Устройство работает следующим образом , Перед измерением устройство подготавляют к работе. Для этого на поверхность блоков 7 и нить 15 наносят тонкий слой смазывающей жидкости, например машинное масло, благодаря этому уменьшают величину трения этих поверхностей. Если исследуемый образец достаточно прочный, а вес 5 9 конуса 9 небольшой, конус 9 утяжеляю дополнительной гирей 27, одной или несколькими. Сила тяжести конуса 9 (и гири 27) через нить 15 воздействует на протарированную упругую плас тину 11, которая деформируется до уравновешивания веса конуса Э (и гири 27) , при этом равнодействующая сил -конуса и пластины равна нулю, силу тяжести конуса Э (и гири 27 фиксируют первым индикатором 1. - Благодаря взаимодействию конуса 9 (.и гири 27) и упругой пластины 11 нить 15 находится в натянутом состоянии, клемма. 1б плотно контактирует с клеммой 17, а благодаря шариковым подшипникам блоков 7,.при движении нити по поверхности этих блоков, трение скольжения переходит в трение качения, этим уменьшают величину трения сопрягаемых поверхностейЧ.нить-блок). После этого на столик 18 помещают цилиндрическую кювету с. исследуемым .образцом 28, например торфом. Тумбле ром 26 включают лампочку 25 и электродвигатель 22, при этом вращение передается от электродвигателя 22 через шестерню 21 шестерне 20, гайке микроме-трического винта .19, и шток микрометрического винта 13, сто лик 18, кювета с образцом 2В перемещаются вверх до соприкосновения (но не погружения) вершины конуса 9 с поверхностью образца 28. Пс1сле этого тумблером 26 включают лампочку 25 и электродвигатель 22 и этим прекращают вертикальное перемещение микрометрического винта 19, столика 18 и образца 28. Затем вращением трещетки микрометрического винта 19 более точ но подводят поверхность образца 28 до соприкосновения с вершиной конуса 9, стрелку второго индикатора 2 ста вят на нулевую отметку. .Подготовленное таким образом устройство пускают в работу. Для этого тумблером 2б включают лампочку,25 и электродвигатель 22. При этом вращение от электродвигателя 22 через шес .терню 21 и 20 передается гайке микро метрического винта 19, которая вращается с частотой, например 12 об/ми благодаря этому шток микрометрическо го винта 19, столик 18 и образец 28 перемещаются вертикально вверх с пос тупательной скоростью, например 0,5 см/мин, а конус 9 погружается р образец 28. 2 В процессе погружения конуса 9 возрастает сила сопротивления образца 28, благодаря этому скорость погружения конуса уменьшается. Когда погружение конуса 9 в образец 28 прекратится, последний начнет перемещаться на некоторую малую величину вместе с конусом Э, при этом пластина распрямляется и уравновешивает конус 9 и силу давления образца 28 на этот конус, увлекая за собой нить 15 с клеммой 16, которая отходит от клеммы 17. Этим размыкается электрическая цепь, лампочка 25 гаснет, эяектродвигатель 22 отключается, а столик 18, винт 13 и образец 28 прекращают вертикальное перемещение. Благодаря взаимодействию стержня конуса 9 с шариками 10, которые поворачиваются во время движения конуса 9 в отверстии втулки рычага . стойки 3, уменьшается сила трения этих поверхностей и исключается наклон конуса 9 Глубину погружения конуса 3 ре-гистрируют вторым индикатором 2, а по разности показаний, зарегистрированных первым индикатором Ш до погружения конуса и в процессе его погружения, определяют силу, с которой конус 3 погружается в образец 28. Предельное напряжение сдвига определяют по формуле: Р KF|Vi -10где Р - предельное напряжение сдвига , дин/см; константа для конуса с углом при вершине ,353, ,, 60° - 0,2Й; сила действующая на конус, . h - глубина погружения конуса, мм.. в предлагаемом устройстве за счет применения протарированной упругой пластины сокращают время, затр чиваемое на приведение устройства в рабочее состояние, путем автоматического уравновешивания силы тяжес ти конуса и гирь). , что значительно повышает производительность труда, кроме того, отпадает необходимость использовать разновесы гирь и призматические опоры (по типу чашечных весов) , тем самым, упрощается процесс измерений, расширяется диапазон измеряемых в процессе работы усилий и повышается точность измерения. Формула изобретения Устройство ;ДЛЯ измерения «предельного напряжвиу я сдвига вязко-плаотичных дисперсных систем, соде жа1цее установленный на основании корпус .с прикрепленными ч нему втулками и стойкой, на Конце Которой закреплена планка, столик с -направляющими стержнями, вставленнь ми во втулки корпуса механизм вертикального перемещения столика с измерителем, конус, к которому прикреплена нить, дарупой .коне которой связан с уравновешивак щим ме ханизмом, контактер, о тли ч а tout е е с я тем, что, с целью повытения точности измерения и упрощения процесса измерения, уравновешивающий механизм выполнен в виде упругой пласт «ы, один конец которой жестко связан со стойкс 1, второй с нитью. Источники информации, гтрйнятые во внимание при экспертизе 1,Воларович И. П. и др. Новые фиэмйеские методы исследования тор1рв. Сб. статей, И.-Л., Госэнергоиздат, ТЭ60, с. Ю. 2.Верней И.И. Исследование структурно-механических свойств вязкопластичных сред на конических пласмонетрах. Строительные материалы, ;|f 7, с. 26,27 (прототип)..