Устройство для определения сопротивления сдвигу сыпучих материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N3/24 E02D1/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ СЬтУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

. . . .

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств мелкодисперсный сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, пищевой и химической отраслях промышленности.

Известно устройство для определения сдвиговых характеристик материала, включающее pajjiy, гидродомкрать для создания нормальной и сдвигающей нагрузок, обойму с опорами, грунтоприемную камеру с кольцевыми вставками tl

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности определения сдвига для мелкодисперсных сьшучих материалов.

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения соп ютивления сдвигу сыпучих материалов, содержащее верхнюю и нижнюю кольцевые обоймь, посаженные на общий Приводной вал, причем верхняя обойма закреплена на валу жестко, а нижняя при помощи шарикоподшипников и связана с тензобалкой, нагрузочное приспособление, выполненное в виде пневмокамеры с эластичной диафрагмой 2 .

Однако Известное устройство не обеспечивает определения нормального напряжения в плоскости среза, поэтому необходимо производить предварительно его тарировку одним из известных способов. Однако) тарировка точно определяет напря10жение в срезе только для каких-то определенных конкретных условий (определенного грансостава, влажности, как самого материала, так и среды, в которой проводятся опыты, данной резиновой диафрагмы,

15 для определенной порции материала и т.д.). При производстве опытов эти условия не всегда можно выдерживать, и поэтому не имеется точных да1ШыХ для нормального . напряженного состояния в плоскости сре20за сыпучего материала. Процессы, происходящие в плоскости среза, как в момент уплотнения, так и в момент среза, не могут быть определены и измерены. Целью изобретения является повышение то гности измерений путем обеспече1тя измерения нормальнсго напряженного состояния сыпучего материала в плоскости среза в процессе опыта Поставленная цель достигается -feMt что в устройстве для определения сопротивления сдвигу сыпучих материалов, содержащем верхнюю и нижнюю кольцевые обоймы, посаженные на общий приводной вал, причем верхняя обойма закреплена на валу жестко, а нижняя - при помо.щи шарикоподшипников и связана с тензобалкой, нагрузочное приспособление, выполненное в виде пневмокамеры с эластичной диафрагмой, на торцах наружного кольца шарикоподшипников и нижней коль цевой обоймы смонтировано с возможностью вертикального перемещения тензо метрическое кольцо. На чертеже изображено устройство в разрезе (разъемные кольцевые йбоймы) для определения сопротивления сдвигу сы пучих материалов с непосредственным измерением его напряженного состояния в плоскости среза. Устройство для определения сопротивления сдвигу сыпучих материалов с нёпэсредственным измерением его напряжен ного состояния в плоскости среза содержит верхнюю 1 и измерительную нижнюю 2 кольцевые обоймы для исследуемого сьщучего материала 3, посаженные на общий приводной неразрезиой вал 4. Верх няя кольцевая обойма 1 закреплена на валу жестко, а измерительная (нижняя) кольцевая обойма 2 установлена на валу 4 на двух шарикоподшипниках §. Внутренними кольцами шарикоподшипники напрессованы на приводной вал 4, на наруж ные кольца шарикоподшипников 5 напрессована обойма 6, которая жестко скреплена с тензометрическим кольцом 7. Последнее представляет собой металлическое кольцо, например, с фигурными вырезами. Наружная сторона тензометрического кольца 7 жестко прикреплена к измерительной (нижней) кольцевой обойме 2. На тензометрическое кольцо 7 наклеены тензорезисторы 8, которые элект рически соединены с тензоусилителем и регистрирующими приборами, например миллиамперметром, показывающим нормальное напряженное состояние материала с. В верхней кольцевой обойме 1 устано лена резиновая эластичная диафрагма 9. В крышке верхней кольцевой обоими 1 установлен штуцер для подвода воздуха. Между сьшучим материалом 3 и резиновой эластичной диафрагмой 9 установлено металлическое кольцо 10. Измерительная (нижняя) кольцевая обойма 2 через упорный палец 11 связана с тензобалкой 12, показывающим тангенциальное усилие сдвигу ( Т ). Устройство работает следующим образом. Собранные обоймы устанавливаются на стол, упорный палец 11 подведен к тензобалке 12, подается воздух от компрессора через рессивер (не показаны) в камеру над резиновой эластичной диафрагмой 9. Под действием давления воздуха сьшучий материал начнет спрессовываться и будет оказывать давление на нижележащие слои и отжимать измерительную (нижнюю) кольцевую обойму 2 вниз. Нормальное вертикальное отклонение тензометрического кольца должно быть в пределах до 50 мк,, что достигается установкой соответствующей жесткости тензометрического кольца. Тензометрическое кольцо |{)азгружено от крутящих усилий за счет тензобалки 12. Давление подаваемого воздуха повышается до тех пор, пока миллиамперметр, связанный с тензорезисторами, наклеенными на тензометрическое кольцо, не будет показывать заданную величину, соответствующую заданному давлению в плоскости среза сыпучего материала. Предварительно тензометрическое кольцо.тарируется. По достижении заданной величины нормального напряженного состояния сыпучего материала в плоскости среза производится его срез путем поворота приводного вала 4. Так как с измерительной (нижней) кольцевой обоймой 2 связана тензобалка 12, получа-ем на другом (не показан) миллиамперметре значения сопротивления сдвигу L . Наблюдая за показаниями миллиамперметра, связанно-. го с тензометрическим кольцом, во время среза сьшучего материала, мы будем наблюдать процесс изменения нормального напряженного состояния а последнего в процессе среза, а также и в процессе всего опыта. Одновременно с визуальным наблюдением изменения нормального и тангенциального напряженного состояния сыпучего материала в плоскости среза можно вести их совместную запись на самописце от начала сжатия до момента среза. Крепление измерительной (нижней) кольцевой обоймы 2 с помощью тензометрического кольца 7 к обойме шарикоподшипников 6 позвсляет вести непрерывное измерение и автоматическую запись нормального напряженного состояния сыпуче го материала в плоскости среза как в процессе уплотнения, так и во время сре за вне зависимости от условия опыта (веса порции материала, влажности сьшучего материала и окружающей среды и т.д.). Измерение нормального напряженного состояния сыпучегс- материала, точно соответствующего максимальному сопротивлению сдвига, значительно повышает точность определения физико-механических величин: удельнсго сопротивления сдвигу, начального удельного сопротивления сдвигу, коэффициентов внутреннего и внешнего трения и др, величин. Формула изобретения Устройство для определения сопротивления сдвигу сьшучих материалов, содержащее верхнюю и нижнюю кольцевые обоймы, посаженные на общий приводной вал, причем верхняя обойма закреплена на валу жестко, а нижняя - при помощи щари коподшипников и связана с тензобалкой, нагрузочное приспособление, выполненное в виде пневмокамеры с эластичной диафрагмой, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерений путем обеспечения измерения нормального напряженного состояния сы пучего материала в плоскости среза в процессе опыта, на торцах наружного кольца шарикоподшипников и нижней кояьцевой обоймы смонтировано с возможностью вертикального перемещения тензометрическое кольцо. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР №.410289, кл. Е 02 D 1/02, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР № 418759, кл. G O1N 3/24, 1971 (прототип).