Устройство для определения физико-механических характеристик материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к приборам для исследования физико-механических характеристик материалов путем измерения параметров свободных колебаний.

Известно устройство для определения физико-механических характеристик материалов по авт. св. If 819626, используемое для определения сдвиговых и продольно упругих характеристик материалов ГО.

Устройство содержащее упругий элемент, инерционную деталь, подвижный зажим, неподвижный зажим, прикреп ленный к поворотной головке, имеющей два фиксированных положения, соответствующих вертикальному и горизонтальному положению испытуемого образца, жесткий поводок в виде прямоугольного кронштейна, один конец которого прикреплен к оси инерционной детали, а ко второму концу прикреплен второй подвижный зажим. При положении поворотной головки и неподвижного зажима, соответствующем вертикальному положению испытуемого образца его верхний конец зажат в подвижном зажиме, находящимся на оси инерционного элемента. Это положение соответствует крутильным колебаниям. При положении неподвижного зажима, соответствующем горизонтальному расположению исследуемого образца, его второй конец зажат в подвижном зажи10ме , расположенном на конце прямоугольного кронштейна. Это положение соответствует консольным колебаниям. .Сдвиговые и продольные вяЗкоупругие характеристики рассчитывают по изме15ренным логарифмическому декременту и периоду колебаний в каждом положении исследуемого образца.

20 Однако при оценке эксплуатационных характеристик мат-ериалов необходимо одновременно оценивать параметры внешнего трения - трения скольжения и качения. 9 Целью изобретения является обеспечения измерений параметров колебаний, обусловленных внешним трением. Эта цель достигается тем, что в устройстве для определения физико,механических характеристик материалов, содержащем упругий элемент, ине ционную деталь, подвижный зажим, неподвижный зажим, прикрепленный к поворотной головке, имеющей два фиксированных положения, жесткий поводок в .виде прямоугольного кронштейна .один -конец которого прикреплен к оси инерционной детали, а ко второму при креплен - второй подвижный зажим, поворотная головка с прикрепленным к ней неподвижным зажимом снабжена площадкой для помещения исследуемого образца, плоскость которой в одном положении перпендикулярна вертикальной оси устройства, а во втором поло жении параллельна ей, и сферическим телом, закрепленным на торце стержня второй торец которого закреплен в по вижном зажиме, при этом вертикальная штанга кронштейна жестко соединена с горизонтальной штангой через шарнир с одной степенью свободы и соеди нена с осью инерционного элемента по средством пружины с регулируемым натяжением. . На фиг.Г представлена схема предложенного устройства; на фиг. 2 температурные зависимости коэффициента трения скольжения- и логарифмического декремента, снятые на предла гаемом приборе. Устройство содержит упругий элемент 1, нижний конец которого прикре лен к .инерционной детали 2, с нижней стороны которой закреплена рамка 3, оканчивающаяся цилиндрическим стержнем k (осью), к торцу которого прикреплен подвижн1(й зажим 5 для крепления стержня 6, на торце которого закреплено сферическое тело 6, соприкасающееся с площадкой 7 для испы туемого образца, представляющую из себя углубление в поворотной головке 8 на месте неподвижного зажима, состоящего из паза 9 и винта 10. К оси инерционной детали 2 прикреплен кронштейн, состоящий из вертикальной 11 и горизонтальной 12 штанг, соединенных шарниром 13 с одной .степенью свободы в вертикальной плоскости. К концу вертикальной штанги 11 кронштейна прикреплен второй подвижный зажим 1 для крепления стержня 6 с 4 сферическим телом 6. Давление сферического тела 6 на образец в положении I Г поворотной головки 8 обеспечивается пружиной 15, концы которой прикреплены к оси и вертикальной штанге 11. Регулировка давления осуществляется винтом 16. Давление на испытуемый образец в положении 1 поворотной головки 8 обеспечивается выбором груза 17, перекинутого че--. рез блок 18. Устройство включает также блок 19 информации, источник 20 света, оптическую шТорКу 21 и фотоприемник, 22. , . После снятия крутящего,момента, сообщаемого диску 2, упругая система: упругий элемент 1, инерционная деталь 2 - сферическое тело 6 совершают свободные колебания. В слу-чае крепления стержня 6 в .зажиме 5 сферическое тело 6 совер1пает крутильные колебания, скользя по испытуемому, образцу , находящемуся в площадке 7, а в,случре крепления в зажиме 1А сферическое тело 6 совершает перекатывание по образцу. Механические крутильные колебания инерционной детали 2 преобразуются в электрические при помощи фотоэлектрического преобразователя, состоящего из источника 20 света, оптической шторки 21, прикрепленной к инерционной детали 2, и фотоприемника 22. Электрические колебания с выхода фотоприемника 22 поступают в блок 19 обработки информации, где производится измерение и индикация логарифмического декремента и периода свободных колебаний, по которым расчитываются фрикционные характеристики трения скольжения в случае закрепления сферического тела 6 в подвижном зажиме 5 (положение поворотной головки 8-1 ), и трения качения в случае закрепления стержня 6 в подвижном зажиме Н (положение головки 8-i 1) . Измерения фрикционных характеристик производят в следующей последовательности. Поворотную головку 8 с образцом устанавливают в фиксированное положение I и стержень 6 зажимают в подвижном зажиме 5. Необходимую нагрузку на образец устанавливают изменением величины груза 17. В этом положении сферическое тело 6 и образец взаимодействуют путем скольжения и определяются фрикционные характеристики скольжения. Далее, поворотную головку 8 устанавливают во второе фиксированное положение П и стержень 6 зажимают в подвижном зажиме V. Нагрузку на образец устанавливают, изменяя натяжение пружины 15 при помощи винта 16. -В .этом положении сферическое тело 6 совершает перекатывания по образцу и определяются фрикционные характеристики качения. На фиг. 2 показаны температурные зависимости коэффициента внешнего трения скольжения (23), измеренного на машине трения МДП-1, и логарифмического декремента колебательной системы (2), измеренного устройством для полимера на основе бисфенола-А.Предлагаемое устройство позволяет расширить оценку эксплуатационных свойств материалов.

Формула изобретения

.- - Устройство для определения физикомеханических характеристик материалов по авт. св. N 819626, о т л и чающееся тем, что, с.целью обеспечения измерений параметров колебаний , обусловленных внешним трением, поворотная головка с прикрепленным к ней неподвижным зажимом снабжена площадкой для помещения исследуемого образца, плоскость которой в одном положении перпендикулярна вертикальной оси устройства, а вО втором положении параллельна ей, и сферическим телом, закрепленным на торце стержня, второй торец которого закреплен в .подвижном зажиме, при

этом вертикальная штанга кронштейна жестко соединена с горизонтальной штангой через шарнир с одной степенью свободы и соединена с осью инерционного элемента посредством пружины с

регулируемым натяжением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

- 1. Авторское свидетельство СССР № 819626, кл. ,G 01 N 11/16, 1979.