Устройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕН ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛЯ НЫХ ВОЛОКОН, содержащее колебател ную систему, неподвижный и подвижный зажимы .для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и регистрации колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя , а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому, сердечники тяговчх электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний, причем регистрирующий фотопреобразователь и тяговые электромагниты системы возбуждения крутильных колебаний установлены на подвижном диске.

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЬСЮ С 01 н.11- и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3501930/18-25 (22) 21.10.82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) В.A. Ломовской, !0.С. Балашов и И.В. Андреев (71) Воронежский политехнический институт (53) 538.137(088.8) (56) 1. Патент США М 3277700, кл. 73-54, опублик. 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

М 590646, кл. G 01 N 11/16, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 562751, кл. G 01 N 11/16, 1973 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЯЗКОУПРУГИХ XAPAKTEPHCTHK СТЕКЛЯННЧХ ВОЛОКОН, содержацее колебательную систему, неподвижный и подвижный зажимы .для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и регистрации колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего Фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к перво- . му, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных. колебаний, причем регистрируюший фотопреобразователь и тяговые электромагниты системы возбуждения крутильных колебаний установлены на подвижном диске.

1062568

Изобретение относится к устройст. вам для определения нязкоупругих характеристик стеклянных волокон и может быть использовано для научных исследований структуры этих волокон.

Известен записывающий торсионный маятник, состоящий из колебательной системы, куда составной частью входит исследуемый образец эластомера или другой массивный образец и система съема информации.

Период колебаний колебательной системы определяется массой инерционного диска, закрепленного на колебательной системе (1) .

Однако недостаточная точность измерения вследствие наличия начального трения в механических узлах преобразования угла закручивания исследуемого образца в электрический сигнал не позволяет исследовать на этом маятнике стеклянные волокна, толщина которых составляет 25 — 100 мк.

Известно также устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий для установки образца нижний и верхний зажимы и жестко соединенное с последним инерционное тело, магнитную поднеску, состоящую из электромагнита и регулятора тока системы компенсации и продольных усилий, содержащий элемент сравнения и, подключенный к нему задат чик напря>кения и датчик обратной связи, и средства возбуждения и ре- . гистрации колебаний. Нижни ". зажим установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен исполнительным механизмом этого перемещения (2 .

Недостатком устройства является низкая точность измерения внутреннего трения и модуля сдвига стеклянных волокон, вызванная наличием жестко закрепленного инерционного груза, который загрубляет всю колебательную систему. Кроме того, на точность измерения влияет невозможность углового перемещения систем возбуждения и регистрации колебаний стеклянного образца,.который скручивается в ходе эксперимента при изменении температуры в результате отжига на угол 360 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон, содержащее колебательную систему, неподвижный и подвижный зажимы для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и. регистрации колебании j3J .

10

Н едостатком устройств а является пониженная точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон.

Указанная цель достигается тем, что н устройстве для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон, содержащем колебательную систему, неподвижный и подвижный зажимы для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и регистрации колебаний, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний, причем регистрируюций фотопреобразователь и тяговые электромагниты системы возбуждения крутильных колебаний установлены на одном подвижном диске.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из основания 1, на котором закреплена центрируюцая опора 2, подвижного диска 3, на котором размещены фотопреобразователь 4 системы регистрации колебаний в тяговые электромагниты 5 системы возбуждения крутильных колебаний, неподвижного зажима б,исследуемого волокна 7, подвижного трехкоординатного крестообразного зажима 8, на одном плече которого расположена оптическая шторка 9 регистрирующего фотопреобразователя с уравновешивающим противовесом 10, а на другом плече расположены сердечники 11 тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний. Подвижный диск принодится в движение электродвигателем 12 со шкивом на налу 13. Сигнал с выхода фотопреобразователя подается на устройство 14 его обработки и на блок 15 автоматической подстройки нулевого уровня фотопреобразонателя.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на тяговые электромагниты 5 подвижный трехкоординатный крестообразный зажим 8 поворачивается на некоторый угол. При этом оптическая шторка 9 регистрирующего фотопреобразонателя 4, входя в зазор этого преобразователя, меняет степень засветки фотопреобразонателя, выдавая тем самым информацию о нязкоупругих характеристиках исследуемого образца 7 на устройстнр 14 обработки. При снятии на1062568, Сигнал с фотопреобразователя при угле вхождения шторки в зазор Аотопоеобразователя, 1. Температура исследуемого волокна Т, ОС

Изменение угла от температуры или уход нулевого уровня, <о -о, град.

Угол oL вхождения оптической шторки в зазор фотопреобразователя или угол закрутки исследуемого стек лянного волокна, град.

350 тг Ч

348 AY

340 rnV

290 mV

240 тЧ

190 мч

2mV

0 тЧ

2,9

2,8

1,7

1,2

0,8

0,1

0,1

0,2

1,3

1,8

2,2

2,9

850

БНИИПИ Заказ 10208/43 Тираж 873 Подписное филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 пряжения с тяговых электромагнитов 5, пор:,важный трехкоординатный крестообразный зажим 8 начинает совершать сво-. бодно затухающие крутильные колебания, степень затухания которых зависит от вязкоупругих характеристик исследуемого стеклянного волокна.Трехкоординатный крестообразный зажим выполняется из проволоки, поэтому его весом можно пренебречь и,поэтому частота свободно затухающих колебаний является собственной частотой исследуемого стеклянного волокна 7.

Начальная степень вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 определяет нуле- 15 вой уровень этого фотопреобразователя относительно которого и происходит колебание подвижного зажима 8. B процессе температурного. эксперимента стеклянное волокно в 20 результате отжига внутренних напряжений скручивается в ту или другую сторону, поворачивая тем самым подвижный зажим 8, а следовательно и меняя степень вхожде- 25 ния оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 и изменяя. тем самым нулевой уровень и внося существенную погрешность в измерение вязкоупругих характеристик иссле- yg дуемых стеклянных волокон. Чтобы избежать этого, начальная степень вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 задается в блоке 15 автоматической подстройки нулевого уровня. При изменении степени вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобраэователя 4 в невозбужденном состоянии колебательной системы, в блоке 15 автоматической подстройки нулевого уровня вырабатывается сигнал рассогласования, который подается на двигатель 12, приводя его в движение. и, поворачивая посредством шкива 13 подвижный диск 3, возвращая тем самым положение оптической шторки

9 в зазоре фотопреобразователя 4 к нулевому положению. При этом в фотопреобразователь 4 и тяговые электромагниты 5, расположенные на этом диске, повернутся на один угол вместе с диском, таким образом и угол закручивания исследуемого стеклянного образца относительно нулевого уровня и сам нулевой уровень подстраиваются автоматически.

Следовательно выполнение нижнего подвижного зажима в виде трехкоординатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний и установление регистрирующего фотопреобразователя и тя-говых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний на одном подвижном диске выгодно отличает устройство для определения .вязкоупругих характеристик стеклянных волокон от.известного.

При изменении температуры в ходе эксперимента происходит закручивание исследуемого стеклянного волокна, что приводит к уходу нулевой линии (3 — угол начального вхождения оптической шторки в зазор фотопреобразователя, с(о) и возникновению погрешности измерений (см. таблицу).