Конический пластомер

 

КОНИЧЕСКИЙ ПЛАСТОМЕР, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения деформаций , соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком. систему регистра1ши, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений малопрочных струтстур путем исключения влияния упругих элементов, он снабжен силокомпенсирующим узлом, связанным с системой регистрации системой обратной связи, а кювета соединена с устройством для наложения деформаций, при этом силокомпенсирующий узел выполнен в виде подвижного силопередающего Т-образного рычага, установленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтальном плече индентором и на вертикальном - .заслонкой элемента типа сопло -заслонка, соп- 3 которого укреплено на стойке, а ло сл система обратной связи связана с силокомпенсирующим рычагом посредством шарнирно соединенного со стойкой рычага , оснащенного подвижной опорой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4 ЗЦ G 01 N 11 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587689/24-25 (22) 06.05..83 (46) 23.02.85. Бюл. Р 7 (72) А.С.Макаров, Б.Н.Валовой, В.В. Способный, В.А. Сушко и Н.Н.Круглицкий (71) Институт коллоидной химии и химии воды им; А.В. Думанского (53) 548.137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 170732, кл. G 01 N 11/10, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

1748190,кл.С 01 Я 1i/10,1980 (прототип). (54)(57) КОНИЧЕСКИЙ ПЛАСТОМЕР, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком, ÄÄSUÄÄ 1141309 A систему регистрации, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений малопрочных структур путем исключения влияния упругих элементов, он снабжен силокомпенсирующим узлом, связанным с системой регистрации системой обратной связи, а кювета соединена с устройством для наложения деформаций, при этом силокомпенсирующий узел выполнен в виде подвижного силопередающего

Т-образного рычага, установленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтальном плече индентором и на вертикальном — .заслонкой элемента типа сопло заслонка, сопло которого укреплено на стойке, а система обратной связи связана с силокомпенсирующим рычагом посредством шарнирно соединенного со стойкой рычага, оснащенного подвижной опорой.

1 1141

Изобретение относится к физико-химической механике дисперсных и композиционных материалов и может быть использовано при исследовании структурно-механических характеристик упругойластично-вязких материалов, в частности при изучении глинистых суспен- . зий, смазок, вяжущих на стадии коагуляционного структурообразования, мазевых основ, линейных композиций,таило- 10

I нажных растворов, шликеров, угольных шламов, гидросуспензий мелкоизмельченных рудных и нерудных концентратов и т. п.

Известно устройство для определе- 15, ния реологических параметров дисперсных сред, содержащее основание, стойку с механически запираемым блоком, через который переброшена нить с горизонтальной .меткой, кювету для испы- 20 туемого материала и отсчетный микроскоп. К одному концу нити подвешен конус, а к другому — емкость для противовесов. Подводят конус к поверхности образца и запирают блок. С помощью противовесов устанавливают величину постоянной силы, действующей на конус, нацеливают отсчетный мик-. роскоп на метку и отпирают блок. Под действием силы тяжести индентор с пе-30 мереннрй скоростью погружается в испытуемую массу. Глубина внедрения измеряется при помощи микроскопа (1$

Однако погружение индентора в исследуемую массу происходит с пере- 5 менной скоростью, что приводит к проявлению сил инерции движения, искажаE. ющих результаты измерений Р . Кроме того, глубина погружения внедряемого тела в момент его "остановки" факти- 10 чески увеличива".тся со временем, т.е., равновесие является лишь кажущимся, а поскольку предельное напряжение сдвига обратно пропорционально 4® „, 2, это сильно снижает точность измерений, у5

Наиболее близким к изобретению является конический пластомер, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для иссле- 50 дуемого образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком, систему регистрацииЕ23.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, в частности, малопрочных материалов, 309 а это объясняется следующим: индентор и связанный с ним силоиэмерительный узел принципиально не могут быть отделены от устройства наложения де-.. формаций, что неизбежно ведет к снижению точности измерений. Кроме того, устройство не пригодно для измерения предельного напряжения сдвига в широком диапазоне его вариаций, особенно в области весьма низких значений P

\1Ъ так как конический индентор силоизмерительного узла, должны быть достаточно прочными (недеформируемыми) и их масса не может быть снижена более, чем до нескольких десятков граммов у а это определяет выбор минимально допустимой жесткости и связанной с ней чувствительности упругого элемента.

Автоматическая компенсация влияния величины прогиба упругого элемента датчика усилий на показания датчика перемещений при внедрении индентора приводит к необходимости в компенсации изменения деформации (выпрямления) упругого элемента путем реверсирования двигателя и соответствующего перемещения шпинделя в противоположном направлении,в процессе измерения релаксации образца, что снижает точность внедрения индентора на заданную глубину и отслеживания этой глубины при релаксации.

Кроме того, применение электроприводного устройства наложения деформаций известного конического пластометра имеет тот недостаток, что движение выходного вала реверсивного блока преобразуется механическими передачами в поступательное движение шпинделя, направление которого определяет" ся знаком регулирующего сигнала следящей системы. Наличие редукторов и механических передач обуславливает люфты в механической части электропривода и, наряду с необходимостью реверсирования двигателя, снижает точность наложения деформаций на исследуемый материал.

Цель изобретения — повышение точности измерений малопрочных структур путем исключения влияния упругих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что конический пластомер, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого пластины (заслонки) 18, перпендикулярно к которой установлено укрепленное на стойке сопло 19. С Т-образньм рычагом 14 через подвижную опору 20 взаимодействует шарнирно укрепленный на стойке Г-образный рычаг 21, горизонтальный конец которого подается от входа 23, общего для силокомпенсиру- ющей и силоизмерительной цепей. Емкость 22 обратной связи соединена с измерительными 24, 25 и регистрирующими 26, 27 приборами, а через дроссель 28 " с соплом 19.

Конический пластомер работает следующим образом.

Поверхность испытуемого материала пневмоприводом подводится к концу индентора. При помощи пневматического программного эада гчика 10 устанавливают выбранные режимы деформИрования.

Пропорционально-интегральный регулятор" 9, в соответствии с поступающим на него задающим сигналом программного задатчика 10 и выходным сигналом датчика 11 перемещений, непрерывно вырабатывает регулирующее воздействие в виде давления воздуха, которое подается в нижнюю часть корпуса 6 под мембрану 5, которая через шток 3 и кюветный столик 2 подает испытуемую массу в кювете 1 на конический индентор 12. Возникающее в процессе деформации исследуемого материала вертикальное осевое усилие ликвидирует рабочий зазор (20х10 м) между. заслонкой 18 и соплом 19, в результате чего сопло запирается и воздух поступает в емкость 22 обратной связи до тех пор, пока в результате воздействия последнего через Г-образный рычаг 21 и установленную на нем подвижную опору 20 на вертикальное плечо

Т-образного рычага 14 не произойдет отпирание сопла 19. Таким образом достигается квазинеподвижность конуса и непрерывное отслеживание уровня вертикальных осевых усилий, развиваемых как при деформировании исследуемого материала в процессе подъема кюветы, так и при измерении релаксации образца после ее остановки.

Преимущество предложенного конического ппастомера заключается в повышении точности измерений структурно-механических характеристик упруго-пластично-вязких материалов.

3 1141309 4 образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения деформаций, соединенное с датчиком перемещений и программным эадатчиком, систему регистрации, снабжен силокомпенсирующим уэлом, связанным с системой регистрации системой обратной связи, при этом силокомпенсирующий узел выполнен в виде подвижного силопередающего Т-образного рычага, установ- 10 ленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтальном плече индентором и на вертикаль-. ном — заслонкой элемента типа соплозаслонка, сопло которого укреплено на стойке, а система обратной связи с снлокомпенсирующим рычагом посред-. ством шарнирно соединенного со стойкой рычага, оснащенного подвижной опорой. 20

Такое выполнение устройства позволяет обЬспечить кваэинеподвижность индентора. При этом как по мере подъема столика, т;е. в процессе внедрения квазинеподвижного индентора в ис-Q5 пытуемую массу, так и в процессе релаксации напряжений в ней после прекY ращения подъема кюветы происходят непрерывная компенсация, измерение и регистрация действующих вертикальных осевых усилий, определяемых структурно-механическими параметрами материала.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Конический пластомер состоит из кюветы 1 с исследуемым материалом, помещенной на кюветный столик 2, закрепленный на штоке 3, размещенном в направляющих 4. Шток 3 соединен с 40 мембраной 5, установленной в корпусе

6 и подпружиненной возвратной пружи-„ ной 7. Вход 8 пневмопривода соединен с выходом пневматического пропорционально-интегрального регулятора 9, один вход которого соединен с пневматическим программным задатчиком

10, а другой — с пневматическим датчиком 11 перемещений. Индентор 12 при . помощи штока 13 прикреплен к горизонтальному плечу Т-образного рычага;14, поворачивающегося относительно оси

15 вращения, установленной на горизонтальной площадке 16 стойки 17. Торец вертикального плеча Т-образного рычага 14 выполнен в виде плоской

1141309

Заказ 487/31

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ЛЛП "Патент", r.ужгород, ул.Проектнан, 4

Составитель В.Агафонова

Редактор А.Щишкина Техред О.Неце Корректор С.Черни