Устройство для исследования реологических свойств керамических масс

 

Изобретение относится к строительным материалам и используется для исследования реологических свойств искусственных керамических масс при производстве грубой строительной керамики. Устройство содержит массивное основание с закрепленной на нем нижней кареткой, которая снабжена устройством для измерения горизонтальных усилий смещения. В верхней каретке выполнено углубление, в котором жестко установлена круглая нижняя пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечения. Через отверстие в верхней пластине на исследуемый образец воздействует индентор. Изменение состояния образца регистрируют датчиками . 1 ил. (Л С

. Ж 1755116 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (э!)5 G 01 и 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 керамических масс при производстве грубой строительной керамики. Устройство содержит массивное основание с закрепленной на нем нижней кареткой, которая снабжена устройством для измерения горизонтальных усилий смещения. В верхней каретке выполнено углубление, в котором жестко установлена круглая нижняя пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечения. Через отверстие в верхней пластине на исследуемый образец воздействует индентор. Изменение состояния образца регистрируют датчиками. 1 ил, (21) 4887194/25 (22) 04.12.90 (46) 15,08.92. Бюл. N 30 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) Ю.Н,Митев, П.И.Боженов, И.В.Глибийа, E.Б.3агуляев и С.В, Кравченко (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС (57) Изобретение относится к строительнйм материалам и используется для исследования реологических свойств искусственных

Изобретение относится к строительным того, в пластинках прямоугольной конфигуматериалам и может быть использовано рации происходит концентрация напряжедля исследования. реологических свойств ний в углах пластин и невозможность искусственных керамических масс при про- . предохранйть исследуемый образец от изиэводстве грубой строительной керамики, . менения его влажности. Невозможно исслеИзвестно исследование реологических давать поведение образца под действием свойств искусственных керамических масс, вертикальной нагрузки, так как нарушается помещенных в так называемых "деформато- (уменьшается) его объем из-за истечения рах", являющихся составными частями при- массы из-под верхней пластины. боров для этих исследований, в частности, Наиболее близким по технической сущпредставляющих собой подвижную и не- ности к изобретению является устройство подвижную зубчатые пластины.: . для исследования реологических свойств

При исследовании грубозернистыл: керамических масс, пластометр конструк(крупнодисперсных) керамических масс точ- ции Толстого, содержащей основание с разность исследования понижается из-за того. мещенными на нем зубчатыми пластинками что получается проскальзывание зубьев. прямоугольной формы, нижняя из пластин пластинок по поверхности зерен крупно- жестко прикреплена к основанию, а верхняя дисперсногонаполнителя,априподачевер- снабжена штоком и крюком. который, в тикальных нагрузок изменяется очейь свою очередь, гибкой нитью, перекинутой значительно объем исследуемого образца.. через шкив, связан с йодвеской для размеНедостатком известных устройств явля- . щения груза. Шток неподвижно закреплен ется невысокаяточностьиэ-запогрешностей, посредине верхней плоскости пластины, которые возникают при проскальзываййи:. связан гибкой нитью с индикатором перемеэубьев во время работы с прибором, а кроме щения часового типа, по которому отсчиты1755116 нижняя из которых соединена с устройством для изменения приложенного горизонтального усилия смещения, э верхняя, снабженная крюком и стопорным винтом с углублением, в котором жестко установлена нижняя пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечения с ем, равным 1,1-1,3 ширины паза между вия горизонтальной силы) и размещенным на наружном диаметре. нижней пластины но с кольцевой канавкой по верхнему перинего кольца входят в кольцевую канавку последующего нижнего с возможностью скольжения, верхняя круглая пластина вы25

30 кареткой, а на выходе — с устройством для измерения приложенного горизонтального

Устройство содержит массивное основание 1, в которое закреплены шарикоподшипники 2 так, что образуют равнобедренный ней каретки 3, Нижняя каретка 3 устанавливается свободно поверх шарико45 вертикальные стойки б вертикального нагруэочного устройства 7, Кроме того, на верхней ники 8. При помощи направляющей 9 возвратно-поступательное движение нижней каретки строго фиксировано, На, шарикоподшипниках нижней каретки поставлена верхняя каретка 10, в которой сделано углубление с глубиной, равной половине толщины ниж.3 4 вают горизонтальные перемещения верхней пластины и тем самым фиксируют деформацию сдвига образца. Плоскости пластинок, прилегающие к массе, имеют взаимно противоположное рифление, обеспечи- 5 вающее их зацепление с верхними слоями исследуемой глиняной массы. Пластинки с . образцом между ними помещаются в гнездо- . равными боковыми кромками и оснаванидержатель, закрепленное в основании прибора. Гнездо снабжено винтам для крепления нижней пластинки и ограничителем хода верхней пластинки, предотв >ащающим ее отрыв от образца массы, Прибор позволяет замерить горизон- . набором колец, каждое изкоторых выполнетальные деформации образца, состоящего 15 из чистых глин или бинарных глиняных смесей.

Недостатком йзвестного устройсгва является следующее. Всвязи с тем,,что пластины-деформаторы имеют прямоугольную 20 в плане форму. то в их углах концентриру- полнена с аналогичными зубьями, коничеются напряжения, ведущие к отрыву верх- ским отверстием по центру и наружным ней пластинки от образца и искажающие диаметром, большим наружного диаметра подлинное рвологическоЕ поведение масс колец, соединена с вертикальным нагрузачпри их исследовании, что снижает качество ным устройством, снабженным вертикальизмерения., ными стойками в виде барабана, Конфигурация рифления- пластинок, соединейного тросом с крюком верхней каприлегающих к массе исследуемого образ- ретки, причем ийдикатар горизонтальных цэ, ограничивает исследование только тон- перемещений выполнен в виде датчика деких дисперсных масс наосйовечистых глин формаций и соединен на входе с верхней или глиняных смесей, так как при испытании масс. содержащих в своем составе гру бодисперсный наполнитель, наблюдается усилия смещения, скольжение, кроме того; невозможно иссле- Нэ чертеже представлена схема устройдовать поведение масс при вертикальных ства для исследования реолагических нагрузках; что не позволяет с достаточной свойств керамической массы. точностью моделировать процесс их формования. Кроме того, конструкция устройства не предохраняет образец от потери влаги в процессе исследования. 40 треугольник, чья наибольшая высота совпаНедостэтком является то, что нагрузоч- дает по положению с продольной осью ни>кнае устройство задавт только горизонтальное перемещение, что тоже отражается на точности исследования. " подшипников 2, закрепленных на массивное

Цель изобретения — повышение точно- основайие 1. B передней части нижней касти и расширение диапазона исследуемых " ретки ввинчен шток 4, острие которого упиобъектов. . рвется в пластину тензомессдозы 5, Указанная цель достигается тем, что ус- закрепленной неподвижно к массивному остройство для исследования реологических нованию 1, В четырех углах нижней каретки, свойств керамической массы, содержащее 50 при помощи винтовой резьбы, закреплены основание с установленными на нем пластинками с зубьями по всей поверхности одной из сторон, индикатор горизонталь- стороненижнейкаретки,эналогичношариконых перемещений пластин и горизонталь- подшипникэм2,закрепленышарикоподшипное нагрузочное устройство, снабжено 55 индентором в виде усеченного конуса, соединенного с индикатором вертикальных перемещений,. верхней и нижней каретками. установленными на основании с вазможностью возвратно-поступательного движения, ;- 1755116

5 6 ней зубчатой пластины. В верхней каретке электрического кабеля с усилителем 14 и

10 с одной стороны ввинчен крюк 11 и сто- регистрирующим прибором15, Петля гибкопорные винты 12, а противоположная сто- го троса 24 накидывается на крюк 11. Сторона соединена с входом датчика 13 порные винты 12 раэвинчиваются до конца. горизонтальных перемещений, вход кото- 5 Включается усилитель 14, включается регирого связан с усилителем 14 и регистрирую-. стрирующий прибор 15. Включается гори-.. . щим прибором 15. В углублении, эонтальное нагрузочное устройство путем расположенном на верхней поверхности запуска электродвигателя 27. Заданный по верхней каретки 10. сделаны два выступа по плану эксперимента груз нагружают на иноси в продольйом направлении. В углубле- 10 дентор. Электродвигатель 27 при помощи нии установлена нижняя зубчатая пластина редуктора 26 крутит барабан 25, На барабан

16 и жестко закреплена так, что ее зубья и наматывается гибкий трос 24. Гибкий трос пазы всегда расположены перпендикуляр- тянет крюк 11, а с ним и верхнюю каретку .но направлению действия горизонтальной: 10, Так как каретка 10. при помощи стоек 6 сдвигающей силы. По наружному диаметру 15 образует единое целое с нижней кареткой 3, нижней пластины расположены кольца 17, . то движется и нижняя каретка. При своем обеспечивающие постоянство объема и движении каретка опирается в тензомассвлажности образца 18, сделанного из иссле-: дозу и, изгибая ее, создает электрический дуемой керамической массы.. Над кольцами, сигнал, rio величине которого можно судить плотно опираясь по всему периметру на 20 о тяговом усилии, возникающем на нижней них, поставлена верхняя зубчатая пластина . зубчатойпластине16.0дновременнопроисхо19, Ее внешний диаметр чуть больше внеш- . дит деформацил образца 18. При помощи ка-. него диаметра колец, а по центру выполне- белясигналоттензомасСдозычерезусиелитель но коническое отверстие, через которое 14 записывается на регистрируюЩем приборе . проходит индентор 20 в виде усеченного 25 15. В то же самое времв"горизонтальноедвиконуса, расположенного широким основа- жение верхней каретки 10 с помощью датчика нием вниз. Сверху на пластину 19 опирают- 13 через усилитель 14 фиксируется на регистся подвижные стойки 21 вертикального . рирующем приборе15.Такимобразомосуще- нагрузочного устройства 7, через которые . ствляется запись горизонтальной деформации проходит вертикальная ось индентора, 30 образца. Верхняя кареткадвигается пошари- . снабженная площадкой 22 для вертикаль- коподшипникам 8, а нижняя — по шарикоподного груза. Индикатор 23 вертикальных пе- шипникам 2. Возвратно-поступательное ремещений на входе, связан с вертикальной движение нижней каретки строго фиксироваосью индентора, а на выходе с регистриру- нонаправляющей9.Поддействиемвертикальющим прибором и усилителем устройства 35 ного груза индентор проникает в исСледуемую для измерения горизонтального усилия сме- массу и через датчик 23 его проникание запищения. Гибкий трос 24 связывает крюк 11 сывается на приборе 15. Давление верхней верхней каретки 10 с горизонтальным на-. пластины 19,создаваемое грузом7;так велигрузочным устройством, состоящим из ба- ко, что несмотря на прбййкновение инденторабана, связанного через редуктор 26 с .ра 20 пластина не поднимается, а плотно электродвигателем 27. " . . 40 прижимается к кольцам 17. Индентор 20 проУстройство работает следующим обра- . никает в исследуемый образец 18 на 1,5-2 мм и, так как индентор представляетсобой конус, . Заранее приготовленнйй из исследуе- ... то кольцевая выемка над его основанием мой массы образец цилиндрической формы, компенсйрует выпор исследуемой массы иззажатый между нижней пластинкой 16, вер- 45 под основания индентора 20. Постоянство хней пластиной 19 и индентором 20, а по объемаисследуемогообразца18обеспечивапериметру- кольцами 17, при поднятых стой-: ется постоянйым объемом рабочей .камеры, ках 21 точно опускается в гнездо нижней ка- т.е; пространством между нижней 16 и верхретки 10 так, чтобы выступы гнезда вошли в ней19пластинамииограничительными кольпазы нижней зубчатой пластины 16. Стопор- 50 цами 17. Конструкция дает возможность для ные винты 12 должны быть завинченыдо упо- дифференцированного приложения вертира. Стойки 21 опускаются до касания с кальной нагрузки. Одна йагрузка (qi ) через верхней пластиной 19, На вертикальное на- площадку вертикальног0 нагрузочного устгрузочное устройство 7 ставится заданный по ройства 7 передается прямо íà верхнюю зубплану эксперимента груз. Через отверстие 55 чатую пластину 19, кольца 17 и, в конечном ввинчивается вертикальная ось индентора в итоге, на основанив 1. Другая вертикальная конус и индикатор 23 вертикального переме- нагрузка (о2), отличная и по величине меньщения, входом соединяется с вертикальной шая, чем первая, через площадку 22 для веросью индентора 20, а выходом — с помощью тикального груза и индентор 20 проникает в

1755116 устройство, отл и ч а ю ще вся тем, что, с целью повышения точности и расширения давление локального уплотнения. Реакция диапазона исследуемых объектов, оно снабобразца на проникновение индентора гожено дополнительно индентором, соеди.раздо меньше груза ц1, так что отрыв пла- ненным с индикатором вертикальных стины 19 от кольца 17 невозможен, таким 10 перемещений, верхней и нижней кареткаобразом сохраняется постоянство объема, в ко ором находится исследуемый образец, и ми, установленными на основании с возможностью возвратно-поступательного герметичность, так как зазор между верхней движения нижняя из которых соединена с раллельными зубчатыми выступами треугольного сечения с равными боковыми вызывает локальные уплотнения под основанием индентора 20. кромками и основанием, равным 1,1 — 1,3 ширины межзубчатого расстояния, и разместруктуры массы, модуль быстрой эластичеустановлено так, что нижние выступы верхмедленную эластичность, деформируемость, . го диаметра колец, соединена с вертикальтекучесть, подвижность, пластичность по Во- ным нагрузочным устройством, а горизонтальное нагрузочное устройство в виде барабана соединено тросом с крюком верхней каретки, причем индикатор горисуммарную мощность деформации зонтальных перемещений выполнен в виде

Формула изобретения

Устройство для исследования реологи- 40 верхней кареткой, в на выходе — с устройстческих свойств керамйчеСких масс; включа- вом для-измерения горизонтального усилия ющее основание с устайовленными на нем смещения. датчика деформации и соединен на входе с исследуемую массу на 2 мм так, что отмечается на датчике 23. Получается местное уплотнение, показания датчика перемещения меняются. Зная величину груза для проникновения индентора на 2 мм в массу иссле- 5 дуемого образца, можно определить пластиной 19 и индентором 20 надежно защищен смазкой. Показания датчика 23 ме- 15 няются, когда груз, прикладываемый к площадке 22 вертикального груза, таков, что

Эксперимент считается оконченным. 20 когда. нижняя каретка 3 приходит.в соприкосновение с вертикальными стойками.

После математической обработки реограммы получаем; напряжение сдвига в любоймомент времени, коэффициент дислокации 25 ской деформации, модуль медленной эластической деформации, равновесный модуль, наибольшую предельную ньютоновскую вязкость, наибольшую пластическую вязкость, 30 прочность структуры, максвелловский период релаксации, период упругого последействия, ларовичу, мощность, затраченную на горизон- 35 тальную деформацию, мощность, затраченную на вертикальную деформацию и пластинами с параллельными зубьями по всей поверхности одной иэ сторон, индикатор горизонтальных перемещений пласти-. ны и горизонтальное нагрузочное устройством для измерения горизонтального усилия смещения, а в верхней каретке выполнено углубление, в котором жестко установлена круглая нижняя пластина с пащенным на ее наружном диаметре набором колец„каждое из которых выполнено с кольцевой канавкой по верхнему периметру соосно с нижним выступом кольца и него кольца входят в кольцевую канавку последующего .. нижнего кольца с воэможностью скольжения, верхняя круглая пластича с аналогично выполненными зубьями и коническим отверстием по центру с йаружным диаметром, большим наружно1755116

Составитель Ю,Митев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Е.Папп

Редактор Ю.Середа .

Производственно-издательский комбинат"Патент",г,Ужгород,уд. Гагарина,101

Заказ 2886 . Тираж..... Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5