Крутильный маятник

 

ОПИСДНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()972329 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву —— (22) Заявлено 25.05.81 (21) 3289451)18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 N 11)16

Геоударотвеииый комитет (53) УДК 532.Я7 (088.8) Опубликовано 07.11.82. Бюллетень №41

Дата опубликования описания 17.11.82

llo делам иэобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. А. Гречишкин, В. Г. Шата. и Л. A. Ква (71) Заявитель (54) КРУТИЛЬНЫИ МАЯТНИК

Изобретение относится к технике определения вязкоупругих свойств материалов методом крутильного маятника и может быть применено в химической, радиотехнической, машиностроительной, авиационной и дру ги х от р аслях п ром ы шле н но ст и.

Известно устройство для определения вязкоупругих свойств материала. Основным конструктивным элементом его является упругий элемент, выполненный в виде жесткого торсиона, к которому крепится исследуемый образец (1).

К недостаткам данного устройства можно отнести понижение точности измерений по причине потери упругих свойств торсиона с течением времени.

Наиболее близким к предлагаемому яв- 15 ляется крутильный маятник, содержащий упругий элемент, соединенный с инерционным элементом,демпфирующий узел и блок обработки информации. Упругий элемент выполнен в виде системы, состоящей из радиально намагниченного магнита и электромагнитов постоянного тока, сердечники которых расположены против полюсов радиально намагниченного магнита противоположными полюсами, при этом радиально намагниченный магнит подвешен на неупругой нити в точке. лежащей на оси последнего, совпадаю.цей с осью нити, а к нижнему торцу магнита прикреплен ферромагнитный стержень с инерционным элементом, геометрические оси которых совпадают с осями магнита и нити. Демпфирующий узел ферромагнитного стержня выполнен в виде магнитного подшипника с электромагнитами переменного тока.

Указанный упругий элемент практически представляет собой магнитную муфтi с рс гулируемой магнитной связью, что практически позволяет проводить исследование любых образцов (волокон, пленок, полосок), вплоть до их вязкотекучего состояния (" j

Недостатком известного устройства является относительно высокая рабочая низкая частота (до 10 Гц), что не позволяет исследовать релаксационные процессы, например эластомеров, где необходимы более низкие рабочие частоты (до 106 — !О Гц).

Относительно высокая рабочая низкая частота известного устройства обусловлена тем, что ослабление магнитной связи в упругом элементе (что будет соответствовать тонкому торсиону) нельзя производить до

972329

Формула изобретения бесконечности, так как упругая энергия, т. е величина противодействующего момента должна быть достаточной для создания режима свободных колебаний.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что крутильный маятник, содержащий упругий элемент, выполненный в виде радиально намагниченного магнита. а также электромагнитов постоянного тока с сердечниками и соединенный с инерционным элементом, демпфирующий узел и первый фотопреобразователь, снабжен реверсивным двигателем с редуктором, кронштейном, переключателем и вторым фотопреобразователем, причем ось реверсивного двигателя соединена с электромагнитом постоянного тока посредством кронштейна, переключатель связан с реверсивным двигателем, а его подвижная часть — с инерционным элементом, ири этом оптическая шторка второго фотопреобразователя жестко соединена с осью редуктора.

На чертеже показана конструкция предлагаемого крутильного маятника.

Крутильный маятник содержит радиально намагниченный магнит 1, к нижнему торцу которого прикреплен ферромагнитный стержень 2 с инерционным элементом

3. Стержень проходит через отверстия двух тороидальных электромагнитов, состоящих из сердечников 4 и катушек 5, образующих ортогональный магнитный подшипник переменного тока.

К нижнему концу стержня 2 прикреплен подвижный зажим 6 измеряемого образца 7, закрепленного нижним концом в неподвижный зажим 8. Система, состоящая из радиальногго намагниченного магнита 1, ферромагнитного стержня 2 и инерционного элемента 3, подвешена на неупругой пити 9.

11ротив полюсов радиально намагниченного ма : èòà 1 находияся сердечники электромагнитов 10 постоянного тока, запитываемых постоянным напряжением. Электромагниты 10 жестко прикреплены к оси 11 редуктора !2 при помощи кронштейнов 13.

Редуктор 12 приводится в движение реверсивным двигателем 14, реверсирование коTopot осуществляется переключателем, состоящим из контактов 15 и 16, и подвижной части (рычагом 17) прикрепленной к ииерционному элементу 3.

Крутильный маятник содержит также основной фотопреобразователь, включающий первый источник 18 света. Первый фотоириемник 19 и первую оптическую шторку 20 и дополнительный фотопреобразоватсль, содержащий второй источник 21 света. второй фотоприемник 22, и вторую оптическую шторку 23, жестко соединенную с осью редуктора 11 через кронштейны 24

to

2О

25 зо

5О и 13. Допускается и прямое крепление шторки 23 к оси ll редуктора 12. Центрирование оси редуктора производится при помощи подшипника 25. Данный крутильный маятник работает в двух режимах — режиме свободных колебаний и в режиме вынужденных колебаний от электродвигателя.

Работа устройства в режиме свободных колебаний происходит точно так же, как и в устройстве-прототипе. В даном режиме двигатель 14 не запитывается, а съем информации производится с основного фотопреобразователя (18 — 20) .

Работа крутильного маятника в режиме вынужденных колеба ний происходит следующим образом.

При подаче напряжения возбуждения на статорную обмотку реверсивного двигателя 14 он начинает вращаться в одну из сторон. Вращающий момент через редуктор

12 передается электромагнитом 10 и, благодаря наличию магнитной связи — радиально намагниченному магниту 1, стержню

2 и образцу 7. Выбором постоянного напряжения устанавливается оптимальная магнитная связь в зависимости от физического состояния образца 7 (стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее).

Начало колебаний регистрируется дополнительным фотоэлектрическим преобразователем (21, 22, 23) .

Через определенный промежуток времени, обусловленный физико-механическими характеристиками образца 7, начинает вращение радиально намагниченный магнит 1, стержень 2 и образец 7. Это фиксируется основным фотопреобразователем (18 — 20) .

При закрутке образца на определенный угол, заданный заранее расстояниями между контактами 15 и 16, подвижная часть

17 замыкает один из контактов и происходит реверсирование вращения двигателя !

4. а, следовательно, и магнита 1, стержня

2 и образца 7. О свойствах образца судят по сдвигу фаз между вращением электромагнитов 10 и магнита 1.

Таким образом, предлагаемый крутильный маятник выгодно отличается от устройства-прототипа, так как помимо работы в режиме свободных колебаний (до

10 Гц), он позволяет вести исследования и в режиме вынужденных колебаний (до

10 — l0 Гц) и ниже, что особенно важно для эластомеров, исследования которых при таких периодах деформирования практически не возможно проводить на существующей аппаратуре.

Крутильный маятник для определения вязкоупругих свойств материалов, содержащий упругий элемент, выголненный в

972329

Составитель В. Филатова

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор Г Огар

Заказ 8060 31 Тираж 887 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 виде радиально намагниченного магнита, а также электромагнитов постоянного тока с сердечниками и соединненный с инерционным элементом, демпфируюший узел и первый фотопреобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен реверсивным двигателем с редуктором, кронштейном, переключателем и вторым фотопреобразователем, причем ось реверсивного двигателя соединена с электромагнитом постоянного тока посредством кронштейна, переключатель связан с реверсивным двигателем, а его подвижная часть — с инерционным элементом, при этом оптическая шторка второго фотопреобразователя жестко соединена с осью редуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4003247, кл. G 01 N 3/32, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2799254/25, кл. G 01 N 11/16, 1980 (прототип).