Конический пластомер — SU 1141309 (original) (raw)
(1)СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 0 а 1) С 01 Н 11 10 у1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ ГОсудАРстВенный кОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт коллоидной химии и химии воды им; А.В. Думанского(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 170732, кл. С 01 Я 11/10, 1963.2. Авторское свидетельство СССР9748190,кл.С 01 Я 11/10,1980 (прототип).(54)(57) КОНИЧЕСКИЙ ПЛАСТОМЕР, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для исследуемого образца, установленную сооснос ним, устройство для наложения деФормаций, соединенное с датчикомперемещений и программным задатчиком,систему регистрации, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния 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 в ,заслонкой элемента типа соплозаслонка, соп-ло которого укреплено на стойке, а система обратной связи связана с силокомпенсирующим рычагом посредством шарнирно соединенного со стойкой рычага, оснащенного подвижной опорой.1141Изобретение относится к физико-химической механике дисперсных и композиционных материалов и может быть использовано при исследовании структурно-механических характеристик упруго" йластично-вязких материалов, в част. ности при изучении глинистых суспен- . зий, смазок, вяжущих на стадии коагуляционного структурообразования, мазевых основ, линейных композиций,таило О нажных растворов, шликеров, угольных шламов, гидросуспензий мелкоизмельченных рудных и нерудных концентратов и т. п.1Известно устройство для определе , ния реологических параметров дисперсных сред, содержащее основание, стойку с механически запираемым блоком, через который переброшена нить с горизонтальной .меткой, кювету для испы О 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 по мощью противовесов устанавливают величину постоянной силы, действующей на конус, нацеливают отсчетный микроскоп на метку и отпирают блок. Под действием силы тяжести индентор с пе-ЗО 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, искажающих результаты измерений Р , Кроме того, глубина погружения внедряемого тела в момент его "остановки" факти О чески увеличива.тся со временем, т.е., равновесие является лишь кажущимся, а поскольку предельное напряжение сдвига обратно пропорционально Ь ,2 , это сильно снижает точность измерений, 5Наиболее близким к изобретению является конический пластомер, содержащий основание и вертикально укрепленную на нем стойку, индентор, укрепленный на стойке, кювету для иссле О дуемого образца, установленную соосно с ним, устройство для наложения да" формаций, соединенное с датчиком перемещений и программным задатчиком, систему регистрации 123.Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, в частности, малопрочных материалов,309а 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 РЬъф так как конический индентор силоизмерительного узла, должны быть достаточно прочными (недеформируемыми) и их масса не может быть снижена более, чем до нескольких десятков граммовю а это определяет выбор минимально допустимой жесткости и связанной сней чувствительности упругого элемента.Автоматииеская 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 редукторовимеханических передач обуславливаетлюфты в механической части электропривода и, наряду с необходимостью реверсирования двигателя, снижает точность наложения деформаций на исследуемый материал.Цель изобретения - повышение точности измерений малопрочных структурпутем исключения влияния упругихэлементов.Поставленная цель достигается тем,что конический пластомер, содержащийоснование и вертикально укрепленнуюна нем стойку, индентор, укрепленныйна стойке, кювету для исследуемогопластины (заслонки) 18, перпендикулярно к которой установлено укрепленное на стойке сопло 19. С Т-образньи рычагом 14 через подвижную опору 20 взаимодействует шарнирно укрепленный на стойке Г-образный рычаг 21, горизонтальный конец которого подается отвхода 23, общего для силокомпенсиру-ющей и силоизмерительной цепей, Емкость 22 обратной связи соединенас измерительными 24, 25 и регистрирующими 26, 27 приборами, а черездроссель 28 " с соплом 19. Конический пластомер работает следующим образом.Поверхность испытуемого материала пневмоприводом подводится к концу индентора. При помощи пневматического программного эадагчика 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 воздействиев виде давления воздуха, которое подается в нижнюю часть корпуса 6 подмембрану 5, которая через шток 3 икюветный столик 2 подает испытуемуюмассу в кювете 1 на конический индентор 12. Возникающее в процесседеформации исследуемого материала вертикальное осевое усилие ликвидирует рабочий зазор (20 х 10 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, развиваемыхкак при деформировании исследуемогоматериала 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 4образца, установленную соосно с ним,устройство для наложения деформаций,соединенное с датчиком перемещенийи программным эадатчиком, системурегистрации, снабжен силокомпенсирующим уэлом, связанным с системойрегистрации системой обратной связи,при этом силокомпенсирующий узелвыполнен в виде подвижного силопередающего Т-образного рычага,установ Оленного на площадке для приспособлений с укрепленными на его горизонтальном плече индентором и на вертикаль".ном - заслонкой элемента типа соплозаслонка, сопло которого укреплено 15на стойке, а система обратной связис снлокомпенсирующим рычагом посред-.ством шарнирно соединенного со стойкой рычага, оснащенного подвижнойопорой. 20Такое выполнение устройства позволяет обеспечить кваэинеподвижностьиндентора. При этом как по мере подъема столика, т;е. в процессе внедрения квазинеподвижного индентора в ис-Ипытуемую массу, так и в процессе релаксации напряжений в ней после прекращения подъема кюветы происходятнепрерывная компенсация, измерениеи регистрация действующих вертикальных осевых усилий, определяемыхструктурно-механическими параметрамиматериала.На чертеже изображено предлагаемоеустройство.35Конический пластомер состоит изкюветы 1 с исследуемым материалом,помещенной на кюветный столик 2, закрепленный на штоке 3, размещенном внаправляющих 4. Шток 3 соединен с 40мембраной 5, установленной в корпусе6 и подпружиненной возвратной пружи-ной 7. Вход 8 пневмопривода соединенс выходом пневматического пропорционально-интегрального регулятора 9,один вход которого соединен с пневматическим программным задатчиком10, а другой - с пневматическим датчиком 11 перемещений. Индентор 12 при .помощи штока 13 прикреплен к горизонтальному плечу Т-образного рычага;14,поворачивающегося относительно оси15 вращения, установленной на горизонтальной площадке 16 стойки 17. Торецвертикального плеча Т-образного рычага 14 выполнен в виде плоской1141309 Составитель В.АгТехред О.Неце в ктор С.Черн тор А.Щишкина 7/31 ко но откршская Патент", г.ужгород, ул.Проектнав,Тираж 897ВНИИПИ Государственпо делам изобретени13035, Иосква, Ж,Подписнота СССРийаб., д, 4/5