Устройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон

(19) (И 1 СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН 159 С 01 Н Ы.6 АНИЕ И Е ТЕЛ ЬСТ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ(56) 1. Патент США М 3277700,кл. 73-54, опублик. 1966.2. Авторское свидетельство СССМ 590646, кл. О 01 И 11/16, 19753. Авторское свидетельство СССР 562751, кл. 0 01 Н 11/16, 1973(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧРЕДЕЛЕНИ ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛЯН НЧХ ВОЛОКОН, содержацее колебатель ную систему, неподвижныйный зажимы .для креплениямого образца, систему вози регистрации колебаний,ч а ю щ е е с я тем, что, цповышения точности измерения, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одномплече которой расположена оптическая шторка регистрирующего Фотопреобразователя, а на другом, жесткозакрепленном по отношению к первому, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных. колебаний, причем регистрируюший фотопреобразователь и тяговыеэлектромагниты системы возбуждениякрутильных колебаний установленына подвижном диске,510 55 60 65 Изобретение относится к устройствам для определения вязкоупругиххарактеристик стеклянных волокони может быть использовано длянаучных исследований структурыэтих волокон.Известен записывающий торсионный маятник, состоящий из колебательной системы, куда составнойчастью входит исследуемый образецэластомера или другой массивныйобразец и система съема информации,Период колебаний колебательной системы определяется массой инерционного диска, закрепленного на колебательной системе 1,Однако недостаточная точностьизмерения вследствие наличия начального трения в механических узлах преобразования угла закручивания исследуемого образца в электрический сигнал не позволяет исследовать на этом маятнике стеклянныеволокна, толщина которых составляет 25 - 100 мк.Известно также устройство дляизмерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащеекрутильный маятник, включающийдля установки образца нижний иверхний зажимы и жестко соединенное с последним инерционное тело,магнитную подвеску, состоящую изэлектромагнита и регулятора токасистемы компенсации и продольныхусилий, содержащий элемент сравнения и, подключенный к нему задатчик напряжения и датчик обратнойсвязи, и средства возбуждения и регистрации колебаний. Нижни ". зажимустановлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен исполнительным механизмом этого перемещения 2 . 15 20 25 30 35 40 45 50 Недостатком устройства являетсянизкая точность измерения внутреннего трения и модуля сдвига стеклянных волокон, вызванная наличием жесткозакрепленного инерционного груза,который загрубляет всю колебательную систему. Кроме того, на точностьизмерения влияет невозможностьуглового перемещения систем возбуждения и регистрации колебаний стеклянного образца,.который скручивается в ходе эксперимента при изменении температуры в результате отжига на угол 360 о.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянныхволокон, содержащее колебательнуюсистему, неподвижный и подвижныйзажимы для крепления исследуемогообразца, систему возбуждения и. регистрации колебании 3,Недостатком устройства является пониженная точность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон.Указанная цель достигается тем, что в 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 одномплече 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 приводится в движение электродвигателем 12 со шкивом на валу 13. Сигнал с выхода фотопреобразователя подается на устройство 14 его обработки и на блок 15 автоматической подстройки нулевого уровня фотопреобразователя. 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 фотопреобразователя 4, входя в зазор этого преобразователя, меняет степень засветки фотопреобразователя, в щавая тем самым информацию о вязкоупругих характеристиках исследуемого образца 7 на устройство 14 обработки. При снятии на1062568,Сигнал с фото- преобразователя при угле вхождения шторки в зазор Аотопое" образователя, 1 Температура исследуемого волокна Т, ОС Изменение угла от температуры илиУход нулевого уровня,Ь = 0(о -О 1,град. Угол с вхождения оптической шторки в зазор фотопреобразователя или угол закрутки исследуемого стек лянного волокна, град. 350 тгЧ 348 тЧ 340 чъЧ 290 пъЧ 240 чьЧ 190 ьЧ2 чпЧ 0 тЧ 3 2,9 2,8 1,7 1,2 0,8 0,1 0 О 0,1 0,2 1,3 1,8 2,2 2,9 3 2050100 200 300 500 700 850 ФБ 11 ИИПИ Заказ 10208/43 Тираж 873 Подписное филиал ПЛП "Патент", г.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 фото- преобразователя 4 определяет нуле вой уровень этого фотопреобразователя относительно которого и происходит колебание подвижного зажима 8. В процессе температурного эксперимента стеклянное волокно в 20 результате отжига внутренних на- Рпряжений скручивается в ту или другую сторону, поворачивая тем самым подвижный зажим 8, а следовательно и меняя степень вхожде ния оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 и изменяя,. тем самым нулевой уровень и внося существенную погрешность в измерение вязкоупругих характеристик иссле- ЗО 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 фото- преобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний и установление регист-" рирующего 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, со) и возникновению погрешности измерений (см. таблицу).