Устройство для определения реологических свойств материала

(5)5 6 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ В 4 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт горного дела СО АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯРЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА 2(57) Использование: для испытания вязких, пластинчатых, вязкоупругих, сыпучих, смесей сыпучих с жидкими и другим материалов, имеющих сложную реологию, Сущность: устройство содержит основание 2, первую 3 и вторую 4 сбойки, оболочку 5 для материала 1, первую 6 и вторую 7 крышки, стержни 8, нагружающий диск 9, привод 10 с валом 11, датчик напряжений 12, измерительную аппаратуру 13, шаровую опору 14, шарнирный подшипник 15, гибкую связь 16, третью стойку 17 и шайбу 18. 2 ил.сти. 20),40 45 50 Изобретение относится к способам исследования свойств текучих сред и предназначено для использования при испытаниях вязках, пластичных, вязкоупругих, сыпучих материалов и смесей сыпучих и жидких сред,Известно устройство для автоматического определения модуля упругости и коэффициента вязкости материала при помощи эксцентрично вращающегося диска.Устройство имеет два параллельных плоских диска, оси вращения которых смещены одна относительно другой для создания в материале напряжения, При вращении одного иэ дисков в исследуемом материале возникает сдвиговая деформация с поворотом главных осей тензора деформаций. Это устройство реализует нагружение материала, помещенного между дисками, атом случае, когда материал обладает адгезией, т.е. свойством прилипания к поверхностям дисков. Однако, если материал относится, например, к группе хорошо сыпучих, возникнет проскальзывание частиц материала по поверхности дисков, Вследствие этого деформации не будут передаваться вглубь образца. К числу недостатков следует отнести также и то, что в данном устройстве сдвиг обеспечивается за счет вращения образца, что приводит к появлению центробежных сил, которые при больших скоростях оказывают существенное влияние на однородность распределения напряжений и, следовательно, на измеряемые параметры.Из известных технических решений ближайшим к изобретению является устройство для определения реологических свойств материала, содержащее основание, две стойки, установленные на основании, упругодеформируемую оболочку в виде полого цилиндра для размещения материала, две параллельные крышки, распложенные на торцах оболочки, шарнирно связанные с крышками стержни, параллельные друг другу и касающееся внешней стороны цилиндрической поверхности оболочки, нагружающий диск, параллельный крышкам, привод вращения с выходным валом, на котором закреплен нагружающий диск, датчик напряжений и измерительную аппаратуру,Недостаток этого устройства связан с тем, что при больших скоростях нагружения центробежные силы различны в различных горизонтальных сечениях образца: на нижнем сечении их нет, наверхнем - они имеют максимальное значение, Это приводит к появлению градиента напряжений по высоте и, как следствие, к появлению вторичных течений, которые искажают основное сдвиговое течение и влияют на точность всех измерений.Цель изобретения - повышение точности. Сущность изобретения заключается втом, что устройство, содержащее основание, упругодеформируемую оболочку, две крышки, стержни, нагружающий диск, привод вращения с валом, датчик и измерительную аппаратуру, дополнительно содержит шаровую опору, шарнирный подшипник, гибкую связь, причем нагрузочный диск закреплен под углом к валу.На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - зависимость среднего сдвигающего напряжения от угловой скороУстройство для определения реологических свойств материала 1, содержащее основание 2, первую 3 и вторую 4 стойки, оболочку 5 из упругодеформируемого материала в виде полого цилиндра, первую 6 и вторую 7 крышки, стержни 8, шарнирно связанные с крышками, нагружающий диск 9, привод 10 с выходным валом 11, датчик напряжений 12 и измерительную аппаратуру 13. Устройство дополнительно содержит шаровую опору 14, шарнирный подшипник 15, гибкую связь 16, третью стойку 17 и шайбу 18, причем нагрузочный диск закреплен под углом к выходному валу, а выходной вал привода соосен шаровой опоре, На фигуре 2 обозначена зависимость (кривая 19) среднего сдвигающего напряжения от угловой скорости для изобретения и для прототипа (кривая Устройство работает следующим образом,Включают привод 10. Через выходной вал 11 нагружающий диск 9 приводится во вращение и скользит по шайбе 18. Вращение второй крышки 7 и оболочки 5 предотвращается с помощью гибкой связи 16, Поскольку нагружающий диск 9 закреплен на выходном валу 11 под углом, вторая крышка 7 начинает совершать колебательное движение, Это же движение через стержни 8 передается на первую крышку 6 датчик напряжений 12 расположен непосредственно в исследуемом материале, Измерительная аппаратура вычисляет вязкость материала ао соотношению р = дт(ч)бч, где ч - скорость нагружения, г- среднее сдвигающее напряжение. На фиг. 2 представлена за висимость среднего сдвигающего напряжения от угловой1778626 05О Составитель И. Павленкоедактор Т. Купрякова Техред М.Моргентал Корректо нчак аз 4187 ВНИИПИ Тираж .Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при. ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 скорости и) вращения нагружающего диска (кривая 19). Данная зависимость имеет большую линейность по сравнению с ближайшим известным техническим решением (кривая 20) за счет этого обеспечивается большая точность измерений.Формула изобретения Устройство для определения реологических свойств материала, содержащее основание, две стойки, установленные на основании, упругодеформируемую оболочку в виде полого цилиндра для размещения материала, две параллельные крышки, расположенные на торцах оболочки, шарнирно связанные с крышками стержни, параллельные друг другу и касающиеся внешней стороны цилиндрической поверхности оболочки, нагружающий диск. пэрэллельный крышкам, привод вращения с выходным валом, на котором закреплен нагружающий диск, датчик напряжений и 5 измерительную аппаратуру, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит шаровую опору, установленную между первой стойкой и первой крышкой, шарнирный под шипник, установленный между выходнымвалом привода и второй крышкой, и гибкую связь, соединяющую второй диск со второй стенкой, причем нагружающий диск закреплен под углом к выходному валу и располо жен вплотную к второй крышке, а выходнойвал привода размещен на второй стойке соосно с шаровой опорой,