Крутильный маятник

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик)972329ллетень4ия 17.11,82 Опубликовано 07.11.82.Дата опубликования опи ло делам нэвбретеннй крмтин 72) Авторы изобретения К тту ечишкин, В. Г. Ша г 1 А К71) Заявитель ТИЛЬНЫИ МАЯТНИК Изобретение относится к технике определения вязкоупругих свойств материалов методом крутильного маятника и может быть применено в химической, радиотехнической, машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности.5Известно 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 ляется крутильный маятник, содержаший упругий элемент, соединенный с инерционным элементом,демпфируюший узел и блок обработки информации. Упругий элемент выполнен в виде системы, состояшей из радиально намагниченного магнита и электромагнитов постоянного тока, сердечники которых расположены против полюсов радиально намагниченного магнита противоположными полюсами, при этом радиально намагничеиныи магнит подвешен на неупругой нити в точке. лежашей на оси последнего, совпадаюшей с осью нити, а к нижнему торцу магнита прикреплен ферромагнитный стержень с инерционным элементом, геометрические оси которых совпадают с осями магнита и нити. Демпфируюший узел ферромагнитного стержня выполнен в виде магнитного подшипника с электромагнитами переменного тока.Указанный упругий элемент практически представляет собой магнитную муфт с регулируемой магнитной связью, что практически позволяет проводить исследование любых образцов (волокон, пленок, полосок), вплоть до их вязкотекучего состоянияНедостатком известного устройства является относительно высокая рабочая низкая частота (до 1 О Гц), что не позволяет исследовать релаксационные процессы, например эластомеров, где необходимы более низкие рабочие частоты (до 106 - ОГц). Относительно высокая рабочая низкая частота известного устройства обусловлена тем, что ослабление магнитной связи в упругом элементе (что будет соответствовать тонкому торсиону) нельзя производить добесконечности, 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 фото- преобразователь, 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 элемен. том, ири этом оптическая шторка второго фотопреобразователя жестко соединена с осью редуктора,о 15 2 о 25 зо 35 45 5 О 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 подшип. иик 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 9.11 ротив полюсов радиально намагниченного магнита 1 находияся сердечники электромагнитов 10 постоянного тока, запитываемых постоянным напряжением. Электромагниты 10 жестко прикреплены к оси 11 редуктора 12 при помощи кронштейнов 13. Редуктор 12 приводится в движение реверсивным двигателем 14, реверсирование которого осуществляется переключателем, состоящим из контактов 15 и 16, и подвижной части (рычагом 17) прикрепленной к инерционному 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 и 13. Допускается и прямое крепление шторки 23 к оси 11 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 ф - 10 тГц) и ниже, что особенно важно для эластомеров, исследования которых при таких периодах деформирования практически не возможно проводить на сущест вующей аппаратуре.Формула изобретенияКрутильный маятник для определениявязкоупругих свойств материалов, содержащий упругий элемент, выголненный в972329 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 - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4виде 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 двигате. лем, 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 США4003247,кл. б 01 Х 3/32, 1978.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2799254/25, кл. б 01 Х 11/16, 1980 (прототип).