Устройство для определения физико-механических свойств порошковых материалов

СО 1 ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСОУБЛИН 4(51) С О 1 И 3/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬ АВТОРС(56) 1. Зимон А.Д., Андрианов Е.И. Аутогезия сыпучих материалов. М., Металлургия, 1978, с. 35. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее цилиндрический стакан с рифленым днищем и установленный в нем соосно рабочий орган, зазор между которыми предназначен для заполнения испытуе 801 5905 А мым материалом, привод вращениярабочего органа и приспособлениедля сжатия материала, выполненноев виде кольцевого поршня, установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности определения напряженногосостояния и угла внутреннего тренияпорошкового материала, оио снабженодвумя полыми цилиндрами одинаковогонаружного диаметра, установленныминеподвижно в стакане соосно одиннад другим с зазором между ними,в которым размещен рабочий орган.1155905 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью определения коэффициента внешнего трения, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого близок к внутреннему диаметру стакана, а верхняя плоская торцовая поверхность полирована.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью определения нормального напряжения в направлении, перпендикулярном напряжению сжатия материала, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров, а боковая Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования прочностных свойств тонкодисперсных материалов, используемых в химической и строительной промышленности, порошковой металлургии и т.д.Известно устройство для определения физико-механических свойств порошковых материалов, содержащее цилиндрический стакан с рифленым днищем и установленный в нем соосно рабочий орган, выполненный в виде цилиндра с рифлениями на поверхности вдоль его образующей, зазор между которыми предназначен. для заполнения испытуемым материалом, привод вращения рабочего органа и приспособление для сжатия материала, выполненное в виде кольцевого поршня, установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом Г 13,.Недостатком этого устройства является то, что ввиду особенности конструкции и расположения рабочего органа оно не позволяет установить величину нормального напряжения, перпендикулярного напряжению сжатия материала, и зависимость между нормальным и касательным напряжением, лежащим в этой площадке, и в итоге, определить с достаточной точностью угол внутреннего трения порошкового материала. цилиндрическая поверхность полирована,4, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью определения касательного напряжения, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр .которого равен наружному диаметру полых цилиндров, а боковая цилиндрическая поверхность имеет продольные рифления.5. Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что диски выполнены из одного материала, а их полированные и рифленая поверхности имеют одинаковую шероховатость. Цель изобретения - повышение точности определения напряженного состояния и угла внутреннего трения порошкового материала, определение нор 5 мального напряжения в направлении,перпендикулярном напряжению сжатияматериала, определение касательного напряжения, определение коэффициента внешнего трения,Указанная цель достигается тем,что устройство для определения физико-механических свойств порошковыхматериалов, содержащее цилиндрический.стакан с рифленым днищем и уста 15 новленный в нем рабочий орган, зазор между которыми предназначендля заполнения испытуемым материалом,привод вращения рабочего органа иприспособление для сжатия материала,20 выполненное в виде кольцевого поршня,установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом, снабженодвумя полыми цилиндрами одинаковогонаружного диаметра, установленными25 ,неподвижно в стакане соосно одиннад другим с зазором между ними,в котором размещен рабочий орган.При этом. рабочий орг; н выполненв виде диска, диаметр которого блиЗО зок к внутреннему диаметру стакана,а верхняя плоская торцовая поверхность полирована. Кроме того, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого45 Зная величину крутящего момента Мр и учитывая, что коэффициент трения материала о боковую цилиндрическую полированную поверхность 55 10 второго диска 9 с диаметром йтакже равен 4 , определяют величину нормального напряжения 6 перпендикулярного напряжению б 3 11559. равен наружному диаметру полых ци -линдров, а боковая цилиндрическаяповерхность полнрована.Рабочий орган выполнен в видедиска, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров,а боковая цилиндрическая поверхностьимеет продольные рифления.Кроме того, диски выполнены изодного материала, а их полированные 1 Ои рифленая поверхности имеют одинаковую шероховатость.На чертеже.приведена схема устройства,Устройство для определения физико"механических свойств порошковыхматериалов содержит цилиндрическийстакан 1 с рифленым днищем 2, дваполых цилиндра 3 и 4 с одинаковыминаружными диаметрами, установленныев стакане 1 соосно один над другимс зазором между ними, причем цилиндр3 неподвижно закреплен на днище 2стакана 1, а цилиндр 4 с помощьюрадиальных пластин 5 неподвижнокрепится в пазах на открытом торцестакана 1, приспособление для сжатия материала, выполненное в видекольцевого поршня 6, и рабочий орган в виде диска 7 (показан пунк тиром), диаметр которого близок30к внутреннему диаметру стакана 1,аверхняя плоская торцовая поверхность 8 полирована, либо в виде диска 9, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров3 и 4, а боковая цилиндрическаяповерхность 10 полирована, либо ввиде такого же диска, у которого боковая цилиндрическая поверхность10 имеет продольные рнфления. Рабочий органрасположен в зазоре между цилиндрами 3 и 4 и валом 11 исоединен с приводом вращения (непоказан),Устройство работает следующим образом.Устанавливают рабочий органв виде диска 7 так, что его полированная поверхность 8 находится сверху, 56 и закрепляют на валу 11 привода вра щения. На полированную поверхность 8 ,в зазор между стаканом 1 н верхним полым щяшндром 4 засыпают порошковый материал. Сжимают материал с помощью кольцевого поршня 6 до за. данного давления и выдерживают в течение 10 мюи. После этого включают . 05 4привод вала 11, осуществляют сдвиг диска 7 относительно неподвижного порошкового материала. Прибор (не показан) регистрирует величину крутящего.момента Мр , при котором происходит сдвиг.После этого устройство освобождают от испытуемого материала. Диск 7 заменяют диском 9, у которого боковая цилиндрическая поверхность 10 полирована. Снова засыпают порошковый материал . Сжимают его, как и прежде до того же заданного давления и опять выдерживают в течение 10 мин, Включают привод вала 11 и осуществляют сдвиг диска 9 относительно неподвижного порошкового материала, регистрируя величину крутящего момента Мкрг , при котором происходит сдвиг.После этого устроиство вновь освобождают от испытуемого материала, Заменяют диск 9 на такой же, у которого боковая цилиндрическая поверхность 10 имеет продольные риф- . ления. Далее все действия повторяются, как и в предыдущем случае. При этом осуществляют сдвиг материала и регистрируют величину крутящего момента Ммз , при котором происходит сдвиг порошкового материала. Зная величину крутящего момента Мр, при котором происходит сдвиг верхней плоской полированной поверх-. ности диска относительно порошкового материала, а также величины диаметра 0 диска 7, который близок по размеру к внутреннему диаметру стакана 1, и диаметра д полых цилиндров 3 и 4, определяют коэффициент внешнего трения материала о поверхность диска по формуле12 Мр 1и - р ( 1)/где г - коэффициент внешнего трения,б - напряжение сжатия порошкового материала в направлении перемещения кольцевого поршня.(2)3 1 О Составитель Ю.ВиноградовРедактор И.Касарда Техред М,Надь Корректор М.Максимишинец Заказ 3131/38 Тираж 897 ПодписноеВНЦИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 где и - ВысоТа боковой цилиндрической поверхности диска 9.Зная величину крутящего момента Мерз., при котором происходит сдвиг порошкового материала по площадке с соответствующим и теперь известным напряжением 3 , определяют величину касательного напряжения кт ю соответствующего сдвигу материала, по формуле12 М кръ."ка уд а,Таким образом, в результате последовательных испытаний поуошкового материала на сдвиг получаютлдостоверные параметры бх, Ьч ир4напряженного состояния порошковогоматериала. Они позволяют построитькруг напряжений Мора, линию пределатекучести и с высокой точностьюопределить угол внутреннего тренияпорошкового материала. Предлагаемое изобретение позволяет с высокой точностью определять напряженное состояние различных тонкодисперсных материалов и их предельные физико-механические свойства, которые необходимо знать при расчете и проектировании машин и агрегатов по хранению, транспортировке и обработке порошковых материалов.