Устройство для определения вязкоупругих свойств полимеров

(72) Авторы азобрете кое и технологическое бюро целлюлознония Ленинградский ордена Трудовогоологический институт им, Ленсоветаме ов У альского на чного це а АН С итепи ТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ ЙСТВ ПОЛИМЕРО 4) УСТРОЙ ИЯ ВЯЗКОУПР упруг таких напругламо дупь и др,Известно также устройство для определения вязкоупругих свойств попиме-ров, содержащее станину, рабочую камерус расположенным в ней измерительнымузпом типа конус-плоскость, привод,узел создания гидростатического давления,узел регулирования частоты крутильныхколебаний 2,Рабочая камера состоит нз врацающегося диска и неподвижного конуса,соединенного с торсионом. Диск приводится во вращение через редуктор, позволяющий плавно изменять скорости леформаций и копебаний и частоты. Измерение крутящих моментов осушествляетсяиндукционным методом с ломошью рычага, с которым соединял,г инпук 1 иипдедатчики, и связанного с нил торсионл,на который посажен ненолвижный конуг И, М, Беланович,В, В, Н. Красовский, А.иР,И Проектно-коиструкторс бумажного машииострое Красного Знамени,техи Отдел физики поли Изобретение относится к приборам для испытания полимерных материалов и может быть использовано дпя определения вязких и вязкоупругих свойств, таких как касательные и нормальные напряжения, времена релаксации, тангенс угла механических потерь, динамический модуль и др. Кроме того, конструкция прибора позволяет исследовать свойства попимеров в процессе отверждения.Известен прибор дпя определения вязких и упругих характеристик материалов по методу постоянных скоростей деформаций и методу колебаний, содержащий второй диск, вращающийся с отличной от первого скоростью в противоположном направлении, и чувствительный элемент, выполненный в виде двух сопряженных основаниями конусов и рас положенный между дисками соосно с В ними Щ .Недостатком известного прибора яв ляется невозможность произвести определение всего комплекса вязких и вязкоик свойств полимерных материалов,как касательные и нормальныежения, времена релаксации, тангенсмеханических потерь, динамический.кулисы 9,40 Исследуемый материал помешаетсяв рабочую камеру 5 в зазор между плос ким диском 6 и конусом 10. Камера5 закрывается, после чего в ней пневматически, а затем с помощью отдельного механического привода (на чертеже не показан) создается требуемое гидро- статистическое давление, Величина дав 3 714рабочей камеры реогониометра. Измерение нормальных напряжений производитсякомпенсационным методом с "помощьюсервомеханизма, который через микрометрический винт связан с электродвигателем. При передаче нормального усилия на электродвигатель сервомеханизмаподается напряжение, и микрометрический винт приводится во вращение до. тех пор, пока не будет компенсировановзаимное радиальное усилие. Приборпозволяет производить измерения пометоду колебаний с частотами от 25-5до 2,5 10 Гц. Пределы измерений скорости деформации от 10до 10 с -1.К недостаткам прибора следует отнести невозможность регулирования амплитуды крутильных колебаний, что не нозволяет исследовать полимерные материалыв процессе их отверждения из-за недостаточной чувствительности схемы изме. рения при малой вязкости материалов" и разрушения их структуры при врашениидиска с увеличением вязкости, а такженевозможность создания в рабочей камеререгулируемого высокого гидравлическогодавления для предотвращения проскальзывания, которое существенно искажаетрезультаты испытаний. Кроме того, конструкция прибора не предусматриваетопределение таких важных характеристиккак тангенс угла механических потерьи динамический модуль,Цель предлагаемого изобретения -расширение диапазона скоростей деформаций и частот крутильных колебаний.Для этого устройство дополнительноснабжено узлом регулирования амплитудыкрутильных колебаний, а в рабочей камере под измерительным узлом установленысмемные упругие диафрагмы, а такжеза счет того, что узел регулированияамплитуды крутильных колебаний выполнен в виде втулки, установленной с эксцентриситетом на эксцентриковом валупривода кулисы, соединенной с валомизмерительного узла,Наличие узла регулирования амплитудыкрутильных колебаний позволяет повыситьчувствительность прибора при малой вяз-кости материалов и устранить разрушениеих структуры вследсгвие"врашейия дискас увеличением вязкости, Применениесменных упругих диафрагм позволяет установить требуемую величину гидростатического давления в рабочей камере в зависимости от вида материала и характерадеформирования и тем самым устранить 5 1 в 15 20 25 ЗО З проскальзывание исследуемого материала по рабочим поверхностям, Кроме того, прибор предусматривает фиксацию сдвига фаз между деформацией и нагрузкой, что позволяет находить тангенс угла механических потерь и динамический модуль.На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема одного из вариантов узла регулирования амплитуды крутильных колебаний.Устройство состоит из станины 1, на которой крепятся две колонны 2.На станине 1 также установлен редуктор 3, связанный с электродвигателем (на чертеже не показан). На колоннах 2 расположена опорная плита 4, на которой установлена рабочая камера 5. Нижний вращающийся диск 6 посредством муфты 7 связан с валом 8 редуктора 3. Для работыв режиме динамических нагружений служит кулиса 9, передающая крутильные колебания на нижний диск 6 при соответствующем включении муфты 7, Конус 10 соединен с тензометрической трубой 11 и через упор 12 - с узлом 13 измерения нормальных напряжений. Для обеспечения в рабочей камере 5 необходимого гидростатического давления служат установленные под врашающимся диском 6 сменные упругие диафрагмы 14, Для фиксации перемещений кулисы 9 на плите 4 установлен датчик 15, Основными деталями узла регулирования амплитуды крутильных колебаний (фиг. 2) служат втулка 16, установленная с эксцентриситетом на эксцентриковом валу 17 привода Устройство работает следующим образом. пения может варьироваться, что достигается использованием упругих сменныхдиафрагм 14,В режиме стационарных измеренийвращение от электродвигателя передается через редуктор 3 и муфту 7 на диск6.Для измерения крутящего момента,действуещего на конус 10 рабочейФормула и э о б р е т е н и я1. Устройство аля опреаеления вязкоупругих свойств полимеров, соцержа щев станину, рабочую камеру с расположенным в ней измерительным узлом типа конус-плоскость, привод,узел ссоаания гицростатнческого давления, узел регулирования частоты кру тильных колебаний, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона скоростей деформациии частот крутильных- колебаний, оно до- полнительно снабжено узлом регулирования амплитуды крутильных колебаний, а в рабочей камере поа измерительным узлом установлены сменные упруние диафрагмы.2. Устройство по п. 1, о т л нЗо ч а в щ е е с я тем, что узел регулирования амплитуды крутильныхколебаний выполнен в вице втулки, установленной с эксцентрнситетом наэксцентриковом валу привоаа кулисы, З 5 соединенной с валом измерительногоузла. Источники информации,принятые вь внимание при экспертизе 1. Авторское свиаетепьство СССР 4 О М 306396, кл. 6 01 й 11/14, 1969. 2. Белкин И. М . и ар, Ротаииоиные приборы, М., "Машиностроение,1968, с, 228-22971 камеры 5 служит тензометрическая труба 11. Осевые усилия, действующие на конус 10, передаются через упор 12 в . узел 13 измерения нормальных напряжений.В режиме динамических измерений вращение от электродвигателя через редуктор 3 передается на кулису 9, последняя сообщает диску 6 колебательное движение с заданной амплитудой и, частотой. Регулирование амплитуды крутильных колебаний обеспечивается, например, установкой на зкспентриковом валу 17 привода.кулисы 9 втулки 16 с эксиеитриситетом, Регулировка осу-ществляется поворотом втулки 16 вокруг своей оси, что дает воэможность плавно изменять амплитуду от нуля (эксдентриситет отсутствует) до требуемой величины. Частота крутильных колебаний диска 6 изменяется в пределах от 3600 до 18 10 Гп, Однобвременная регистрация величины датчика вращающего момента тенэометрической трубы 11 и показаний датчика 15мперемещеяйв кулисы 9 позволяет определить сдвиг фаэ между деформацией и нагрузкой, и, в конечном итоге,установить тангенс угла механических потерь и составляющие динамическом модуля исследуемого материала.Предлагаемое устройство обла дает более широким диапазоном скоростей сдвига, частот крутильных колебаний и вязкости исследуемых материалов, Создание в рабочей камере регулируемого гидростатического давления позволяет избежать проскальзывание материалов, которое существенно искажает результаты испытаний, Благодаря этому устройство позволяет исследовать нолимернйе материалы .в процессе их отверждения с использованием измененной амплитуды42376колебаний и определять комплекс свойствполимеров, в том числе тангенс угламеханических потерь и составляющие динамического модуля.5 Использование устройства аля определения вязкоупругих свойств полимеровпозволяет быстро и точно выбрать необходимый режим процесса полнмеризациии тем самым качество изделий из полио мерных материалов.еда 92 4 ПП "Патент), г. Ужгород, ул. Про тна 38 Тираж 10 19 ЦНИИПИ Государственного до делам изобретени 113035,Москва, ЖПодписное комитета ССС и открытий Раушская наб,