Колебательная система крутильного маятника для определения вязкоупругих свойств материалов

Союз Советскмк Соцналистнческнк РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 290579 (21) 2773287/25-28с присоединением заявки йо,789701 С 01 й 3/32 Государственный комитет СССР по делЧЧм изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.А,Гречишкин и В.Г.ШаталовОпытно-конструкторское бюро специальногофизичесКОгЬприборостроения при Воронежском политехническрат;ВтнститутеФ(54) КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КРУТИЛЬНОГО МАЯТНИКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКО-УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик сред по измерению параметров колебаний колебательной системы (упругий элемент - инерцион ная деталь - измеряемый образец) и может быть применено в химической, нефтехимической, радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности для лабораторных ис следований физико-механических свойств веществ, а также для заводского экспресс-контроля качества продуктов при их выпуске и эксплуатации, 15Известна колебательная система крутильного маятника, содержащая станину, инерционную деталь, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой - с инер ционной деталью, центрирующий узел, выполненный в виде иглы, закрепленной в нижней части инерционной детали и неподвижного цилиндрического подшипника, образующего с иглой цен трирующую точку, препятствующую возникновению поперечных колебаний. Устранение колебаний балансирного типа осуществляется применением ,жесткого торсиона в случае обратного 30 2маятника или жестких образцов в случае прямого маятника 11.1 Недостаток Чистемы - невысокая точность измерений и надежность работы в случае применения тонкого упругого элемента или мягкого образца,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является колебательная система крутильного ма - ятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину, инерционный диск, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой - с инерцион,ным диском и центрирующий узел, который при упругом элементе любого диаметра позволяет устранить как поперечные колебания, так и колебания балансирного типа (обеспечивает ко" лебательной системе одну степень свободы). К верхней части инерцион" ного диска прикреплена перпендикуляр" но его плоскости полая цилиндрическая трубка, в верхнем торце которой имеется тонкое отверстие, через которое проходит упругий элемент в своей верхней части. Нижняя часть торсиона проходит через тонкое отверстие неподвижно расположенного цилиндра.Таким образом, нижнее отверстие предотвращает поперечные колебания колебательной системы, а верхнее колебания балансирного типа (.21 .Недостатком известного устройства,является недостаточно высокаяточность измерений, надежностьработы и сложность конструкции, которые обусловлены наличием двух точек опоры с подшипниками скольженияс большим трением (проволока-металл),а также применением громоздкого центрирующего узла без возможности регулировок, где необходимое центрирование осуществляется в основном прецизионностью изготовления деталей (салазки, структурный элемент и др).Цель изобретения. - повышение точности измерений, надежности работы и щупрощение конструкции,Поставленная цель достигается тем,что центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки,расположенные под углом 120 друг кОдругу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрическийкаркас, соединенный с инерционнымдиском, и три контактирующие с площадками керновые опоры, установленные на каркасе с возмокностью регулирования их длины и расположенияпо высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень,упругий элемент и цилиндрический 35каркас установлены соосно.На фиг.1 - конструкция колебательной системы крутильного маятника;на фиг.2 - неподвижный стержень центрирующего узла; на фиг.З - относи Отельное полокение стержня и опорпри отклонении стержня от вертикаль.ного положения на фиг.4 - средства,обеспечивающие регулировку длины ирасположения по высоте керновыхопор.Колебательная система крутильного 1 маятника содержит упругий элемент 1, один конец которого соединен со ста- щ ниной (на чертеже не показано) посредством зажима 2, а другой - посредством зажима 3 с инерционным диском 4.Центрирующий узел содержит неподвижный стержень 5, установленный с нижней стороны диска 4, по высоте которого выполнены три опорные площадки б, расположенные под углом 1200 друг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня 5, цилин дрический каркас 9, соединенный с диском 4, и керновые опоры 10-12, установленные на каркасе 9 с воэможностью регулирования их длины и расположения по высоте. 65 Оси керновых опор 10-12 перпендикулярны оси стержня 5, а стержень 5,упругий элемент 1 и каркас 9 установлены соосно, С каркасом 9 соединенарамка 13 подвижным захватом 14 дляиспытуемого образца 15, установленного в неподвижном захвате 16. В каркасе 9 выполнены пазы 17 для перемещения полозьев 18 и втулок 19, Полозья 18 и керновые опоры 10,11 и 12фиксируются винтами 20-21.Колебательная система крутильногомаятника работает следующим образом.После снятия дополнительного крутящего момента упругий элемент 1,инерционный диск 4, образец 15 совершают чисто крутильные колебания,т,е,имеют одну степень свободы, так какпаразитные колебания (поперечные ибалансирные) демпфируются центрирующим узлом, который представляет собой три подшипника качения с незначительными потерями из-за малой площади соприкосновения сферическихопор.На фиг,З показано,как осуществляется центрирование колебательной системы в случае отклонения оси стержня 5 или цилиндрического каркаса 9от вертикального положения. В первомслучае геометрическая ось стержня 5перпендикулярна геометрической осикерновой опоры 10, т.е. угол ос =90ои в точке С происходит перекатываниесферической части керновой опоры 10по спорной площадке б. Во второмслучае ось стержня 5 не перпендикулярна оси опоры 10, т.е. с Ф 90 о.В данном случае, если переместитькерновую опору 10 до соприкосновенияс опорной площадкой б в точке С, тов последней не будет режима перекатывания, и при колебаниях колебательной системы возникнут значительныепотери, так как конец керновой опоры10 будет описывать некоторый радиус,в пределах площадки б. Однако смещение керновой опоры 10 вниз нарасстояние Ь до соприкосновения сплощадкой б в точке С позволяет получить режим перекатывания с тойлишь разницей, что в этом перекатывании участвует теперь другая частьсферы керновой опоры 10.Регулировка длины и расположенияпо высбте керновых опор 10 производится средствами, показанными нафиг.4, где дан разрез споры 11, стержня 5 и цилиндрического каркаса 9плоскостью, перпендикулярной осистержня 5,Регулировка положения опоры 11 повысоте производится перемещениемвтулки 19 в пазах 17. Регулйровкадлины опоры 11 осуществляется ееперемещением во втулке 19.Применение предлагаемой колебатель. ной системы крутильного маятника позволяет повысить точность измерения, 789701надежность работы и упростить конст. рукцию маятникового устройства, по сравнению с аналогичными известными устройствами,Формула изобретенияКолебательная система крутильного маятника для определения вязко-упругих свойств материалов, содержащая станину, инерционный диск, упругий элемент, один конец которого соединен со станиной, а другой - с инерционным диском, и центрирующий узел, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений, надежности работы и упрощения конструкции, центрирующий узел содержит неподвижный стержень, по высоте которого выполнены три опорные площадки, расположенные под углом 120 фдруг к другу и проходящие через геометрическую ось стержня, цилиндрический каркас, соединенный с инерционным диском, и три контактирующие сплощадками керновые опоры, установленные на каркасе с возможностью регулирования их длины и расположенияпо высоте, оси керновых опор перпендикулярны оси стержня, а стержень,упругий элемент и цилиндрическийкаркас установлены соосно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР15 по заявке г 2631493/25,кл.б 01 й 11/1 б, 1978.2; Патент ОЖ 9 4003247,кл. 73-99, 1977 (прототип).За е иал ППП фПатент", г.ужгород, ул,Проектная,4 9022/35 ВНИИП по 113035, Тираж 1019 ПодпиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д,