Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов

О П И С А Н И Е 945 Э 42ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскикСоциалистическихРеслублик(22) Заявлено 01.12,80 (21) 3009416/25-28 (51) Я, Кп.3 О 01 Й 3/32 с присоединением заявки3 Ъеудврстмниый комитет СССР по делам нэабретений н открытнй(53) УД К 620.178. .32:539.67 (088,8) Опубликовано 23,07.82. Бюллетень 27 Дата опубликования описания 23.07.82Г, П, Яковпев и Н, Н. Владимирова Урапьский ордена Трудового Красного Знамени;госудьуственньтйуниверситет им. А. М. Горькогоа(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ И МОДУЛЯ СДВИГА МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к исспедованию вязкоупругих свойств матернал, а именно к устройствам дпя измерения низкочастотного внутреннего трения и модуля сдвига различных материапов.Известно устройство дпя измерения внутреннего трения и модупя сдвига материапов, содержащее крутипьный маятник, включающий нижний и верхний зажимы дпя установки образца и жестко соединенное с верхним зажимом инерционное тепо, магнитную подвеску, состоящую иэ электромагнита и регупятора тока, компенсатор осевых деформаций, содержащий эпемент сравнения, и подкпюченные к нему эадатчик напряжения, датчик обратной связи, причем эпемент сравнения подкнючен к механизму вертикального перемещения нижнего захвата 11.Недостатками этого устройства явпя ются напичие поперечных колебаний си, стемы, что снижает точность испытаний, а также то, что использовать такой компенсатор осевых деформаций образца воз 2можно топько в крутипьных маятниках смагнитной подвеской, которые не имеют .широкого распространения,Наиболее бпиэким по технической сушности и достигаемому результату к пред"пагаемому явпяется устройство дпя измерения внутреннего трения и модупя сдвига материалов, содержащее неподвижный нижний захват дпя креппения исспедуемого образца, копебатепьную систему,включающую верхний захват дпя крепления исспедуемого образца, связанную сверхним захватом траверсу с инерционным грузом, шарнирно закреппенный настанине уравновешивающий рычаг, верттткапьную рамку, эакреппенную нв верх-нем захвате так, что ее ось симметриисовпадает с осью захвата, две нити, одни концы которых закреппены на противопопожных сторонах рамки по ее вертикапьной оси симметрии, пружину, один конец которой скреппен со свободным концом нижней нити, а другой- суравновешиваюшим рычагом, допопнитепьный рычаг, од 3 9457ним своим концом шарнирно закрепленный на станине, а другим соединенный снижним концом пружины, возбудитель крутильных колебаний образца и средства регистрации этих колебаний 2 ,5Недостатком известного устройстваявляются погрешности и ненадежность результатов измерений, возникающие от дополнительного нагружения образца усилиями растяжения-сжатия, которые, в свою 1 Оочередь, возникают в результате изменения длины образца, например от нагрева.Е 1 ель изобретения - повышение точности и надежности измерений путем устранения напряжений растения-сжатия в исследуемом образце,Поставленная цепь достигается тем,;что известное устройство снабжено компенсатором осевых деформаций образца,включающим жесткий элемент, соединенный с пружиной и верхней нитью, дополни.тельную пружину, связанную с уравновешивающим рычагом и жестким элементом,упругий стержень один конец которогошарнирно соединен с уравновешивающим д 5рычагом, а другой связан с жестким элементом, нормально разомкнутые контакты,установленные на уравновешивающемрычагеразмещенный между ними контакт,установленный на упругом стержне, ревер- ЗОсивный двигатель, в цепь управления ко "торого вкшочены упомянутые контакты, изакрепленную на валу двигателя гибкуюнить, соединяющую его с уравновешивающим рычагом.35На фиг, 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - компенсатор осевыхдеформаций образца,Устройство содержит неподвижный нижний захват 1 для крепления исследуемого 4 побразца 2, колебательную систему, включающую верхний захват 3, связанную сверхним захватом 3 траверсу 4 с инерционным грузом 5, шарнирно закрепленный на станине 6 уравновешивающий рычаг 7, вертикальную раму 8, закрепленную на верхнем захвате 3 так, что ееось симметрии совпадает с соью захвата3, верхнюю и нижнюю нити 9 и 10 соответственно, одни концы которых закреп 50лены на противоположных сторонах рамки8 по ее вертикальной оси симметрии, пру.,нану 1 1, один конец которой скрепленсо свободным концом нижней нити 10,а другой с уравновешивающим рычагом7, дополнительный рычаг 12, одним своим концом шарнирно закрепленный на станине 6, а другим соединенный с нижнимконцом пружины 11,42 4Кроме того, устройство содержит возбудитель крутильных колебаний образца,средства регистрации этих колебаний(не показаны) и компенсатор осевых деформаций образца 2, включающий жесткийэлемент 13, соединенный с пружиной 11и верхней нитью 9, дополнительную пружину 14, связанную с уравновешивающимрычагом 7 и жестким элементом 13,упругий стержень 15, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивающим рычагом 7, а другой связан с жест/ким элементом 13, нормально разомкнутые контакты 16 и 17, установленные науравновешивающем рычаге 7, размещенный между ними контакт 18, установленный на упругом стержне 15, реверсивныйдвигатель 1 9, в цепь управления которого включены упомянутые контакты 1618, и закрепленную на валу двигателя19 гибкую нить 20, соединяющую его суравновешивающим рычагом 7,Для устранения затухания механических колебаний при трении о воздух и коррозии образца при термообработке весьмаятник помещен в герметичный вакуумированный корпус (не показан), которыйв то же время играет роль станины 6.Уравновешивающий рычаг 7 через сильфон21 выходит из корпуса устройства.Устройство работает следующим образом.При удлинении по какой-либо причинеобразца 2 (повысилась тел:пература,вставлен новый образец большей длины)жесткий элемент 13 поднимается, контакты 16 и 18 замыкают электрическуюцепь двигателя 1 9, который вращаясь,наматывает на вал нить 20 итянет уравновешивающий рычаг 7, пружина 14 растягивается и снова уравновешивает весверхнего захвата 3 с рамкой 8, в результате чего нагрузка на образец 2 компенсируется,При этом, в результате поворота уравноешиваюшего рычага 7 по часовой стрелке, контакты 16 и 18 размыкаются, вращение двигателя 1 9 прекращается, рисокращении размеров образца 2 работаустройства аналогична, Теперь замыкаются контакты 17 и 18,в результате чегополярность напряжения, подаваемого надвигатель, меняется, последний вращается в обратную сторону, ослябпяя нить20, Рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки, и контакты 17 и 18 размыкаются, Таким образом, в течение всеговремени поддерживается близкая нулюпредельная нагрузка на образце 2,5 9457Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить надежность и точность измерений на крути льном маятнике с механической подвеской, поскольку гарантирует устранение осев х нагрузок нв образец и исключает его деформаци, Кроме того, значительно упрощается техника проведения испытаний, так квк нет необходимости точного собпюдения дпи-ны образца, Оформула изобретенияУстройство для измерения внутрейего трения и модуля сдвига материапов, содержашее неподвижный нижний захват дпя крепления исследуемого образца, копебвтепьную систему, вкпючвющую верхний захват для крепления исследуемого об 20 разца, связанную с верхним захватом траверсу с инерционным грузом, шарнирно закрепленный на станине уравновешивак- щий рычаг, вертикальную рамку,закреппенную на верхнем захвате так, что ее ось сим 2 метрии совпадает с осью захвата,две нити, одни концы которых закреплены на противоположных сторонах рамки по ее вертикапьной оси симметрии, пружину, один конец которой скреплен со свободным концом30 нижней нити, а другой - с уравновешивающим рычагом допопнитепьный рычаг, одним своим концом шарнирно закреппенный42 6на станине,в другим соединенный с нижним концом пружин, возбудитепь крутипьных колебаний образца и средства регистр рации этих колебаний, о т л и ч а ю ш е - е с я тем,что,с цепью повышения точности и надежности измерений путем устранения напряжений растяжения-сжатия в иоследуемо образце, оно снабжено компенсатором осевых деформаций образца, вкпючаюппм жесткий элемент, соединенный с пружиной и верхней нитью, дополнительную пружину, связанную с уравновешивающим рычагом и жестким элементомупругий стержень, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивакипим рычагом, а другой связан с жестким элементом нормапьно разомкнутые контакты, установленные на .уравновешивающем рычаге, размещенный между ними контакт, уствновпенный нв упругом стержне режрсивный двигатепь, в цепь управления которого включены упомянутые контакты, и закрепленную на вапу двигателя гибкую нить, соединяюшую его с уравновешивающим рычагом.. Источники инфомацкипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетепьство СССР590646,кп. З 01 М 11/16, 1975;2. Авторское свидетепьство СССРМ 724975, кл. Б 01 Й Э/Р 2 1976/5 илиап ППП Патент", г. Ужгород, уп. Проект Заказ 5320/62 БНИИПИ но де 113035, Мираж 887осударстве ни изобретени а, Ж,Подписноео комитета СССРи открытийушская наб., д. 4