Устройство для циклических нагружений партии образцов

. А., СлободВиброзащита полимерными связь, 1984,Кирилин А ий Е. Н. паратурыРадио и ОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕ КИХНАГРУЖЕНИЙ ПАРТИИ ОБРАЗЦОВ(57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам дляциклических нагружений образцов при по Изобретение относится к испытательнои технике, к устройствам для циклических нагружений образцов при повышенных, нормальной и пониженных температурах.Цель изобретения - повышение точности нагружения за счет снижения числа электромагнитных возбудителей, упрогцения элекрической коммутации цепей возбудителеи и уменьшения суммарной теплоемкости размещенных внутри термокамеры средств нагружения.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема электромагнитного возбудителя колебаний; на фиг. 3 - схема работы устройства; на фиг. 4 - составной образец из низкомодульного материала; на фиг. 5 - однородный образец из упругого материала.Устройство для опких характеристик мпри использовании д(одна пара образцов) вышенных, нормальнои и пониженных температурах. Цель изобретения - повышение точности нагружения за счет снижения числа электромагнитных возбудителей, упрощения электрической коммутации цепей возбудителей и уменьшения суммарной тепло- емкости размещенных внутри термокамеры средств нагружения. Образцы материала из ферромагнитного материала (либо связанные с ферромагнитными пластинами) закреплены консольно и попарно навстречу друг другу в соосных захватах. На возбудитель колебаний поступает гармонический сигнал. При наличии тока в катушке воз никает переменное магнитное поле, в результате взаимодействия с которым образцы циклически изгибаются в сторону соответствующего линейного постоянного магнита. 5 ил. термокамеры 1 с установленной в ней испь 1- тательной стойкой 2, на которой укреплены держатели 3 и 4 образцов, датчики 5 и 6 колебаний образцов, например, электретныс или электромагнитные, термодатчик 7 и электромагнитный возбудитель 8. В держателях образцов (захватах) закреплены образцы 9 и 10. Генератор синусоидальных сигналов и коммутатор электрических цепей не показаны.Устройство работает следующим образом.На электромагнитный возбудитель 8 колебаний поступает сигнал с генератора звуковой частоты (диапазон 20 в 20 Гц) и создает переменное магнитное поле заданной частоты, которое, взаимодействуя с образцами 9 и 10, вызывает в них нзгибные колебания. Сигнал генератора контролируется электронно-счетным частотомером. Г 1 ри колебаниях образцов в датчиках 5 и 6 колебаний наводится электрический сигнал, кото 162983рый регистрируется электронным вольтметром. Изменяя частоту генератора в заданном диапазоне, определяется амплитуд. но-частотная характеристика образцов, используя которую и массо-габаритные данные образцов рассчитывают динамические характеристики исследуемого материала. Для контроля температуры внутри рабочей зоны термокамеры 1 используется термодатчик 7, сигнал с которого отображается на регистрирующем температуру приборе.Электромагнитный возбудитель колебаний образцов (фиг. 2) состоит из катушки 11, двух постоянных магнитов 12 и 13, рамы 14 электромагнитного возбудителя из немагнитного материала и сердечника 15 из магнитного материала. Основной несущей конструкцией возбудителя является рама, изготовленная из немагнитного материала, на которой с помощью сердечника- стяжки закреплена катушка. Постоянные магниты закрепляются на катушке клеем и либо любым другим способом, не нарушающим работы устройства, Катушка представляет собой цилиндрический соленоид, внутрь которого установлен сердечник, роль которого выполняет стяжка, изготовленная из низкоуглеродистой стали. Постоянные плоские магниты установлены таким образом, что их продольные оси параллельны продольной оси катушки, расстояния между осями каждого магнита и катушки равны, торцы катушки и магнитов лежат в одних плоскостях с каждой стороны, причем ориентация полюсов магнитов противоположна. Длина магнитов равна высоте катушки,Испытуемые образцы и катушка возбудителя расположены соосно, т. е. их продольные оси лежат на одной прямой. Образцы 9 и 10 обращены к возбудителю свободными концами.Принцип работы электромагнитного возбудителя заключается в следующем (фиг. 3).При отсутствии электрического тока в катушке 11 (фаза За) образцы 9 и 10 находятся в нейтральном положении. При подаче переменного (синусоидального) тока в катушке 11 возникает переменное магнитное поле, при этом необходимо рассматривать две фазы мгновенных значений (фиг. Зб, в).Во время первой фазы (фиг. Зб) вверху катушки 11 возникает, например, положительный магнитный полюс 5, а внизу отрицательный магнитный полюс У. Взаимодействие полюсов постоянных магнитов 12 и 13 и наведенных полюсов катушки 11 приводит к преобладанию одного из полюсов на торцах катушки, Например, в верхней части возбудителя положительный полюс 5 (образованный постоянным магнитом 13 справа и катушкой 15) превышает отрицательный полюс М (постоянный магнит 12) слева, В результате образец 9 стремится к центру области преобладающего магнитного полюса 5, т. е. изгибается вправо. В нижней части 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 возбудителя преобладает отрицательный полюс М (справа), поэтому образец 10 также изгибается вправо,Во время второй фазы (фиг. Зв) из-заизменения направления электрического токав катушке 11 на противоположное происходит наведение преобладающего магнитного полюса в верхней У и нижней 5 частяхвозбудителя слева. Следовательно, образцы9 и 10 изгибаются влево.При гармоническом изменении величиныи направления электрического тока в катушке 11 происходит гармоническое изменение напряженности и формы магнитного поля у торцов возбудителя 8, что приводитк возникновению гармонических изгибныхколебаний образцов 9 и О.Для проведения исследований механических свойств полимерных материалов применяют испытуемые образцы, например, следующей конструкции (фиг. 4).Если значение динамического модуля упругости материала образца находится в пределах 10 - 1 О . Па, применяют составные5 7образцы (фиг. 4). При этом полосу исследуемого материала 16 наклеивают на стальную. пластину 17. Стальная пластина выполняет функции магнитного материала, необходимого для раскачки (изгиба) образцаэлектромагнитным возбудителем, а такжефункции конструкционного материала, таккак материал с низким модулем упругостинеустоичив по форме. Расчет динамических характеристик материала производитсяна основе сравнения амплитудно-частотныххарактеристик составного образца и отдельно испытанной стальной пластины без нанесенного на нее исследуемого материала. Испытания составного ооразца и пласт иныследует проводить в идентичных условиях,Применение предлагаемого устройства позволяет одновременно испытать составнойобразец и пластину на одном возбудителе,тем самым повышая производительностьиспытаний.Если значение динамического модуляупругости материала превышает 10" Па, топрименяют однородный образец (фиг. 5), состоящий из полосы исследуемого материала18, закрепленной, например вклеенной, в оправку 19. Оправка предназначена для устранения деформации образца материала 18при его закреплении в держателях 3 и 4.Для возбуждения изгибных колебаний в об.разце электромагнитным возбудителем 8 насвободном конце образца 18 закрепляют полоску 20 ферромагнитного материала 20.Если исследуемый материал-ферромагнетик,полоска 20 на образец не закрепляется,Изобретение позволяет существенно упростить конструкцию устройства, а именно,сократить в два раза количество необходимых электромагнитных возбудителей. Приэтом количество трудоемких в изготовлениимоточных изделий (электромагнитных кату 1629813шек) сокрагцается в 4 раза. Уменьшение количества электромагнитных возбудителей при испытании того же числа образцов материала адекватно сокращает сложность электрической коммутации цепей управления возбудителями от генератора синусоидальных колебаний, что приводит к повышению оперативности настройки возбудителей на резонансную частоту колебаний образцов во время испытаний. Уменьшение числа возбудителей, размещаемых в термокамере, приводит к снижению теплоемкости всей конструкции устройства, что позволяет более оперативно проходить весь температурный диапазон (от минус 70 до плюс 80 С) во время испытаний. Все это способствует также повышению производительности испытанийй.формула изобретенияУстройство для циклических нагружений партии образцов, содержащее генератор синусоидальных сигналов, связанный с ним коммутатор цепей, средства регистрации соответственно температуры и амплитуды колебаний образцов,термокамеру,установленные внутри нее захваты для консольного закрепления образцов и связанные с коммутатором электромагнитные возбудители колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности нагружения за счет снижения числа электромагнитных возбудителей, упрощения электрической коммутации цепей возбудителей и уменьшения суммарной теплоемкости размещенных внутри термокамеры средств нагружения, захваты установлены попарно соосно и предназначены для установки образцов свободными концами навстречу один другому, число возй- дителей колебаний равно числу пар захватов, а каждый возбудитель выполнен в виде соосной соответствующей паре захватов и расположенной между ними катушки с сердечником и двух линейных противоположно 20 ориентированных постоянных магнитов, длина которых равна высоте катушки, расположенных параллельно ее оси симметрично относительно нее.162981376 Фиг. 4Составитель Д. Поспелов Редактор О. Головач Текред А. Кравчук Корректор И. ЭрдейиЗаказ 434 Тираж 388 По:нпссное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина. 0