Установка для реологических исследований жестких полимерных материалов

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИ Й ЖЕСТКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАЧИРИАЛОВ 1Изобретение относится к области технической физики, в частности, к устройствам для исследования прочностных характеристик материалов в жидких средах.Известна установка для исследований реологических характеристик материалов в жидких средах. Шестипозиционный стена содержит корпус, ванну-термостат с жидкой средой, захваты для образцов и систему нагружения в виде подвески с грузами 13,Небольшое количество одновременно испытуемых образцов делает установку малопроизводительной, а громоздкость конструкции требует значительного места для ее размещения и создает затруднения в обслуживании, Не обеспечивается воэможностью проведения исследова ний с иными видами нагрузок на образец, например, сжатия, кручения, изгиба и т,п так как данная установка рассчитана на исследование образцов 2лишь при постоянной растягиваюшейнагрузке до 1 кН.Известна также установка для исследования длительной прочности и ползучести пластмасс в условиях одновременного воздействия агрессивных жидкихсред, механических изгибающих нагрузоки повышенных температур, Установкасодержит корпус, ванну-термостат,захваты, механизм нагружения, представляюший собой рычажную систему присоотношении длин плеч 1:10 с грузом.Установка снабженатакже приборамидля регистрации и записи данных иконтроля эа воздействующими на образец факторами 23.Данная установка имеет ряд недостатков: низкую производительность, громоздкость, невозможность проведения 20исследований при других видах нагрузки на образцы, Кроме того, применениерычажного механизма нагружения снижает точность приложения нагрузки кобразцу из-за значительного трения854тяге подвижного захвата перпендикулярно ее оси. Подвижный захват выполнен съемнымНа фиг. 1 - схематично представлен общий вид установки; на фиг, 2 - сменная нагрузочно-измерительная стойка; на фиг, 3 - сменный подвижный захват с образцом, нагруженным изгибом; на фиг. 4 сменный подвижный захват с образцомнагруженным сжатием; на фиг. 5 - стойка с подвижным захватом для испытания образца, нагруженного крутящим моментом.Установка содержит корпус 1 (фиг. 1), на котором установлена ванна-термостат в виде нескольких съемных контейнеров 2, заполненных жидкой средой и снабженных автономными нагревателями 3, "связанными разъемной гибкой связью с приборами контроля и управления (на черт. не , показаны) системы термостатирования, в также нагрузочное устройство, выпол- ненное в виде полых сменных стоек 4 с автономными силовыми приводами 5 и изМерителями 6 деформаций, а также датчиками и сигнализаторами разрушения образцов (на черт. не показаны),связанные гибкой разъемной связью сприборами контроля (на черт, не показаны). Системы термостатирования и сигнализации связаны.в свою очередь с пультом 7 управления.Я агруэочно-измерительная стойка (фиг. 2) представляет собой трубу, например, прямоугольного сечения. Верхний торец полой стойки снабжен крьпдкой 8, а нижний - втулкой 9 для стыковки со штырем 10 (фиг, 1) на дне контейнера 2 при установке или смене отстойки. В верхней части полости стойки расположен силовой привод 5 (фиг, 1-2) представляющий собой группу резиновых жгутов 11 (фиг. 2), концы которых прикреплены к свободно расположенным друг над другом пластинами 12.1Для создания нагрузки верхняя пластина 12 привода снабжена жестко закрепленной на ней тягой 13, свободный конец которой пропущен через направляющее отверстие в крышке 8 и снабжен резьбой и гайкой 14. Нижняя пластина 12 привода 5 снабжена тягой 15, несущей сменный подвижный захват 16для,образца 17, Неподвижный захват 18 установлен в нижней части стойки, над втулкой 9С целью исключения действия нагрузки на образец в период натяжения жгутов до требуемого уси 3 7142в шарнирах рычагов и неопределенностикоэффициента трения покоя,Известна также уСтанавкй для реологических исследований жестких йолимерных материалов, содержащая корпус,ванау-термостат, нагрузочное устрой ство ссиловым приводом и подвижным- эимгом, неподайжный захват, измерители деформаций, систвмы термостатирования и сигнализации, Нагружение . 10образцов изгибом и растяжением осуществляется грузом, подвешенййм к рычажной системе 1,10, Предельная нагрузка 1 кН. Количество одновременноиспытываемых образцов 6 штук Я. 15"Недостаткй указаййой установкинизкая производительность, ограниченные экспериментальные возможности,так как;нагружение образцов возможнотолько изгибом и растяжением и только в" 30статическом режиме. Использованиерычажного механизма нагружения,вследствие наличия трения, не обесцечивает достаточной точности приложения" " "югруэкиЦель предлагаемого изобретенияйовышение производительности и точнос-тй исследований,Для этогоиагрузочное устройство вы-полнено в виде сменных полых стоек,каждая с автономным силовым приводоми измерителем деформаций, а ванна термостат выполнена из съемных койтейнеров с автономными нагревателями,35установленных на опоре. Силовой привод нагрузочно-измерительных стоеквыполнен в виде пакета резиновых жгутов, скрепленных горизонтальными пластинами, верхняя из которых посредствомтяги и резьбового соединения закреплена на крышке полой стойки, а нижняяпосредством тяги соединена с подвиж-,ным захватом. Полые стойки установленыв"съемйых контейнерах посредствомразъемно-с:тыкового соединения типавтулка-штырь и соединены с системойтермостатирования и сигнализации гибкой разъемной связью. Опора съемныхконтеййеров выполнена в виде жесткойплиты, снабженной отверстиями для уста.- новки на стандартных динамическихстендах. В полой стойке дополнительноустановлен упор в виде перегородки сосевым отверстием, закрепленный междусиловым приводом и подвижным захватом.Подвижный захват выполнен в виде втул"ки с винтовыми пазами с входящим вих полость .пальцем, установленным на5 7лия в стенках 19 стойки предусмотреныфиксаторы 20 для фиксации нижней плас-,тины 12, Для измерения величины заданной нагрузки имеется смзанный сверхней пластиной либо тягой тарироввнный гидроцилиндр (на черт; не показан),либо градуированная шкала со стрелочным указателем. Для свободного доступа к образцу и установки вспомогательных приспособлений и средств контроляв стенках полой стойки выполнены окна (на черт. не показаны).Сменный подвижный захват, 16 дляиспытания образцов при растягиввющейнагрузке может быть выполнен, например,в виде двух встречнопоавижных губок,либо в виде цангового зажима, Для/испытании образца при изгибающей нагрузке (фиг. 3) сменный подвижныйзажим выполнен в ниде П-образной скобы,переклааина которой соединена с тягой,. на концах вертикальных лучей выполненоотверстие под палец (штырь) 21, ана наружной поверхности стойки выполнены упорные кулачки 22 с опорнымироликами 23, взаимодействующими собразцом 17, Подвижный захват апя испытакий образцов при сжимающей нагрузкеимеет форму прямоугольной рамки(фиг. 4), нижняя стенка которой, предназначенная для установки на ней образца 17, выполнена утолщенной, абоковые - снабжены прорезями, в которых размещена пластина 24, взаимодействующая одной стороной с образцом,а другой - с опорными роликами 23упорных кулачков 22, Для испытанияобразцов, нагруженных крутящим моментом, подвижный захват 16 выполнен ввиде втулки (фиг. 5) упорным подшипником 25, взаимодействующим с упором26, выполненным в виде перегородкис отверстием под тягу 15 и установленную в полости стойки между силовымприводом и подвижным захватом. Длясоздания Крутящей нагрузки нв образецв указанной втулке выполнены винто-вые пазы 27, взаимодействующие спальцем 28, установленным на тяге 15перпендикулярно ее осй,С целью обеспечения возможностипроведения испытаний при одновременномвоздействии динамических, например,вибрационных нагрузок нижняя опораконтейнеров выполнена в виде плитыснабженной отверстиями (на черт, непоказаны) аля установки на стандартных динамических стендах,14235Установка работает следующим образом.В зависимости от вида нагруженияобразца берется соответствующий подвижный захват 16 (фиг. 2-5), закрепляется на нижней тяге 15 силового привода и устанавливается необходимыйобразец.Затем с помощью гайки 14 на резь 10 боном конце тяги 13 создается требуемая величина нагрузки. Подготовленнаятаким образом стойка устанавливаетсяв соответствующий. контейнер 2, заполненный необходимой жидкой средой,15 путем стыковки втулки 9 (фиг, 2) нанижнем торце стойки и штыря 10 (фиг, 1)на внутренней поверхности днища кон.тейнера.Затем с помощью разъемов и клемм (на2 О 1 чертеже не показаны) подсоединяются средства контроля, сигнализации и термостатироввния. Нагрев жидкости и его контроль осуществляется в соответствиис программой для. каждого контейнера5 в отдельности с общего пульта 7 управ- ления. Фиксаторы 20 отводятся от нижней пластины 12 привода, как показанонв фиг. 3-5, вследствие чего к образцу .прилагается заданная нагрузка, н ведутся испытания, В случае разрушенияобразца на одной из стоек или нецелесообразности продолжения испытаний,нв остальных стойках в любом из контейнеров испытания не прекращаются, З 5 в эта стойка может быть свободно из. влечена из контейнера и заменена запасной с другим образцом, либо в еезахватах закрепляется новый образец,после чего указанная стойка помещаетсяснова в тот же или другой контейнер.Использование предлагаемой установкиобеспечивает повышение производительности исследований зв счет увеличения.количества одновременно испытуемых 45образцов от нескольких единиц (в известных установках) ао нескольких десятков в (предлагаемой) при меньшихили, по крайней мере, тех же габаритахустановки.Кроме того, повышению производительности способствует исключение необ ходимости удаления жидкости иэ ваннытермостатв и снятия нагрева при сменеобразцов, твк квк это в предлагаемой 55конструкции благодаря сменплм стойкамвозможно делать вне анны без прекращения испытаний на остальных пвхолящихся в контейнерах, стойках.Происходит также повышение точностиприлагаемой нагрузки за счет исключениясил трения в нагрузочном устройстве,в частности, в его приводе, расширениеэкспериментальных возможностей,так как на предлагаемой установке можно одновременно проводить испытанияобразцов различными видами нагружениясжатием, растяжением, изгибом, кручением) . и величинами прикладываемойнагрузки в разных жидких средах и температурных режимах. Возможно такжепроведение испытаний в динамическоМрежиме,Форму.ла изобретения1, Установка для реологических исследований жестких полимерных матерна- .20 лов, содержащая корпус, ванну-термо стат, нагрузочное устройство с силовым приводом и подвижным захват, неподвижный захват, измерители деформйции,. системы термостатирования и сигнализации, о т д и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, нагру зочное устройство выполнено в виде сменных полых стоек, каждая из которых снабжена автономным силовым приводом 0 и измерителем деформаций, а ваннатермостат выполнена из сьемных контейнеров с автономными нагревателями, установленных на оцоре.2, Установка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что автономный силовой привод выполнен в виде пакета резиновых жгутов, скрепленных горизонтальными пластинами, верхняя из кото 40 рых посредством тяги и резьбового сое динения закреплена на крышке полой стойки, а нижняя посредством тяги соединена с подвижным захватом.3. Установка по и. 1, о т д ич а ю щ а я с я тем, что полые стойки установлены в съемных контейнерах посредством разъемно-стыкового соединения типа втулка-штырь и соединены с системой термостатирования н сигна лизации гибкой разъемной связью.4, Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что опора съемных контейнеров выполнена в виде жесткой пляж, снабженной отверстиями для установки на стандартных динамических стендах.5. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в,полой стойке дополнительно установлен упор в виде перегородки с осевым отверстием, закрепленный, между силовым приводом и подвижным захватом.6, Установка по и. 5, о т л ич а ю щ а я с я тем, что подвижный захват выполнен Ь виде втулки с винтовыми пазами с входящим в их полость пальцем, установленным на тяге подвижного захвата перпендикулярно ее оси.7. Установка по пп. 5 и 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что подвижный захват выполнен съемным. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, фЗаводская лаборатория,ль Н, ПАсталощ Сос никонаорректор И. Муска комоткрауш Филиал ППП Патент". г. Ужгород, ул. Проектна Редактор В, Павлов Техред ИЗаказ 8274/38 Тираж 1019Ш 4 ИИПИ Государственног