Устройство для определения физико-механических свойств порошковых материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ?УБЛИН

4(51) G О1 N 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 7 (21) 3703442/24-28 (22) 20.12.83 (46) 15.05.85. Бюл . М- 18 (72) В.Ф. Зинченко и С.А. Белов .(53) 620.176.24(088.8) (56) 1. Зимон А.Д., Андрианов Е.И.

Аутогезия сыпучих материалов. N., Металлургия, 1978, с. 35. .(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее цилиндрический стакан с рифленым днищем и установленный в нем соосно рабочий орган, зазор между которыми предназначен для заполнения испытуе...ЯК, 1 5905 A мым материалом, привод вращения рабочего органа и приспособление для сжатия материала, выполненное в виде кольцевого поршня, установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения напряженного состояния и угла внутреннего трения порошкового материала, оио снабжено двумя полыми цилиндрами одинакового наружного диаметра, установленными неподвижно в стакане соосно один над другим с зазором между ними, в которым размещен рабочий орган.

11559.05

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью опредепения коэффициента внешнего трения, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого близок к внутреннему диаметру стакана, а верхняя плоская торцовая поверхность полирована.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью определения нормального напряжения в направлении, перпендикулярном напряжению сжатия материала, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров, а боковая

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования прочностных свойств тонкодисперсных материалов, используемых в химической и строительной промышленности, порошковой металлургии и т.д.

Известно устройство для определения физико-механических свойств порошковых материалов, содержащее цилиндрический стакан с рифленым днищем и установленный в нем соосно рабочий орган, выполненный в виде цилиндра с рифлениями на поверхности вдоль его образующей, зазор между которыми предназначен для заполнения испытуемым материалом, привод вращения рабочего органа и приспособление для сжатия материала, выполненное в виде кольцевого поршня, установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом 1.13.

1 .Недостатком этого устройства является то, что ввиду особенности конструкции и расположения рабочего органа оно не позволяет установить величину нормального напряжения, перпендикулярного напряжению сжатия материала, и зависимость между нормальным и касательным напряжением, лежащим в этой площадке, и в итоге, определить с достаточной точностью угол внутреннего трения порошкового материала. цилиндрическая поверхность полирована.

4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью определения касательного напряжения, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр .которого равен наружному диаметру полых цилиндров, а боковая цилиндрическая поверхность имеет продольные рифления.

5. Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что диски выполнены из одного материала, а их полированные и рифленая поверхности имеют одинаковую шероховатость.

Цель изобретения — повышение точности определения напряженного состояния и угла внутреннего трения порошкового материала, определение нор5 мального напряжения в направлении, перпендикулярном напряжению сжатия материала, определение касательного напряжения, определение коэффициента внешнего трения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения физико-механических свойств порошковых материалов, содержащее цилиндрический стакан с рифленым днищем и уста15 новленный в нем рабочий орган, зазор между .которыми предназначен для заполнения испытуемым материалом, привод вращения рабочего органа и приспособление для сжатия материала, 20 выполненное в виде кольцевого поршня, установленного в зазоре между стаканом и рабочим органом, снабжено двумя полыми цилиндрами одинакового наружного диаметра, установленными

25,неподвижно в стакане соосно один над другим с зазором между ними, в котором размещен рабочий орган.

При этом. рабочий орг; н выполнен в виде диска, диаметр которого блиЗО зок к внутреннему диаметру стакана, а верхняя плоская торцовая поверхность полирована.

Кроме того, рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого

Зная величину крутящего момента Paqq и учитывая, что коэффициент трения материала о боковую цилиндрическую полированную поверхность

55 10 второго диска 9 с диаметром d

f также равен )4, определяют величину нормального напряжения 6g перпендикулярного напряжению 6у

3 11559 . равен наружному диаметру полых ци— линдров, а боковая цилиндрическая поверхность полнрована.

Рабочий орган выполнен в виде диска, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров, а боковая цилиндрическая поверхность имеет продольные рифления.

Кроме того, диски выполнены из одного материала, а их полированные 1О и рифленая поверхности имеют одинаковую шероховатость.

На чертеже.приведена схема устройства.

Устройство для определения физико"механических свойств порошковых материалов содержит цилиндрический стакан 1 с рифленым днищем 2, два полых цилиндра 3 и 4 с одинаковыми наружными диаметрами, установленные в стакане 1 соосно один над другим с зазором между ними, причем цилиндр

3 неподвижно закреплен на днище 2 стакана 1, а цилиндр 4 с помощью радиальных пластин 5 неподвижно крепится в пазах на открытом торце стакана 1, приспособление для сжатия материала, выполненное в виде кольцевого поршня 6, и рабочий орган в виде диска 7 (показан пунк-тиром), диаметр которого близок

30 к внутреннему диаметру стакана 1, а верхняя плоская торцовая поверхность 8 полирована, либо в виде диска 9, диаметр которого равен наружному диаметру полых цилиндров

3 и 4, а боковая цилиндрическая поверхность 10 полирована, либо в виде такого же диска, у которого боковая цилиндрическая поверхность

10 имеет продольные рнфления. Рабочий орган расположен в зазоре между цилиндрами 3 и 4 и валом 11 и соедииен с приводом вращения (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают рабочий орган в виде диска 7 так, что его полированная поверхность 8 находится сверху, 56 и закрепляют на валу 11 привода вра щения. На полированную поверхность 8

,в зазор между стаканом 1 н верхним полым цилиндром 4 засыпают порошковый материал. Сжимают материал с помощью кольцевого поршня 6 до за. данного давления и выдерживают -в течение 10 ьжи. После этого включают .

05 4 привод вала 11, осуществляют сдвиг диска 7 относительно неподвижного порошкового материала. Прибор (не показан) регистрирует величину крутящего.момента М« при котором происходит сдвиг.

После этого устройство освобождают от испытуемого материала. Диск 7 заменяют диском 9, у которого боковая цилиндрическая поверхность 10 полирована. Снова засыпают порошковый материал . Сжимают его, как и прежде до того же заданного давления и опять выдерживают в течение

10 мин. Включают привод вала 11 и осуществляют сдвиг диска 9 относительно неподвижного порошкового материала, регистрируя величину крутящего момента Мкр, при котором происходит сдвиг.

После этого устроиство вновь освобождают от испытуемого материала. Заменяют диск 9 на такой же, у которого боковая цилиндрическая поверхность 10 имеет продольные риф- . ления. Далее все действия повторяются, как и в предыдущем случае. При этом осуществляют сдвиг материала и регистрируют величину крутящего момента Икрз, при котором происходит сдвиг порошкового материала.

Зная величину крутящего момента

М р„, при котором происходит сдвиг верхней плоской полированной поверх-. ности диска относительно порошкового материала, а также величины диаметра D диска 7, который близок по размеру к внутреннему диаметру стакана 1, и диаметра d полых цилиндров 3 и 4, определяют коэффициент внешнего трения материала о поверхность диска по формуле

12 Мки — „8. (Рз ь)

/ где W — коэффициент внешнего трения, 5 — напряжение сжатия порошкового материала в направлении перемещения кольцевого поршня.

1155905 сжатия порошкового материала, по формуле

2 1"1к х

1T+ d h (2)

1О

Составитель Ю. Виноградов

Редактор И.Касарда Техред М.Надь Корректор М.Максимишинец

Заказ 3131/38

Тираж 897 .Подписное

ВНЦИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4 где Ь - высо га боковой цилиндрической поверхности диска 9.

Зная величину крутящего момента М рз., при котором происходит сдвиг порошкового материала по площадке с соответствукицим и теперь известным напряжением 3„, определяют величину касательного напряжения к, соответствующего сдвигу материала, по формуле

2М gpyЕХВ Trd 2.И

Таким образом, в результате последовательных испытаний поуошкового материала на сдвиг получают достоверные параметры 5х, Ьч и Lay

4 напряженного состояния порошкового материала. Они позволяют построить круг напряжений Мора, линию предела текучести и с высокой точностью определить угол внутреннего трения порошкового материала.

Предлагаемое изобретение позволяет с высокой точностью определять напряженное состояние различных тонкодисперсных материалов и их предельные физико-механические свойства, которые необходимо знать при расчете и проектировании машин и агрегатов по хранению, транспортировке и обработке порошковых материалов.