Крутильный маятник для определения механических свойств материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть испольэовано для измерения вязкоупругих свойств материалов. Целью изобретения является повышение производительности и информативности результатов определения св ойств материалов за счет расширения частотного диапазона испытаний. Крутильный маятник снабжен дополнительной электродинамической системой, подвижная катушка которой соединена с инерционной деталью маятника. При протекании постоянного тока по подвижной и неподвижной катушкам дополнительной системы возникает дополнительная сила, ускоряющая или замедляющая колебания маятника в зависимости от направления токов в этих катушках. Направление токов задается коммутатором, подключающим к катушкам источник постоянного тока § в соответствующей полярности. .4 ил, сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 С 01 К 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4173220/25-28 (22) 05.01.87 (46) 07.12.88. Бюл.У 45 (71) Институт ядерных исследований

АН УССР (72) 3.У.Гриник, В.С.Карасев, М.И.Палиоха и И.Г.Сисевич (53) 620.178.311.62(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1067406, кл. С 01 Н 3/38, 1982. (54) КРУТИЛЬНЫЙ МАЯТНИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения вязкоупругих свойств материалов. Целью изобретения является повышение производительности и информативности результатов определения свойств материалов эа счет расширения частотного диапазона испытаний. Крутильный маятник снабжен дополнительной электродинамической системой, подвижная катушка которой соединена с инерционной деталью маятника. При протекании постоянного тока по подвижной и неподвижной катушкам дополнительной системы возникает дополнительная сила, ускоряющая или замедляющая колебания маятника в зависимости от направления токов в этих катушках. Направление токов задается коммутатором, подключающим к катушкам источник постоянного тока ф в соответствующей полярности. 4 ил.

1442869

Изобретение относится к испыта тельной технике„ а именно к технике определения вязкаупругих характеристик (внутреннего трения, динамического модуля упругости, динамической вязкости и т.д.) сред„ и может быть использовано в машиностроительной, химической промышленности для экспрессконтроля физико-механических свойств жидких и твердых тел.

Цель изобретения - повышение произ водительности и информативности ре зультатов определения за счет реализации определения механических 15 свойств материалов на нескольких частотах.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого крутильнаго маятника; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на * 20 фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — структурная схема электронной части крутильнога маятника.

Маятник содержит корпус 1, в нижней части которого закреплен непа-, 25 движный захват 2, инерционную деталь

3, которой является шток крутильного маятника с подвижным захватом 4, в котором закрепляют образец 5. Вокруг паслецнега установлена электропечь 6.30

Против захватов 2 и 4 в корпусе I сделаны пазы 7 для крепления образца

5 в захватах 2 и 4. На штоке крутиль" ного маятника закреплена подвижная катушка 8, которая вместе с. неподвижной катушкой 9, закрепленной в корпусе маятника, образует датчик угла поворота, служащий одновременно и электродинамической системой для скру чивания образца 5. Катушки 8 и 9 40 установлены на крутильном маятнике так, чта их магнитные потоки взаимно ортогональны. На штоке маятника также установлена подвижная катушка 10, которая вместе с неподвижной катушкой А5

11 образует вторую электродинамическую систему. Катушки 10 и 11 этой системы конструктивно установлены так, что их магнитные потоки соасны.

Уравновешивающая система содержит два блока 12, скобу 13 специальной конструкции, противовес 14, подвесы к которому проходят через трубки 15 в неподвижных катушках 9 и 11. Противовес 14 уравновешивает вес подвижной системы крутильного маятника. Конуса55 образный шток 16 дает возможность с помощью электромагнитного захвата опускать и поднимать крутильный маятник из вертикальных технологических каналов.

Электронная часть маятника содер жит источники переменного тока 17 и постоянного тока 18, подключенные к катушке 9, последовательно соединен ные детектор 19, подключенный к первому выводу катушки 8, усилитель 20, преобразователь ?1 переменного напряжения в постоянное, блоки сравнения

22 и электронной регулировки усиле низ 23, усилитель 24 мощности и изме» ритель 25 тока возбуждения, выход которого подключен ко второму выводу „.àòóøêè 8, последовательна соединенные усилитель-ограничитель 26„ вход которого соединен с выходом детектора 19, а второй выход подключен ка второму входу блока 23 электронной регулировки усиления, и частотомер

27, блок 28 опорного напряжения, выход которого подключен ко второму входу бло1 а 22 сравнения, и самопи сец 29, вход которого соединен со вторым выходам измерителя 25 тока возбуждения. Электронная часть содержит также регулируемый источник 30 постоянного тока, подключенный к последовательно соединенным катушкам 10 и 11 через коммутатор 31.

Крутильный маятник работает следу" юшим образом.

При колебаниях крутильного маятника переменное магнитное поле неподвижной катушки 9, питаемой ат источника 17 переменного тока, наводит в подвижной катушке 8 ЭДС с частотой

10 кГц.

Поступающий с катушки 8 сигнал частотой 10 кГц, модулированный низкочастотными колебаниями, поступает в детектор 19. Амплитуда этого сигнала является мерой угла закручивания маятника. Использование высокой несущей частоты для передачи информации об угловых смещениях маятника значительна повышает чувствительность датчика угла поворота и позволяет надежна отделить сигнал, снимаемый с датчика угла поворота от низкочастотного переменного тока возбуждения. Далее сигнал с детектора 19 одновременно поступа т в усилитель 20 и усилительограничитель 26. После усиления в усилителе 20 он преобразуется в постоянное напряжение преобразователем 21.

Постоянное напряжение, пропорцио» нальное амплитуде колебаний, сравниКогда в коммутаторе 31 замкнуты контакты 1 и II III u IV то ток проходит через катушки дополнительной электродинамической системы, создавая при этом в катушке ll магнитный поток такого направления, который при взаимодействии с магнитным потоком по движной катушки 10 вызывает дополнительную силу, оказывающую тормозящее влияние на частоту колебаний маятника и она меньше резонансной.

В противном случае, когда в коммутаторе 31 замкнуты контакты I и III, Il и IV, магнитный поток катушки 11 направлен в противоположную сторону.

Дополнительная сила при этом ускоряет колебания маятника и частота выше резонансной.

На опытном образце при низкочастотных колебаниях крутильного маятника на резонансной частоте 2 Гц при помощи дополнительной электродинамической системы удается снизить частоту колебаний до Гц и повысить частоту до 4 Гц, т.е. изменить частоту колеба ний в два раза. Изменение частоты колебаний зависит от величины тока в катушках 10 и il дополнительной электродинамической системь .

Формула изобретения

Крутильный маятник для определения механических свойств материалов, содержащий подвижный и неподвижный захваты, инерционную деталь, соединенную с подвижным захватом, электродинамическую систему для скручивания инерционной детали и систему регистрации, соединенную с электродинамической системой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и информативности результатов определения, он снабжен второй электродинамической системой, состоящей из подвижной катушки, установленной на инерционной детали, и неподвижной катушки, коммутатором, первый вход которого соединен с первым вьгводом подвижной катушки второй электродинамической системы, а второй и третий входы соединены с выводами не подвижной катушки второй электродина мической системы, и источником постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с четвертым входом коммутатора, а положительный полюс — с вторым QhlBopoM подвижной катушки второй электродинамической системы.

1442869 вается в блоке 22 с опорным напряжением, поступающим с выхода блока 28 . опорного напряжения. Последний является задатчиком амплитуды колебаний

5 маятника. В блоке 22 происходит сравнение заданной амплитуды колебаний с действительной, а разностный сигнал с выхода блока 22 используется в каче-. стве управляющего в блоке 23 элект ронной регулировки усиления. Сюда же приходит сигнал с усилителя-ограничителя 26. В последнем детектированный сигнал датчика угла поворотов преобразуется в прямоугольное напряжение, 1 сдвинутое по фазе на 90 относительно входного сигнала. Указанный сдвиг фаз является необходимым условием возбуждения незатухающих колебаний маят» ника. Блок 23 электронной регулировки 20 усиления обеспечивает заданную амплитуду колебаний маятника. Сдвинутый по фазе на 90 относительно входного сигнала сигнаЛ возбуждения с выхода блока 23 электронной регулировки уси- 25 ливается усилителем 24 мощности и через измеритель 25 тока возбуждения поступает в подвижную катушку 8. При взаимодействии переменного тока катушки 8 с постоянным магнитным полем зО катушки 9, питаемой от источника 18 постоянного тока (катушка 9 одновременно запитана и от генератора переменного тока), возникает переменный крутящий момент. В результате возникают незатухающие крутильные колебания на собственной частоте системы (направление колебаний указано стрелкой на фиг.l). С измерителя 25 тока возбуждения сигнал, являющийся мерой потерь энергии при колебаниях образца 5, поступает на самописец 29.

Для измерения частоты колебаний используется частотомер 27.

При протекании постоянного тока 4 от регулируемого источника 30 тока по подвижной 10 и неподвижной 11 катушкам, включенным последовательно через коммутатор 31, дополнительной электродинамической системы из-эа взаимодействия магнитных полей катушек возникает дополнительная сила, влияющая на колебания маятника. Ток от регулируемого источника 30 тока через подвижную катушку 10 всегда проходит в одном направлении, в то время как направление тока через не" подвижную катушку 11 можно изменять при помощи коммутатора 31.

1442869

1442869

Составитель В. Крапивин

Техред М. Ходанич

Корректор С.Черни

Редактор И.Горная

Тираж 847

В11ИИПИ Государственного комитета-СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 6376/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4