Устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение
Устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение относится к испытательной технике, в частности к измерению пластоэластических и вулканизационных характеристик каучуков и резиновых смесей , и может найти применение в подготовительных производствах шинной, резинотехнической и других отраслей промышленности . Цель изобретения - повышение точности путем исключения погрешностей, связанных с влиянием начальной температуры образца, и сокращение времени испытания. Устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение содержит микропроцессорный блок 1, первый вход которого соединен с выходом преобразователя 2 крутящего момента , второй и третий входы подключены к выходам измерительных преобразователей 3,4 температуры верхней 5 и нижней 6 матриц , снабженных нагревательными плитами 7, 8 с нагревателями 9, 10. входы которых соединены с первым и вторым выходами микропроцессорного блока 1. Привод 11 поворота матриц относительно друг друга соединен с нижней нагревательной плитой 8. Датчик 12 начала смыкания матриц 5, 6 подключен к четвертому входу микропроцессорного блока 1, пятый вход которого подключен к выходу блока 13 измерения начальной температуры образца. Третий выход микропроцессорного блока 1 подключен к входу регистрирующего блока 14 На шестой вход микропроцессорного блокз 1, соединенного с выходом блока 15 уставок , вводят данные о мощностях нагревателей матриц (Pi, P2), массе образца (т), удельной теплоемкости испытуемого материала (с), а также данные, учитывающие конструктивные особенности матриц (R). 2 ил сл 00 Ьь 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848502!28 (22) 09.07.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Омское специальное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Нефтехимавтоматика" (72) И.В,Леончиков, В,А.Борисов, Н.Н,Рогочэя и В.Г,Хоменко (56) Проспект фирмы "Мапзапто", 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ КАУЧУКОВ И РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ И ИСПЫТАНИЙ HA КРУЧЕНИЕ (57) Устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение относится к испытательной технике, в частности к измерению пластоэластических и вулканизационных характеристик каучуков и резиновых смесей. и может найти применение в подготовительных производствах шинной, резинотехнической и других отраслей промышленности. Цель изобретения — повышение точности путем исключения погрешностей, связанных с влиянием начальной температуры образца, и сокращение времени испытания. Устройство для. Ж 1758485 А1 температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение содержит микропроцессорный блок 1, первый вход которого соединен с выходом преобразователя 2 крутящего момента, второй и третий входы подключены к выходам измерительных преобразователей 3, 4 температуры верхней 5 и нижней 6 матриц, снабженных нагревательными плитами 7, 8 с нагревателями 9, 10, входы которых соединены с первым и вторым выходами микропроцессорного блока 1. Привод 11 поворота матриц относительно друг друга соединен с нижней нагревательной плитой 8, Датчик 12 начала смыкания матриц 5, 6 подключен к четвертому входу микропроцессорного блока 1, пятый вход которого подключен к выходу блока 13 измерения начальной температуры образца. Третий выход микропроцессорного блока 1 подключен к входу регистрирующего. блока 14. На шестой вход микропроцессорного блока 1. соединенного с выходом блока 15 уставок, вводят данные о мощностях нагревателей матриц (P>. Р2), массе образца (m), удельной теплоемкости испытуемого материала(с), а также данные, учитывающие конструктивные особенности матриц (R). 2 ил, 1758485 Изобретение относится к испытательной технике. в частности к измерению пластоэластических и вулканизационных характеристик каучуков и резиновых смесей и может найти применение в подготовительных производствах шинной, резинотехнической и других отраслей промышленности, Известно устройство для испытания.каучуков и резиновых смесей в процессе вулканизации, содержащее разъемную камеру для размещения вулканизуемого образца, состоящую из двух полуформ, нагреватель, последовательно соединенные измерительный преобразователь крутящего момента. усилитель, детектор и регистрирующий блок, измерительный преобразователь температуры, размещенный в корпусе камеры, связанный с ним второй усилитель, и датчик начала испытания, Существенным недостатком данного устройства является зависимость результатов испытаний от начальной температуры образца, т.е. при одной и той же заданной гемпературе испытаний в зависимости от начальной температуры испытуемого образца температурный режим испытаний различен. Это объясняется тем, что при помещении образца в камеру температура последней падает, "отрицательный" тепловой импульс с некоторой временной задержкой, определяется постоянной нагревательной плиты, которая зависит от конструкции, достигаетт чувствительного регулирующего термозлементэ, после чего выдается команда нэ компенсацию возмущающего воздействия, т.е, время выхода на заданный температурный режим различно. Известен реометр с подвижной матрицей МДР 2000, содержащий разъемную ре. акционную камеру. состоящую из двух биконических матриц, привод поворота матриц относительно друг друга, измерительный преобразователь крутящего момента, измерительные преобразователи температуры верхней и нижней матриц, нагреватели верхней и нижней матриц, расположенные в нагревательных плитах, микропроцессорный блок, регистрирующий блок. Указанное устройство позволяет сократить время выхода устройства на заданный температурный режим испытаний за счет непосредственного нагрева матриц, Недостатком этого устройства является запаздывание реакции формирования регулирующего воздействия, в результате чего время выхода нэ заданный температурный режим достигает 35 — 40 с и зависит от начальной температуры образца, 50 5 Цель изобретения — повышение точности путем исключения погрешностей, связанных с влиянием начальной температуры образца, и сокращение времени испытания. Предлагаемое устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение позволяет уменьшить влияние начальной температуры образца на температурный режим испытания и сократить время выхода нэ заданный температурный режим. Использование высокочувствительного устройства, позволяющего получить в процессе одного испытания комплекс показателей пластоэластических и вулканизационных характеристик, дает возможность отбраковывать резиновые смеси. не отвечающие установленным техническим нормам. Поставленная цель достигается тем, что устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение, содержащее основание, закрепленные на нем две электронагревательные плиты, преобразователи их температуры, соединенные с соответствующим плитами, и выполненные в виде соосных полуматриц захваты образца, привод их относительного поворота вокруг своей оси, связанный с приводом преобразователь крутящего момента, регистрирующий блок и связанный с электронагревательными плитами микропроцессорный блок, первый вход которого соединен с выходом преобразователя крутящего момента, второй и третий вход — с выходами соответствующих преобразователей температур. а выход подключен к входу регистрирующего блока, снабжено блоком измерения начальной температуры образца, датчиком момента смыкания полуматриц и блоком уставок, выходы которых соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами микропроцессорного блока. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2а — момент включения теплового импульса без упреждения и реакция температуры матриц испытательной камеры; на фиг.2б — момент включения теплового импульса с упреждением и реакция температуры матриц и испытательной камеры на зто упреждение. Устройство для температурных испытаний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение содер>кит микропроцессорный блок 1. первый вход которого соединен с выходом преобразователя 2 крутящего момента, второй и третий входы подключены к выходам измерительных преобразователей 3, 4 температуры верх1758485 20 30 40 50 Величина упреждающего теплового импульса зависит ат начальной температуры испытуемого образца, ана должна быть равна количеству теплоты, необходимой для ней 5 и нижней 6 матриц, снабженных нагревательными плитами 7, 8 с нагревателями 9, 10, входы которых соединены спервым и вторым выходами микропроцессорного блока 1. Привод 11 поворота матриц относительно друг друга соединен с нижней нагревательной плитой 8. Датчик 12 начала смыкания матриц 5, 6 подключен к четвертому входу микропроцессорного блока 1, пятый вход которого подключен к выходу блока 13 измерения начальной температуры образца. Третий выход микропроцессорного блока 1 подключен к входу регистрирующего блока 14. На шестой вход микропроцессорного блока 1, соединенного с выходом алака 15 уставах, вводят данные а мощностях нагревателей матриц (P1, Р2), массе образца (т), удельной теплаемкости испытуемого материала (с), а также данные, учитывающие конструктивные особенности матриц (R), определяемые экспериментально. Устройство работает следующим образам. С помощью вырубного пресса из испытуемого материала производится вырубка образца. Блоком 13 измерения температуры определяется его начальная температура либо в процессе вырубки, либо перед помещением в испытательную камеру. Информация о начальной температуре испытуемого образца передается в микропроцессорный блок 1, с помощью катарога рассчитывается количество энергии, необходимое для прогрева образца до заданной температуры испытаний и, исходя из мощности нагревателей 9, 10, конструкции нагревательных плит 7, 8 (ат этого Зависит к.п.д. нагревателей), рассчитывается длительность упреждпощега импульса на включение нагревателей 9, 10. Полученный образец помещается s испытательную камеру. После помещения образца в испытательную . камеру производится смыкание матриц 5, б. При этом датчик 12 в момент начала смыкания выдает сигнал в микропроцессорный блок 1, который вырабатывает упреждающий импульс на включение нагревателей 9, 10 верхней и нижней матриц. причем момент включения упреждающего импульса зависит ат конструкции нагревательных плит испытательной камеры (т.е. постоянный времени абьекта регулирования) и определяется экспериментальна. прогрева образца до заданной температуры испытаний, и определяется выражением 0 = сп1 (1за4 тоб), (1) где 0 — количество теплоты формируемого импульса; с — удельная теплоемкость испытуемого материала; m — масса испытуемого образца; t384 заданная температура испытания, t Т.к. работа W, необходимая для разогрева, равна С}, то длительность теплового импульса определяется следующим выражением: w ст (t» . — са5. ) к1 Р1+ 2 Р2 к1 Р1+ "2 Р2 где t>u — длительность включения нагревателей верхней и нижней плит; k1, k2 — коэффициент полезного действия каждого из нагревателей соответственно; Р1, P2 — мощность каждого из нагревател ей. После смыкания матриц 5, 6 испытательной камеры испытуемый образец подвергается циклическим сдвигавым деформациям с помощью привода 11. Одновременно определяется момент сопротивления сдвиговым деформациям образца измерителем 2 крутящего момента, информация с которого поступает в микропроцессорный блок 1, где происходит ее анализ выдачи результата на регис грирующий блок 14. Информация, необходимая для расчета величины теплового импульса (с. m, k1, k2, Р1, Р2, R), перед началом испытания занасится в блок 15 уставак и поступает в микропроцессорный блок 1. Необходима отметить, что некоторые величины для всех испытуемых материалов остаются постоянными, т.е. мощности нагревателей Р1, Р2, их КПД k1, k2, коэффициент R, учитывающий конструктивные особенности нагревательных плит и испытательной камеры, поэтому нет необходимости вносить эти данные в блок уставак перед каждым испытанием. Коэффициент R определяет момент времени выдачи сигнала на включение нагревателей 9, 10 для формирования упреждающего теплового импульса, длительность которого рассчитана в микропроцессорном блоке 1. Пример. Испытание резиновой смеси СКИЗ. С помощью пресса вырубается образец определенного обьема массой 4 г. Одновременно измеряется температура образца 1758485 (40ОС) и информация передается в микропроцессорный блок, который рассчитывает количество тепла, необходимое для разогрева образца до заданной температуры испытаний (200 С) по формуле (1). В данном случае Q = 302,08 кал, т.е. Q = 1264,17 Вт.с. Мощность нагревателей плит верхней и нижней матриц испытательной камеры равна 1 кВт. Исходя из их мощности, рассчитывается длительность включения нагревателей, которая равна 1,4 с. Смыкание матриц. испытательной камеры происходит 3-5 с. Одновременно с сигналом на смыкание матриц микропроцессорный блок включает нагреватели плит на 1,4 с. В результате упреждающего включения нагревателей матриц время достижения образцом заданной температуры испытаний сокращается до 32-35 с. После смыкания матриц испытательной камеры испытуемый образец подвергается сдвиговым циклическим деформациям, определяется и регистрируется моментсопротивления сдвиговым деформациям и по кривой зависимости крутящего момента от времени определяются качественные характеристики резиновой смеси СКИЗ. Большинство величин, применяемых в расчетах микропроцессорным блоком, вводится блоком уставок в виде констант. Так, например, КПД нагревателей, их мощность iY Т вЂ” величины постоянные и известные заранее. Формула изобретения Устройство для температурных испыта5 ний образцов каучуков и резиновых смесей и испытаний на кручение, содержащее основание, закрепленные на нем две электронагревательные плиты, преобразователи их температуры, соединенные с соответствую10 щими плитами, и выполненные в виде соосных полуматриц захваты образца, привод их относительного поворота вокруг своей оси, связанный с приводом преобразователь крутящего момента, регистрирующий блок 15 и связанный с электронагревательными плитами микропроцессорный блок, первый вход которого соединен с выходом преобразователя крутящего момента, второй и третий вход — с выходами соответствующих 20 преобразователей температур, а выход подключен к входу регистрирующего блока, о тлича ющееся тем,что,сцельюповышения точности путем исключения погрешностей, связанных с влиянием начальной 25 .температуры образца и сокращения времени испытания, оно снабжено блоком измерения начальной температуры образца, датчиком момента смыкания полуматриц и блоком уставок, выходы которых соединены 30 соответственно с четвертым, пятым и шестым входами микропроцессорного блока.
