Устройство для испытания нитей на растяжение
Владельцы патента RU 2255323:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна" (RU)
Изобретение относится к материаловедению, в частности к изучению восстановительного деформационного процесса нитей и нетканых материалов, и может быть использовано в научных исследованиях для расчетного прогнозирования. Устройство для испытания нитей на растяжение включает в себя два зажима для образца, связанные через тяги с механизмом нагружения; привод перемещения площадки; привод механизма фиксациии рычага; узел измерения деформации в виде сельсин-датчика. Механизм нагружения выполнен в виде площадки со штырями, с расположенным на них грузом. На сельсин-датчике своей средней частью закреплен двуплечий рычаг. При этом в устройство дополнительно вводят механизм ступенчатого увеличения деформации на заданную величину, состоящий из сельсин-датчика и рычага, который жестко закреплен на его оси, и связанный через скобу с рычажным узлом. Технический результат - повышение достоверности сведений о величине деформации за счет измерения деформации при восстановительно-деформационном процессе после многоступенчатого деформирования образца. 2 ил.
Изобретение относится к материаловедению и касается изучения восстановительного деформационного процесса нитей и нетканых материалов и может быть использовано в научных исследованиях для расчетного прогнозирования.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является устройство для испытания нитей на растяжение А.С. СССР №1747997, МПК G 01 N 3/08, опубликованное 15.07.92, Бюл. №26), которое снабжено тремя рычагами, два из которых двуплечие, а третий имеет фиксатор, двумя гибкими тягами, шарнирно закрепленный на третьем рычаге рамкой с противовесом и электроконтактной скобой, механизмом нагружения в виде площадки со штырями и расположенными на них грузом и сельсин-датчиком измерения деформации.
Недостатком указанного устройства является возможность проводить испытания только при одной ступени режима деформирования, что не позволяет получить достоверных сведений о величине деформации.
Технический результат - повышение достоверности сведений о величине деформации за счет измерения деформации при восстановительно-деформационном процессе после многоступенчатого деформирования образца.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для испытания нитей на растяжение, включающее два зажима для образца, связанные через тяги с механизмом нагружения в виде площадки со штырями и расположенным на них грузом, привод перемещения площадки, привод механизма фиксации рычага и узел измерения деформации в виде сельсин-датчика, на котором закреплен двуплечий рычаг своей средней частью, вводится дополнительный узел с сельсин-датчиком, который предназначен совместно с перечисленными признаками осуществлять ступенчатый режим деформирования. Такой режим испытаний необходим для определения параметров математической модели, предназначен для решения задач в следующих направлениях: сравнительный анализ свойств, их структурная обусловленность, целенаправленная технологическая регулировка свойств, прогнозирование кратковременных и длительных процессов деформирования
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство содержит зажимы 1 и 2 для образца испытуемого материала 3, механизм нагружения в виде площадки 4 со штырями 5, привода 6 перемещения площадки 4 и груза 7, расположенного на штырях 5, сельсин-датчик 8, четыре рычага 9, 10, 11 и 22, две гибкие тяги 12 и 13 и одну жесткую тягу 14. Одна гибкая тяга связана с концом рычага 9, выполненного двуплечим, а вторым концом с грузом 7. Тяга 13 связана со вторым концом того же рычага 9 и через жесткую тягу 14 с зажимом 1. Рычаг 10 выполнен двуплечим и закреплен средней частью на сельсин-датчике 8. Рычаг 22 жестко закреплен на оси сельсин-датчика 23 и через скобу связан с рычагом 11. Устройство содержит рамку 15, связанную и закрепленную на третьем рычаге 11, противовес 16, расположенный на третьем рычаге 11, установленный с возможностью взаимодействия с рычагом 11, фиксатор 17 с приводом 18 и электроконтактную скобу 19. Скоба 19 электрически связана с приводом 18 и установлена с возможностью взаимодействия со вторым концом рычага 10 со своими контактами 20 и 21.
На фигуре 2 (а, б) представлены графики изменения деформации и напряжения во времени, получаемые с помощью заявляемой конструкции. На графиках видно, что имеются восемь стадий деформированного состояния: I, III, V - зона равномерного деформирования; II, IV, VI - зона релаксации; VII - снятие части деформации в режиме постоянной скорости движения груза 7 до момента полной разгрузки; VIII - восстановительный деформационный процесс. На фигуре 2, а показана геометрическая сторона этой картины, а на фигуре 2, б - силовая сторона этой картины с целью выделения ведущей роли времени как главного независимого аргумента.
При испытании образца 3 привод 6 опускает площадку 4 со штырями 5 до тех пор, пока груз 7 не нагрузит через тяги 14 и 13 рычаг 9 и тягу 12. При этом захват 2 не перемещается, так как усилия от противовеса 16 удерживает его.
Двуплечий рычаг 10, взаимодействующий с тягой 14, преобразует ее линейное перемещение, равное деформации образца 3, в угловое перемещение ротора сельсин-датчика 8, которое, в свою очередь, преобразуясь в электросигнал, записывается самопишущим прибором. Ввиду малости угла поворота сельсин-датчика 8 перемещение плеча рычага 10 принимается прямолинейным. После достижения величины деформации образца 3 соответствующий рабочему пределу угла поворота ротора сельсин-датчика 8 ротор последнего возвращается в исходное положение за счет вертикального перемещения вниз базового зажима 2 вместе с образцом 3 и воздействия тяги 14 на двуплечий измерительный рычаг 10. Это перемещение обеспечивается включением привода 18, управляющего фиксатором 17, вызывающего поворот рычага 11 на угол, обеспечивающий перемещение зажимов 1 и 2 с образцом 3, тяги 14 с измерительным рычагом 10 и остальных связанных с ним элементов до момента замыкания в исходное положение. Далее работа идет в автоматическом режиме, при котором по каждому достижению деформации образца 3, соответствующей окончанию рабочего предела угла поворота ротора сельсин-датчика 8, управляющий электроконтакт 20 скобы 19, замыкаясь, включает привод 18, который, перемещаясь вверх, возвращает ротор сельсин-датчика 8 в исходное положение, которое соответствует замыканию управляющего контакта 21 скобы 19 и выключению привода 18.
Сельсин-датчик 23 начинает работать с момента пуска двигателя. Рычаг 22 преобразует линейное перемещение, равное деформации образца 3, в угловое перемещение ротора сельсин-датчика 23, которое, в свою очередь, преобразуясь в электросигнал, записывается самопишущим прибором. Сигнал сельсин-датчика 23 по своей силе увеличивается пропорционально перемещению контрольной точки (0), т.е. увеличению деформации (фиг.2а, I). По достижении заданной величины деформации по сигналу от сельсин-датчика 23 происходит остановка привода 18. После остановки имеет место условие: деформация ε=const (фиг.2а, II). По достижению заданного отрезка времени производится снова включение привода 18 и деформация увеличивается (фиг.2а, III) пропорционально перемещению контрольной точки (2). Затем происходит остановка двигателя и снова выполняется условие ε=const (фиг.2а, IV), после чего нагрузка полностью снимается (фиг.2а, VII) и происходит восстановительный деформационный процесс (фиг.2а, VIII). Такой режим испытаний можно проводить многократно.
С помощью узла рычага 11, противовеса 16, фиксатора 17 и привода 18 можно тщательно регулировать положение зажимов и соответствующие показания датчиков 8 и 23.
Полученные данные используют для определения или уточнения параметров математической модели, позволяющей прогнозировать напряженно-деформированные состояния материалов при сложных режимах механического воздействия на них. При обнаружении существенных различий между вычисляемыми и измеряемыми значениями восстановительно-деформационного процесса, при необходимости, производятся уточнения параметров математической модели по имеющимся теоретическим методикам (Сталевич А.М. Деформирование ориентированных полимеров: Монография. - СПб., СПГУТД, 2002).
Устройство для испытания нитей на растяжение, включающее два зажима для образца, связанные через тяги с механизмом нагружения в виде площадки со штырями и расположенным на них грузом, привод перемещения площадки, привод механизма фиксациии рычага и узел измерения деформации в виде сельсин-датчика, на котором закреплен двуплечий рычаг своей средней частью, отличающееся тем, что в устройство дополнительно вводят механизм ступенчатого увеличения деформации на заданную величину, состоящий из сельсин-датчика, рычага, который жестко закреплен на его оси, и связанный через скобу с рычажным узлом.
