Реологическая модель табачной массы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()832474 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3assneHo 2 0778 (21) 2664215/28-13 (51)М. Кл.

G 01 и 33/00 с присоединением заявки Но (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 230581 Бюллетень И9

Дата опубликования описания 230581

Ю) УДК 663. 97: 32.

135(088 8) Ю.Г. Груба и В .В. Чеников (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) РЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТАБАЧНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к табачной промышленности и предназначено для исследований реологических свойств упругих — вязко-пластических матерна-с лов, например листовой и резаной табачной массы, и может применяться для изучения упругости, вязкости, пластичности и релаксации напряжений и деформаций. Она также может применять1О ся для исследований реологических свойств естественных и искусственных волокнистых материалов с упругими .вязко-пластическими характеристиками. логическим дифференциальным уравнением

4Ъ E Eg BF

=Š— + —1 и а+ 1, а где с., - время;

Е1 - модули упругости, вязкость, Недостатком известной модели является то, что деформациоиное -a6hagyaние реальных материалов предстаалливтся через деформации соответствующих механических элементов. упругостьпружина, вязкость — поуве1нь с цивтинд= ром, заполненным вязкой иищсосазмо, пластичность (предел текучеежи-.) элемент сухого треиия.

Реальные коляимщные каниллярнопористые материалы, к которым относится и табачная масса, при изменении гигротермическ зго состояния меняют реологические параметры, т.е. вязкость, упругость, пластичность и предел текучести. Указанные парамет ры изменяются также и с изменением напряжений, так как это приводит к

Известна реологическая модель f1) 15 табачной массы, включающая поршень с цилиндром, заполненным воздухом, к которому последовательно подсоединена цилиндрическая пружина, укаэанные элементы соединены последовательно с кон20 туром, в котором произведено параллельное соединение цилиндрической пружины и поршня с цилиндром, заполненным вязкой жидкостью, далее к контуру последовательно соединен еще 25 один поршень с цилиндром, заполненным вязкой жидкостью. Реологическое поведение табачной массы при деформи- ровании укаэанная модель описывает ,как упругое вязко-пластическое реа- 30

jl

/, j

f lj v>-:

Краснодарский научно-исследовательскттй институт пищевой промышленности и Краснодарский пййьгехяический / институт

Р 832474 графически, известная модель не содержит элемента предела текучести, хотя

40 реальный материал обладает указанной характеристикой.

Цель изобретения - повышение точности бпределения вязко-упругих свойств табачной массы.

Укаэанная цель достигается тем, что модель содержит элемент предела текучести, выполненный в виде газового разрядника, а элементы упругости и вязкости представляют собой соответственно конденсаторы на сегнетодиэлектриках и переменные резисторы при этом зле ленты соединены в схему так, что соответствует уравнению

С ), + +

Ж 1 и Е 1 1 1 1 Ж

at г < 4Ей (> .е э 1 .е R cs) г г ю .где E — электродвижущая сила; сила тока;

R — переменное сопротивление ; описывающее вязкость в эле-. менте запаздывания упругости

55 изменению плотности материалов, а поэтому для описания их деформационного поведения необходимо применять семейство механических моделей.

Приложение сжимающей или растягивающей нагрузки вызывает перемещение элементов модели и ее деформирование, .которое связано с появлением напряжений, причем в элементах упругости (пружины и элементы сухого трения) энергия накапливается, а в элементах вязкости цилиндр с поршнем и вязкой жидкостью диссипирует. При снятии нагрузки накопившаяся в упругих эле)лентах энергия расходуется на восстановление первоначального положения элементов модели. fS

Производя последовательные циклы нагружения и разгрузки и измеряя в определенные промежутки времени деформацию модели, строят в координа- . тах "деформация - время" кривую пол- 26 зучести. Механические модели, представляя картину поведения реального материала при деформировании и снятии нагрузки, обладают рядом сущест-, венных недостатков: требуют прецизи- 25 онного изготовления всех элементов с подбором специальных материалов, жидкостные элементы требуют частой смены вязких жидкостей с промывкой элемента, так как в процессе работы вязкость жидкостей .меняется, особенно сложны в изготовлении элементы сухого трения> наличие собственного трения в соединительных узлах (втулки, шарниры) искажает реальную картину реологического поведения, не дают возможности получить прямым путем кривую ползучести, она строится

R> — переменное сопротивление, описывающее вязкость элемента Ньютона, R - переменное сопротивление, описывающее вязкость в элементе пластичности;

С, С,С4,С вЂ” емкости в соответствующих целях, описывающие Гуковскую упругость, запаздывающую упругость, упругость вязкой податливости и упругость предела текучести, постоянные времени.

Сг%2, РУСЬ

Кроме того, напряжение на сетке газовбго разрядника сдвинут по фазе на угол 180 по отношению к напряжению анода.

Деформационное поведение реальных материалов и предлагаемой модели описывают: деформация ; количество электричества Q; напряжение 5, электродвижущая сила Е; скорость деформации

4f., Нt ток ; податливость в емкость

1 °

У g I

С, вязкость 1,, сопротивление R, предел текучести V; газовый разрядник типа тиратрона. на чертеже представлена электрическая реологическая модель для упругих вязко-пластических материалов.

Модель содержит элемент 1 упругой податливости, элемент 2 запаздывающей упругости, и элементы 3-5 соответственно вязкости, вязкой податливости и пластичности.

Зависимость ЭДС от Q в цепях модели описывается следующими параметрическими уравнениями

E()" с @() () Я ()сж

e(e) и .э

Е()= — Q (1); е(М= с Q ()

Ь

Решение параметрических уравнений при условии 3,„ - +3г+3 + J4+>6 дает

Реологическое уравнение модели вида

83 1 се% 1 ВЕ l 1 1 1 1 — «» (c+c ) — — — + — - —gq 7 gq 1 4 г В а 6 R J

Ф

-Е (° 9 г 1 R5 С.6 ) () щ +- — -0

6 5 где Q > )„ - количество электричества и сила тока в цепи, описывающей упругую податливость, 832474

12 и я — то же, в цепи, описывающей запаздывающую упругость, то же, в цепи, описывающей вязкость элемента

Ньютона, 5

t1+„D4 — то же, в цепи, описывающей вязкую податливость, ц,Э вЂ” то же, в цепи, описывающей пластические свойства с пределом текучести.

Конденсаторы модели выполнены на сегнетодиэлектриках, которые меняют свою емкость в зависимости от темпе-ратуры и электрического напряжения, а резисторы — переменного сопротивления, что соответствует поведению реальных материалов, описываемых предлагаемой моделью, которые меняют реологические характеристики в зависимости от температуры и вызванных в них механических напряжений. 20

Модель работает следующим образом.

Модель подключается к осциллографу с запоминающим устройством и на ее вход подается напряжение, в это время в цепях, описывающих упругие 25 свойства, происходит накопление заряда, а в цепях, описывающих вязкие свойства, энергия диссипирует. На сетку газового разрядника, элемент

5, подается напряжение, сдвинутое по фазе на угол 180 по отношению к

>напряжению анода. Разрядник зажигается, когда напряжение достигает критического значения (т.е. когда механическое напряжение в реальном материале превышает предел текучести), и горит до конца полупериода, что соответствует времени нагружения модели.

Цепь, описывающая пластические свойства с пределом текучести, срабатывает, имитируя прохождение предела 40 текучести реального материала и тем сасаьим — остаточную пластическую -деформацию. В момент, когда газовый разрядник гаснет, напряжение с модели снимается и накопленный в цепях 45 заряд растекается, а энергия диссипирует.

Осциллограмма, остановленная на экране осциллографа при помощи запоминающего устройства, является решени-.р ем реологического уравнения (1) и

Э есть кривая ползучести реального материала. Измеренные в цепях модели тока в период нагрузки ее и снятия электрического напряжения и расшифровка осциллограммы позволяют получить необходимые данные, используя которые и известные физические зависимости, можно перейти к реологическим параметрам реального материала.

Предлагаемое изобретение не требу- 40 ет прецизионного изготовления сложных-механических элементов, описывает реологические свойства материалов в различном гигротермическом состоянии за счет применения сегнетодиэлек- 65 триков и резисторов переменного сопротивления и сдвига фаз напряжения в газовом разряднике. Кроме того, дает автоматическое решение реологического уравнения на осциллограмме, повышает точность результатов в связи с отсутствием трения и вводом элемента предела текучести и значительно упрощает изучение реологических переменных и коэффициентов.

Формула изобретения

1. Реологическая модель табачной массы, включающая элементы упругости и вязкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения вязко-упругих свойств табачной массы, она содержит элемент предела текучести, выполненный в виде газового разрядника, а элементы упругости и вязкости представляют собой соответственно конденсаторы на сегнетодиэлектриках и переменные резисторы, при этом элементы соединены в схему так, что зависимость между количеством электричества и электродвижущей силой соответствует уравнению

:42 -1 3 f 1l » 1 hfdf — =-(с-с )- — + i + — )—

Ж 2 1 4- dt ttz R> 0<)d»:

-E р 1 »..р tt5< el g2tt2 Ъ 5 г . / 1 где Š— электродвнжущая сила;

- сила тока;

R2 — переменное сопротивление. описывающее вязкость в элементе запаздывакщей упругости, — переменное сопротивление, описывающее вязкость элемента Ньютона, переменное сопротивление, описывающее вязкость в элементе пластичности;

С,С,С4,С6 — емкости в соответ1 ствующих цепях, описывающие Гуковскую упругость, запаздывающую упругость, упругость вязкой податливости и упругость предела текучести;

С Я 6с6 — — постоянные времени.

2. Модель по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что напряжение на сетке газового разрядника сдвинуто по фазе на угол 180 > по отношению к напряжению анода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. fIatatcos В.С. и Авакян Э.P Рео- логическая модель табачной массы.

Пищевая технология. "Известие высших учебных заведений", 1970, 9 4, с. 130-132.

832474

Составитель Г. Богачева

Техред Ж. Кастелевич Корректор Ю. Макаренко

Редактор А. Судын

Филиал ППП "Патент", г..Уигород, ул. Проектная, 4

Закаэ 3666/69 Тирам 907 Подписное

ВНИИПИ Государственногс комитета СССР по делам иэобретений и открытнй

113035, Москва, В-35, Раутская наб., д. 4/5