УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛАСТОМЕРОВ

Полезная модель относится к испытаниям материалов, а именно, к устройствам для определения динамических характеристик эластичных материалов.
Известно устройство для определения динамического модуля упругости звукоизоляционных материалов и изделий при продольных колебаниях нагруженного образца по величине частоты колебаний, при которой амплитуда ускорения становится наибольшей (резонанс) [1]. Устройство содержит закрепленный на подвижной системе вибратора столик, установленный над столиком испытываемый образец эластомера и установленный над испытываемым образцом эластомера груз [1, черт. 1, с. 3].
Однако это устройство не позволяет определять динамические характеристики косоразмещенных эластичных материалов при различных значениях угла наклона этих материалов к поверхности столика вибратора. Косоразмещенные эластичные материалы применяют в резинометаллических виброизоляторах для соединения защищаемого объекта (двигателя, кабины, других агрегатов и механизмов) с рамой машины [2, с. 211, рис. 24], [3, с. 32, рис. 2.1, м]. Косоразмещенные призматические упругие элементы при выполнении технологических операций с изменением режима работы машины поворачивают по отношению к защищаемому объекту, плавно изменяя жесткость виброизоляторов и снижая вибрации защищаемых объектов [4].
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности определения динамических характеристик эластомеров при различных значениях угла наклона испытываемых образцов материала к поверхности столика вибратора [5] при неизменном положении точки приложения вертикально действующей нагрузки к поверхности образца - в центре образца.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем закрепленный на подвижной системе вибратора столик, установленный над столиком испытываемый образец эластомера и установленный над испытываемым образцом эластомера груз, отличительными от прототипа признаками является то, что испытываемый образец эластомера вулканизацией или склеиванием жестко соединен с верхней и нижней металлическими пластинами, прикрепленными винтами соответственно к верхней и нижней скобам, верхняя и нижняя скобы шарнирно соединены соответственно с верхней и нижней вилкой, ось этих шарниров совмещена и проходит по касательной к верхней поверхности испытываемого образца эластомера через центр этой поверхности, нижняя вилка жестко закреплена на столике вибратора, а к верхней вилке жестко прикреплен груз, в верхних и нижних скобах и вилках выполнены отверстия для фиксации с помощью штифтов угла наклона испытываемого образца эластомера к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°.
На фиг. 1 представлен внешний вид устройства для определения динамических характеристик эластомеров при горизонтальном положении испытываемого образца эластомера. На фиг. 2 представлен разрез А-А этого устройства вертикальной плоскостью. На фиг. 3 представлен внешний вид устройства для определения динамических характеристик эластомеров при наклоне испытываемого образца эластомера к поверхности столика вибратора.
Устройство содержит закрепленный на подвижной системе вибратора столик 1, установленный над столиком 1 испытываемый образец эластомера 2 и установленный над испытываемым образцом эластомера 2 груз 3 (фиг. 1, фиг. 2).
Испытываемый образец эластомера 2 вулканизацией или склеиванием жестко соединен с верхней 4 и нижней 5 металлическими пластинами. Винтами 6 верхняя металлическая пластина 4 прикреплена к верхней скобе 7, а нижняя металлическая пластина 5 - к нижней скобе 8.
Верхняя скоба 7 шарнирно соединена с верхней вилкой 9, а нижняя скоба 8 шарнирно соединена с нижней вилкой 10. Ось О-О этих шарниров (фиг. 2) совмещена и проходит по касательной к верхней поверхности испытываемого образца эластомера 2 через центр В этой поверхности.
Нижняя вилка 10 жестко закреплена на столике 1 вибратора 1. К верхней вилке 9 жестко прикреплен груз 3.
В верхней 7 и нижней 8 скобах, а также в верхней 9 и нижней 10 вилках выполнены отверстия 11 (фиг. 1 и фиг. 3) для фиксации с помощью штифтов 12 и 13 угла наклона φ испытываемого образца эластомера к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°.
Для обеспечения неизменности характера нагрузки устройство выполнено симметричным относительно вертикальной оси У-У (фиг. 2).
Для определения динамических характеристик эластомеров от каждой партии эластомеров отбирают для испытаний не менее шести образцов.
Испытываемый образец материала 2 жестко соединяют вулканизацией или склеиванием с верхней 4 и нижней 5 металлическими пластинами,
Винтами 6 верхнюю металлическую пластину 4 прикрепляют к верхней скобе 7, а нижнюю металлическую пластину 5 - к нижней скобе 8.
Нижнюю вилку 10 жестко закрепляют на столике 1 вибратора. К верхней вилке 9 жестко прикрепляют груз 3.
Верхнюю скобу 7 шарнирно соединяют с верхней вилкой 9, а нижнюю скобу 8 шарнирно соединяют с нижней вилкой 10.
Устанавливают штифты 12 и 13 в отверстия верхней 7 и нижней 8 скобах, а также в верхней 9 и нижней 10 вилках так, чтобы угол наклона φ испытываемого образца эластомера к поверхности столика вибратора был равен 0° (фиг. 1).
Приводят столик 1 вибратора в вертикальное колебательное движение, установив на измерительном усилителе режим автоматического поддержания постоянной амплитуды ускорения груза 3. С помощью низкочастотного измерительного звукового генератора устанавливают колебания частотой 5 Гц.
Плавно изменяют частоту колебаний и определяют частоту резонанса f, при которой амплитуда ускорения груза 3 становится максимальной. Амплитуду ускорения регистрируют с помощью акселерометров и виброизмерителя [5].
Д
2
По частоте резонанса f вычисляют динамический модуль упругости E (Н/м) эластомера по формуле [4, с. 4]
где f - частота резонанса, Гц;
M - масса груза, кг;
h - высота образца под нагрузкой, м;
2
F - общая площадь одновременно испытываемых образцов, м.
Испытания в той же последовательности проводят для других отобранных образцов рассматриваемой партии эластичных материалов.
Для каждой партии эластомера и конкретной массы M груза вычисляют среднее арифметическое значение величин динамического модуля упругости.
Последовательно изменяют и фиксируют угол наклона φ испытываемых образцов эластомера 2 к поверхности столика 1 и изменяют массу M груза 3. Для этого отвинчивают винт крепления груза 3 к верхней вилке 9 и снимают груз 3. Извлекают штифты 13 из отверстий и поворачивают вокруг оси О-О на нужный угол φ по отношению к столику 1 и нижней вилки 10 блок жестко соединенных деталей, состоящий из нижней скобы 8, винтов 6, верхней 4 и нижней 5 металлических пластин, испытываемого образца эластомера 2, верхней скобы 7, верхней вилки 9 и штифтов 12. Устанавливают штифты 13 в совмещенные отверстия нижней вилки 10 и нижней скобы 8 (фиг. 3). Извлекают штифты 12 из отверстий и поворачивают вокруг оси О-О в противоположную сторону на угол φ верхнюю вилку 9 по отношению к верней скобе 7. Устанавливают штифты 12 в совмещенные отверстия верхней вилки 9 и верхней скобы 7. Закрепляют винтом груз 3 на верхней вилке 9.
При каждом установленном значении угла φ наклона испытываемых образцов эластомера 2 и массе M груза 3 определяют в перечисленной последовательности значение динамического модуля упругости, а для каждой партии материала - среднее арифметическое значение величин модуля упругости.
В результате проведения испытаний на вибрационном электродинамическом стенде ВЭДС-10А были получены экспериментальные данные для резины марки 5969 [5].
Источники информации
1. Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний. ГОСТ 16297-80. Издание официальное. Государственный строительный комитет СССР. М. Издательство стандартов, 1988.
2. Вибрации в технике. Справочник. Том 4. / Под ред. Э.Э. Лавендела. - М.; Машиностроение, 1981.
3. Ляпунов В.Т., Лавендел Э.Э., Шляпочников С.А. Резиновые виброизоляторы. Справочник - Л.: Судостроение, 1988, - 216 с.
4. Патент РФ на изобретение №2453746. Способ виброзащиты машин. Опубл. 20.06.2012 Бюл. №17.
5. Заявка на изобретение №2013135596/28(053389) от 29.07.2013 «Способ определения динамических характеристик эластомеров». G01N 3/30. Решение о выдаче патента от 22.12.2014 г.