ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НЕТОКОПРОВОДЯЩИХ ЖГУТОВ ВОЛОКОН МИКРОПЛАСТИКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Прибор для контроля площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов Полезная модель относится к средствам обучения, в частности к устройствам для механических испытаний микропластиков (нитей, жгутов волокон) и может быть использовано в учебном процессе для технической диагностики объекта подвергающегося нагружению при испытаниях на растяжение, а также для измерения и контроля площади поперечного сечения нетокопроводящего нитевидного образца микропластика.
Известна установка, реализующая способ бесконтактного измерения площади поперечного сечения микропроволоки, состоящая из массивного литого основания микроскопа, на котором жестко прикреплена скоба из листового дюралюминия, несущая на себе пластины из текстолита с просверленными отверстиями, в которых фиксируется составная латунная шпилька, другая составная латунная шпилька зафиксирована посредством хомута из винилпласта на предметном столике микроскопа, испытуемого проволочного образца (струны) жестко закрепленного винтом в шпильке, другой конец струны перекинут через микроблок в торце шпильке и соединяется винтом с грузом, создающим необходимое натяжение проволоки, из звукового генератора через реостат и латунные шпильки подающего напряжение к струне, постоянного магнита, расположенного на специальной платформе, покоящейся на кромках пластин и фиксирующейся винтом в нужном положении, частотомера. (RU №2293947, 20.02.2007).
Недостатками является ограниченное использование данного способа, т.к. возможно измерение площади поперечного сечения только токопроводящих проволок и недостаточная точность измерения, т.к. наступление резонанса фиксируется визуально по максимуму амплитуды колебаний.
Наиболее близким по технической сущности решением является установка для демонстрации бесконтактного измерения площади поперечного сечения нетокопроводящего нитевидного образца, содержащая испытуемый образец, который жестко прикреплен с одной стороны к металлической опоре, другой конец перекинут через блок и соединен с грузом, частотомер, металлическая опора установлена на столе вибратора вибростенда, на общем основании, на котором перпендикулярно испытуемому образцу установлен стробоскоп, а стойка управления вибростенда соединена со входом частотомера (RU №137943, 2014 г.).
Недостатком является малая мобильность измерения площади поперечного сечения образца, т.к. измерения проводятся стационарно из-за участия в работе объемного вибростенда, имеющего не только вибратор, но и стойку управления, закрепленных стационарно.
Задачей полезной модели является повышение точности определения и расширение возможности увеличения диапазона контролируемых площадей поперечного сечения образца и жгута без нарушения его сплошности за счет уточнения диаметра, участвующего в восприятии действующих нагрузок.
Техническим результатом является повышение точности определения, например, площади поперечного сечения жгутов волокон за счет регулярного мобильного измерения площади поперечного сечения образца конструкционного материала любой плотности без нарушения его сплошности.
Сущность полезной модели заключается в том, что в приборе для контроля площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов, содержащем две опоры, установленные на основании, выполненные с возможностью прикрепления к ним испытуемого образца, вибратор, закрепленный на основании, стробоскоп, установленный на основании перпендикулярно испытуемому образцу, вибратор представляет собой эксцентриковый механизм с электрическим двигателем и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу в виде «ласточкина хвоста», выполненном в основании между опорами, также введена винтовая пара, прикрепленная к основанию и соединенная штоком с вибратором, нижние части опор прикреплены к основанию шарнирно, верхние части опор прикреплены к основанию соответственно - одна через пружину, другая через динамометр и винтовую пару.
Существенные отличия и новизна заключаются в том, что вибратор представляет собой эксцентриковый механизм с электрическим двигателем и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу в виде «ласточкина хвоста», выполненном в основании между опорами, также введена винтовая пара, прикрепленная к основанию и соединенная штоком с вибратором, нижние части опор прикреплены к основанию шарнирно, верхние части опор прикреплены к основанию соответственно - одна через пружину, другая через динамометр и винтовую пару.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На чертеже изображен прибор (общий вид).
Испытуемый образец 1 прикреплен с одной стороны к опоре 2 с другой к опоре 3, установленным на основании 4. Нижние части опор 2 и 3 установлены на основании 4 шарнирно, верхняя часть опоры 2 прикреплена к основанию 4 через пружину 5, верхняя часть опоры 3 прикреплена к основанию 4 через динамометр 6 и винтовую пару 7. Также на основании 4 установлены: стробоскоп 8 перпендикулярно испытуемому образцу 1; вибратор 9, представляющий собой эксцентриковый механизм 10 с электрическим двигателем 11, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу в виде «ласточкина хвоста», выполненном в основании 4 строго посередине между опорами 2 и 3; винтовая пара 12, прикрепленная к основанию 4 и соединенная штоком 13 с вибратором 9.
Прибор работает следующим образом.
Вращая винтовую пару 7, нагружают испытуемый образец 1 заданной силой натяжения, контролируя ее величину по динамометру 6. При включении электрического двигателя 11, вращения вала которого через эксцентриковый механизм 10 преобразуются в возвратно-поступательные перемещения вибратора 9, который возбуждает колебания испытуемого образца 1. Путем плавного изменения частоты вращения вала электрического двигателя 11 изменяют частоты вынуждающей силы. При приближении частоты вынуждающей силы к частоте собственных колебаний возрастает амплитуда колебаний нитевидного образца 1, наступление резонанса определяется стробоскопом 8.
Если резонанса достичь не удалось, то вращая винтовую пару 12, соединенную штоком 13 с вибратором 9, добиваются изменения местоположения вибратора 9 в пазу основания 4, при этом изменяются длины плеч испытуемого образца 1. Совместное изменение местоположения вибратора 9 и плавного изменения частоты вращения вала электрического двигателя 11 добиваются наступления резонанса на одном из плеч испытуемого образца 1.
Установив частоту резонансных колебаний нитевидного образца, определяют соответствующую этому режиму форму колебаний.
Для образца конструкционного материала любой плотности задаются или являются постоянными силой натяжения, номером гармоники, плотностью материала нити, получаем зависимость диаметра нити от собственной частоты колебаний и длины нити.
Меняя испытуемый образец 1 данного конструкционного материала, зафиксировав силу натяжения, номер гармоники, плотность материала нити, собственную частоту колебаний, изменяя местоположения вибратора 9 в пазу основания 4, добиваемся наступления резонанса на одном из плеч испытуемого образца 1. Замеряя длину плеча нити, получаем, если оно есть, изменение диаметра нитевидного образца или жгута, участвующего в восприятии действующих нагрузок.
Таким образом, применение предлагаемого прибора позволяет повысить точность определения площади поперечного сечения жгутов волокон за счет регулярного мобильного измерения диаметра образца конструкционного материала любой плотности без нарушения его сплошности.
За счет того, что определяется уточненная площадь поперечного сечения образца и осуществляется непрерывный одновременный контроль в процессе растяжения без нарушения его сплошности, можно повысить достоверность определения физико-механических характеристик однонаправленных пластиков, участвующих в восприятии действующих нагрузок.