УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ НИТЕЙ МЕТОДОМ СВОБОДНЫХ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к области динамических испытаний высокоориентированных полимеров и может быть использована для определения динамических характеристик полимерных нитей различной гибкости цепей например - СВМ, тварон, армос, ловсан, преимущественно для определения динамического модуля упругости, модуля механических потерь, тангенса угла механических потерь и коэффициента жесткости.
Наиболее близким по совпадению признаков к заявляемому является устройство, опубликованное в патенте №20249195 С2, РФ, МПК G01N 3/00, 3/32 27 марта 2005 г., бюллетень №9.
Устройство, состоит из двух вертикальных стоек, на которых установлено три горизонтальные платформы две из них не подвижны, а средняя выполнена с возможностью вертикального перемещения, имеющая отверстие, центр которого совпадает с продольной осью образца и зажимов, в котором расположен узел для выведения образца с грузом из положения равновесия, состоящий из электромагнита с сердечником, диаметр которого меньше диаметра отверстия, и на которой закреплен узел с роликовой системой, состоящей из трех пар роликов расположенных под углом 120° относительно друг друга и охватывающих нижний зажим, сечение которого представляет собой правильный шестигранник, верхний зажим выполнен в виде консоли, на которой жестко закреплен тензодатчик и двух сельсин-датчиков установленных на вертикальной стойке.
Обладая рядом преимуществ таких как: отсутствие
нежелательных поперечных колебаний образца с грузом, мгновенность прикладывания нагрузки, одновременное измерение удлинения образца и напряжения возникающее в нити описанное устройство выявило ряд недостатков, а именно:
• при обрыве образца происходит удар захвата нижнего зажима о составные части роликовой системы,
• из-за малого хода площадки поддерживаемой магнитом, проведение испытаний с высокоэластичными материалами становиться невозможным;
• ограниченность площадки нагружения, не позволяет испытывать высокопрочные образцы.
Техническим результатом заявляемого решения являются увеличение надежности устройства, за счет установки направляющей нижнего зажима, под консолью, создание возможности для испытания высокоэластичных и высокопрочных образцов, за счет изменения конструкции нижнего зажима и установки дополнительной платформы, для взаимодействия нижнего зажима и магнита, что позволит перенести зону нагружения под среднюю платформу.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, состоящем из двух вертикальных стоек, на которых установлено три горизонтальные платформы две из них не подвижны, а средняя выполнена с возможностью вертикального перемещения, имеющая отверстие, центр которого совпадает с продольной осью образца и зажимов, в котором расположен узел для выведения образца с грузом из положения равновесия, состоящий из электромагнита с сердечником, диаметр которого меньше диаметра отверстия, и на которой закреплен узел с роликовой системой, состоящей из трех пар роликов расположенных под углом 120° относительно друг друга и охватывающих нижний зажим, сечение которого представляет собой правильный
шестигранник, верхний зажим выполнен в виде консоли, на которой жестко закреплен тензодатчик и двух сельсин-датчиков установленных на вертикальной стойке, направляющий узел, распложен под консолью, и охватывает нижний зажим, причем нижний зажим выполнен с возможностью перемещения по оси образца, через отверстие в средней горизонтальной платформе, и в средней части нижнего зажима расположена металлическая платформа с возможностью вертикального перемещения для взаимодействия с электромагнитом, а на нижнем конце установлена площадка для установки наборного груза.
На фигуре 1 представлена схема заявляемого устройства для определения динамических характеристик полимерных нитей методом свободных состоящего из следующих позиций:
1 - Нижняя платформа,
2 - Верхняя платформа,
3 - Верхний зажим консольного типа,
4 - Тензодатчик,
5 - Образец,
6 - Захват нижнего зажима,
7 - Площадка для установки наборного груза,
8 - Наборный груз,
9 - Металлическая платформа для взаимодействия с электромагнитом,
10 - Электромагнит,
11, 12 - Вертикальные стойки,
13 - Средняя горизонтальная платформа,
14 - Отверстие в платформе 13,
15 - Сельсин-датчик нижнего зажима,
16 - Сельсин-датчик верхнего зажима,
17 - Горизонтальная платформа для перемещения верхнего зажима,
18 - Округлая поверхность для закрепления образца,
19 - Направляющий узел,
20 - Консоль.
Способ определения динамических характеристик полимерных нитей методом свободных продольных колебаний включает в себя несколько этапов. На этапе подготовки устройства к испытаниям на электромагнит 10 подают заданное напряжение, после чего происходит взаимодействие металлической платформой 9, установленной на нижнем зажиме, с электромагнитом 10, выставляется равновесие моста тензодатчика 4, обнуляются показания сельсин датчиков. Продевают образец 5 через отверстие верхнего зажима 3, огибая поверхность 18 и оба конца зажимают в захват нижнего зажима 6 таким образом, чтобы обе ветви были параллельны друг другу. Устанавливают опорную поверхность плеча сельсин-датчика 16. На площадку 7 нижнего зажима устанавливают статический наборный груз 8, не вызывающий напряжения в образце 5 из-за реакции электромагнита 10 и металлической платформы 9. На этапе проведения эксперимента, отключают питание от электромагнита 10, после этого прекращается взаимодействие платформы 9 с электромагнитом 10. Приложенная нагрузка к платформе 7 через шестигранную часть нижнего зажима проходящую через отверстие 14 прорезанное в подвижной горизонтальной платформе 13 и захват 6 передается на образец 5, который начинает деформироваться, совершая колебательные движения около своего положения равновесия. С помощью тензодатчика 4, расположенного на верхнем зажиме консольного типа 3, регистрируют усилие на образце. Используя
сельсин датчик 15, закрепленный с возможностью вертикального перемещения на стойке 12, одновременно регистрируют частоту и амплитуду колебаний нижнего зажима. Сельсин-датчик 16, расположенный на дополнительной платформе 17, регистрирует прогиб балки при проведении испытаний. Полученное значение перемещения верхнего зажима используется для уточнения значений абсолютного удлинения образца и контроля показаний тензодатчик. На этапе обработки результатов испытаний переводят полученных аналоговых величин.
Выходными параметрами являются деформация образца и напряжение возникающие в образце, которые используются для расчета динамического модуля упругости, коэффициента жесткости, тангенса угла механических потерь и динамического модуля потерь.