Устройство для определения динамических характеристик комплексных нитей

Устройство для определения динамических характеристик комплексных
Полезная модель относится к приборам для динамических испытаний комплексных нитей различной гибкости цепей, например СВМ, терлон, лавсан, армос и др. Прибор предназначен для определения динамических характеристик комплексных нитей, таких как коэффициент жесткости, динамический модуль упругости и тангенс угла механических потерь.
Известно устройство для определения динамических характеристик комплексных нитей в процессе ползучести, опубликованное в АС № 1647353 А1 СССР МПК G 01 N3/30 7 мая 1991 г., бюллетень № 17. В устройстве вертикально подвешенный образец исследуемой нити статически нагружают наборным грузом, обеспечивающим возникновение в нити процесса ползучести. После выдержки образца под нагрузкой, для достижения заданной деформации ползучести, возбуждают продольные колебания образца ударом бойка пружинного ударника по площадке с грузом снизу вверх. Силу ударного нагружения выбирают из условия возбуждения колебаний с амплитудой, не больщей величины упругих деформаций нагруженного образца. С помощью вибродатчика, закрепленного с возможностью вертикального перемещения на ОДНОЙ из вертикальных стоек, регистрируют амплитуду и частоту возбужденных колебаний, по которым определяют динамические характеристики комплексной нити в процессе ползучести известным способом.
К недостаткам устройства необходимо отнести то обстоятельство, что при ударе бойка пружинного ударника по грузу снизу вверх в определенном интервале напряжений (разном для нитей различного химического состава, но не превышающем 150 МПа, т.е. в области незначительных начальных нагрузок) создаются условия для отрыва груза от площадки, на которой груз лежит только под действием собственного веса, что приводит к искажению формы колебательного процесса, проявляющемуся в виде неэкспоненциальных затухающих колебаний со скачкообразным непериодическим изменением
я НИ imii  j  ,
нитей
МПКО01МЗ/30
амплитуды результирующего колебания, и возрастанию погрешности при определении динамических характеристик комплексных нитей, находящихся в условиях динамического воздействия.
Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков, а именно повышение достоверности оценки коэффициента жесткости, динамического модуля упругости и тангенса угла механических потерь комплексных нитей за счет устранения условий для возникновения отрыва груза от площадки, на которой груз лежит только под действием собственного веса путем жесткого закрепления груза на площадке.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, состоящем из жесткой станины, выполненной из двух горизонтальных платформ, жестко соединенных двумя вертикальными стойками, на которых с возможностью вертикального перемещения закреплен сельсин-датчик и ударный узел, а также верхнего зажима, жестко связанного с верхней горизонтальной платформой, к которому вертикально подвешен образец исследуемой комплексной нити, и нижнего зажима, выполненного в виде стержня с площадкой, на которой расположен груз, на стержне нижнего зажима подвижный контакт под действием возвращающей силы сжатой пружины соприкасается с поверхностью наборного груза и жестко фиксируется цилиндрическим клином, вставленным в одно из отверстий большего диаметра, расположенных по длине стержня с шагом, равным толщине наборных стандартных грузиков.
На фигуре 1 представлена схема заявляемого устройства для динамических испытаний комплексных нитей методом малых свободных продольных колебаний, состоящее из следующих основных узлов:
- жесткой станины, установленной на горизонтальной поверхности и состоящей из нижней 1 и верхней 2 горизонтальных платформ, а также двух вертикальных стоек 3 и 4, к одной из которых, а именно к вертикальной стойке 3, с возможностью вертикального перемещения крепят узел 5, предназначенный для создания ударного воздействия на систему образец-груз, а к другой, вертикальной стойке 4, также с возможностью вертикального перемещения
крепят сельсин-датчик 6, сигнал от которого поступает к шлейфному осциллографу Н-117 (на фигуре 1 не указан);
-верхнего зажима 7, жестко связанного с верхней горизонтальной платформой 2, к которому крепят образец исследуемой нити 8;
-нижнего зажима 9, выполненного в виде стержня 10 с площадкой 11, на которую под действием собственного веса помещают груз 12, необходимый для создания растягивающего усилия;
-узла 13, жестко закрепленного на стержне 10 нижнего зажима 9 и предназначенного для жесткого закрепления груза 10 на площадке 9.
Узел 13 более подробно представлен на фигуре 2.
Узел для закрепления груза на площадке представляет собой два горизонтальных зажима: неподвижный 14 и подвижный 15, соединенные между собой пружиной 16 постоянной жесткости, находящейся в сжатом состоянии. Зажим 14 жестко крепится к стержню 10, в котором выполнены отверстия с шагом, равным толщине наборных стандартных грузов. Зажим 15 под действием сжатой пружины соприкасается с поверхностью верхнего грузика наборного груза и фиксируется цилиндрическим клином 17, вставленным в одно из отверстий, что позволяет зафиксировать подвижный зажим 15 и закрепить, таким образом, груз 12 на площадке 11. Жесткое закрепление груза на площадке в устройстве для определения динамических характеристик комплексных нитей позволяет наблюдать экспоненциально затухающие колебания без искажений.
Масса узла 13 составляет не более 3 % от массы наборного груза и не оказывает влияния на расчет динамических характеристик.
К образцу 8 путем установки груза 12 на площадке 11 прикладывают постоянное статическое усилие, обеспечивающее возникновение в комплексной нити процесса ползучести. После выдержки образца под нагрузкой жестко фиксируют груз 12 на площадке 11с помощью узла 13 и выводят его из положения равновесия кратковременным импульсом ударного узла 5, возбуждая таким образом малые свободные продольные колебания образца 8 с
грузом 12, которые регистрируются сельсин-датчиком 6 и фиксируются на светочувствительной бумаге шлейфного осциллографа Н-117 (на фигуре 1 не указан).
По данным проявленной осциллограммы определяют частоту и логарифмический декремент затухания колебаний, по которым рассчитывают динамические характеристики комплексных нитей, а именно динамический модуль упругости Един , коэффициент жесткости k и тангенс угла механических потерь tg S с использованием следующих формул:
г rlQ2
Е  ,
где € - длина нити, у - плотность нити. Т- линейная плотность нити, т - масса подвешиваемого груза, со - циклическая частота колебаний нити с грузом. где А - логарифмический коэффициент затухания. Проректор по научной работе СПбГУТД профессор
k  тсо ,
с Д ,
п Ф.Ф. Бездудный