УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

МПК (2012.01) G01 L 1/00
Устройство для определения коэффициента внутреннего трения материалов
Техническое решение относится к области измерений при определении коэффициента внутреннего трения материалов.
Р .
Известен способ определения коэффициента внутреннего трения материалов, реализуемый с помощью устройства, содержащего образец из исследуемого материала, который помещают в коробчатую обойму, состоящую их нижней части, закрепленной на основании, и верхней части, на которой помещена гиря весом [Шапарь А.Г. Механика горных пород и устойчивость бортов карьеров. -Кшв, Вища школа, 1973. -120с]
Устройство не обеспечивает высокую точность за счет того, что в разрушение образца вносит вклад не только разрушение типа поперечного сдвига, но и разрушение типа нормального отрыва вследствие приложения к верхней части коробчатой обоймы сдвигающей силы.
Недостатком устройства для реализации способа является наличие значительного значения коэффициента внешнего трения пары образец - сталь, которое может быть сопоставимо с коэффициентом внутреннего трения исследуемого материала.
В основу полезной модели поставлена задача повышения достоверности и точности определения коэффициента внутреннего трения материалов за счет уменьшения влияния коэффициента внешнего трения на определение коэффициента внутреннего трения.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения коэффициента внутреннего трения образец, изготовленный из исследуемого материала в виде прямоугольного параллелепипеда с выступами на одной из его граней, которые выполнены также в виде прямоугольных параллелепипедов, расположен между плоскими поверхностями двух стальных плит, первая плита обращена к одному из двух выступов, вторая плита соприкасается с противоположной ему гранью образца, а боковые грани образца соприкасаются с упорами, жестко закрепленными относительно второй плиты, согласно полезной модели, на нагружаемом выступе образца размещен стальной уголок, который поверхностями внутренних полок соприкасается с одной гранью выступа, обращенной к первой плите, и со второй гранью выступа, обращенной ко второму выступу, и у которого длина и высота внутренних полок равны ширине и длине выступа соответственно, а высота внешней полки, обращенной к первой плите, уменьшена со стороны вершины уголка до значения, равного длине выступа, между стальным уголком и первой плитой размещена фторопластовая пластина.
Устройство для определения коэффициента внутреннего трения материалов повышает достоверность и точность определения коэффициента внутреннего трения материалов за счет уменьшения влияния коэффициента внешнего трения на определение коэффициента внутреннего трения, поскольку значение коэффициента ^/-внешнего трения пары сталь - сталь, контактирующей через фторопластовую пластину, значительно меньше значений коэффициентов внешнего трения большинства материалов относительно стали.
Устройство содержит (фиг.1) образец 1, изготовленный из исследуемого материала в виде прямоугольного параллелепипеда с выступами 2 на одной из его граней, которые выполнены также в виде прямоугольных параллелепипедов, расположен между плоскими поверхностями двух стальных плит 3 и 4. На одном выступе образца размещен стальной уголок 5 соприкасающийся с поверхностями внутренних полок с одной гранью выступа, обращенной к первой плите, и со второй гранью выступа, обращенной ко второму выступу, и у которого длина и высота внутренних полок равны ширине и длине выступа соответственно, а высота внешней полки, обращенной к первой плите, уменьшена со стороны вершины уголка до значения, равного длине выступа. Между стальным уголком и первой плитой размещена фторопластовая пластина 6. Упоры 7 жестко закрепленными относительно второй плиты 4. Упругий элемент 8 соединен с тензометрическим мостом, винт 9, расположенный в опоре 10, упругий элемент 11 соединен с тензометрическим мостом, регистрирующее устройство 12.
Устройство работает следующим образом.
Р
Ро\.
Образец 1, (фиг.1), изготовленный из исследуемого материала в виде прямоугольного параллелепипеда с выступами 2 на одной из его граней, которые выполнены также в виде прямоугольных параллелепипедов, располагают между плоскими поверхностями двух стальных плит 3 и 4. На одном выступе образца размещают стальной уголок 5 соприкасающийся с поверхностями внутренних полок с одной гранью выступа, обращенной к первой плите, и со второй гранью выступа, обращенной ко второму выступу, и у которого длина и высота внутренних полок равны ширине и длине выступа соответственно, а высота внешней полки, обращенной к первой плите, уменьшена со стороны вершины уголка до значения, равного длине выступа. Между стальным уголком и первой плитой размещают фторопластовую пластину 6. Вторая плита 4 соприкасается с противоположной выступам гранью образца, а боковые грани образца 1 соприкасаются с упорами 7, жестко закрепленными относительно второй плиты 4. Через упругий элемент 8 с тензометрическим мостом осуществляют их одноосное сжатие силой до значения Вращая винт 9 в опоре 10, жестко закрепленной относительно второй плиты 4, через
F,
Р.
t
P(f)
F(t)
F(t)
F
i(t
\),
F(t).
t
\
P
i(t
i),
F
i(t
i).
Fa(ta)
Pc2(t
2),
ju
c
c
c
c
c
c
c
C
упругий элемент 11с тензометрическим мостом воздействуют на выступ 2 образца 1 сдвигающей нагрузкой ортогональной силе Сигналы от тензометрических мостов упругих элементов 8 и 11 подают в регистрирующее устройство 12, например, аналогово-цифровой преобразователь и устройство памяти компьютера. При этом результат регистрации изменяющихся во времени величин и отображается в реальном времени на мониторе компьютера в виде графиков (фиг.2). Сдвигающую нагрузку увеличивают вращением винта 9 до значения при котором происходит разрушение образца 1, состоящее в сдвиге первого выступа 2 относительно образца 1, и которое определяют по излому кривой Затем определяют соответствующее этому моменту времени значение силы которое превышает первоначальную силу сжатия Ли за счет действия на образец 1 нагрузки После этого устанавливают значения и соответствующие разрушению образца 1, состоящего в сдвиге второго выступа 2 относительно   образца   1.   Затем   определяют   коэффициент   внутреннего   трения
,                             <i>F</i><sub>c2</sub><i>(t</i><sub>c2</sub><i>)-F</i><sub>cl</sub><i>(t</i><sub>c]</sub><i>)</i>исследуемого материала по формуле         <i>ц = -^</i>-
---- <i>k</i><sub>f</sub>,
Pel
Pel (*с1
(/c2 ) ~~ )
к/ -
где коэффициент внешнего трения пары сталь - сталь, контактирующей через фторопластовую пластину.
kf
Устройство для реализации способа определения коэффициента внутреннего трения материалов повышает достоверность и точность определения коэффициента внутреннего трения материалов за счет уменьшения влияния коэффициента внешнего трения на определение коэффициента внутреннего трения, поскольку значение коэффициента внешнего трения пары сталь - сталь, контактирующей через фторопластовую пластину, значительно меньше значений коэффициентов внешнего трения большинства материалов относительно стали.
Фиг. 1.
Фиг.2.