CS215544B1 - Zařízení k měření napětí a deformací - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zařízení k měření napě­ tí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referečního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvně ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu. Posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců. Vynález se používá pro klasifikaci materiálů.

Description

Vynález se týká zařízení k měření napětí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referečního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvně ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu. Posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců.

Vynález se používá pro klasifikaci materiálů.

Q

Obr, I

Vynález se týká zařízení k měření napětí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referenčního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu.

Ploché ohebné materiály, např. usně, plastické fólie, textil, apod. v průběhu dalšího zpracování podléhají různému kombinovanému namáhání, jehož hlavní příčinou je tahové napětí. Aby bylo možné tyto materiály ještě před zpracováním správně klasifikovat s ohledem na to, jak jsou schopné tomuto namáhání vzdorovat, provádějí se různá laboratorní měření napětí a jím způsobených deformací.

Jsou známá různá zařízení k měření napětí a deformací, která jsou uzpůsobena pouze ke snímání délky posuvu zkušebního trnu. Takto získané hodnoty jsou dostačující pro hodnocení trojrozměrné deformace vzorku měřeného materiálu, avšak nelze z nich např. určit, jak se působením posouvajícího se zkušebního trnu postupně mění tloušťka vzorku měřeného materiálu. Hodnocení těchto tloušťkových změn je přitom velmi důležité např. u přírodních i syntetických usní, u nichž je trojrozměrná deformace při určité změně tloušťky současně provázena velmi nežádoucí změnou v povrchové úpravě, tj. vznikem tzv. pomerančového efektu.

Ke snímání délky posuvu zkušebního trnu se u známých zařízení vesměs používají indukční snímače, jež převádějí polohové změny snímacího prstu na změny elektrického napětí. Nevýhodou těchto indukčních snímačů je to, že mezi změnami délkových hodnot posuvu snímacího prstu a změnami elektrického napětí je nelineární závislost. Z toho vyplývá složité cejchování stupnice pro odečítání hodnot posuvu zkušebního trnu. Pokud by se mělo na výstup takového snímacího ústrojí připojit grafické nebo číslicové vyhodnocovací ústrojí, vyžadovalo by to zvláštní složité úpravy převodníku.

U známých zařízení se vzorek měřeného materiálu upíná ručně, např. pomocí šroubů. Toto řešení je nevýhodné zejména tím, že prakticky nelze kontrolovat velikost svírací síly v čelistech. Nestejnoměrné upnutí pak zkresluje výsledky měření u jednotlivých vzorků měřeného materiálu. Další nevýhodou tohoto řešení je to, že upínání vzorků měřeného materiálu je velmi pracné a zdlouhavé.

Známá zařízení jsou dále uzpůsobena pro konstantní hodnotu posuvu zkušebního· trnu. Takové uspořádání neumožňuje napr. provádět hodnocení změn lícové úpravy při různém posuvu zkušebního trnu, případně zjišťovat kritickou hodnotu posuvu zkušebního trnu (a tedy i kritickou hodnotu napětí), při které dochází ke vzniku určitých poškození lícové úpravy nebo celé struktury vzorku měřeného materiálu.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvné ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu a posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců.

Ostrojí pro snímání posuvu silového pístu sestává z otočného potenciometru, jehož pastorek je v záběru se snímacím prstem.

Silový píst je na spodní části, vyčnělé z hlavního tlakového válce, opatřen závitem, na němž je našroubována matice, která je uložena v náboji hnaného ozubeného kola, jenž je přes hnací ozubené kolo spojeno s hřídelem, na kterém je upevněno ruční kolo s noniovou stupnicí.

Vyšší technický účinek zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že ústrojím pro snímání posuvu silového pístu lze rovněž snímat polohu čelní plochy kontrolního trnu a z obou získaných hodnot lze pak určit změnu tloušťky vzorku měřeného materiálu. Závislost mezi snímanými změnami délkových hodnot v daném rozsahu posuvu snímacího prstu a změnami elektrického napětí je u otočného potenciometru lineární, z čehož vyplývá jednoduché cejchování měřicích stupnic, případně jednoduché provedení převodníku číslicového nebo grafického vyhodnocovacího ústrojí. Uspořádání závitové části silového pístu v matici náboje ozubeného kola, jež je převodem napojeno na ruční kolo, umožňuje velmi jednoduché a přesné nastavení potřebné hodnoty celkového pracovního posuvu silového pístu. Posuvná čelist, jež je třmenovými oky napojena na pístnice upínacích tlakových válců, umožňuje velmi rychlé upínání a uvolňování vzorků měřeného materiálu. Svírací síla v čelistech, vyvozovaná upínacími tlakovými válci je předem nastavitelná a kontrolovatelná v obvodu zapojení tlakového média. Tím se vylučují chyby měření způsobované upínáním jednotlivých vzorků měřeného materiálu různou svírací silou.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazen na výkresech, kde značí obr. 1 nárys ústrojí pro snímání posuvu silového pístu se svislým řezem uložením snímacího prstu a s částečným svislým řezem uložením zkušebního trnu a obr. 2 částečný svislý řez upínacím tlakovým válcem a uložením silového pístu.

Ke stolové desce 11 (obr. 2) rámu 1 je upevněn blok 12, v jehož střední části je upraven hlavní tlakový válec 2, v němž je svisle posuvně uložen silový píst 21. O si215544 lový píst 21 se opírá referenční těleso 22 s tenzometrickými čidly 23, jež jsou zapojeny do neznázorněného můstkového obvodu, jehož výstup je napojen na neznázorněné alfanumerické vyhodnocovací ústrojí. Referenční těleso 22 je uloženo ve válcovém nástavci 13 bloku 12, přičemž na horním okraji válcového nástavce 13 je upravena pevná čelist 14. Mezi pevnou čelistí 14 a posuvnou čelistí 3 je upnut vzorek m měřeného materiálu. Posuvná čelist 3 je opatřena třmenovými nástavci 31, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách 32, upravených na pístnicích 33 upínacích tlakových válců 34. Upínací tlakové válce 34 jsou upraveny po stranách hlavního tlakového válce 2 v bloku 12.

K referenčnímu tělesu 22 je upevněn držák 25, jenž nese kontrolní trn 26, který je výškově nastaven a zajištěn tak, že jeho čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu 24. Při měření je tak vždy mezi čelní plochou kontrolního trnu 26 a vrchní plochou vzorku m měřeného materiálu výškový rozdíl t, který se rovná okamžité tloušťce vzorku m měřeného materiálu. Na stolové desce 11 je uloženo rameno 4, na němž je upraveno ústrojí 41 pro snímání posuvu silového pístu 21, které sestává z otočného potenciometru 42, jehož pastorek 43 je v záběru s hřebenovou částí 45 snímacího prstu 44. Otočný potenciometr 42 je svým výstupem 46 napojen na neznázorněné alfanumerické vyhodnocovací ústrojí. Rameno 4 je výkyvné ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu 24 a polohou kontrolního trnu 26.

Silový píst 21 je na spodní části, která vyčnívá z hlavního tlakového válce 2, opatřen závitem 27, na němž je našroubována matice 5. Matice 5 je svisle posuvně uložena v náboji 52 hnaného ozubeného kola 51, jež je přes hnací ozubené kolo 53 spojeno s hřídelem 54. Na hřídeli 54 je upevněno ruční kolo 55 s noniovou stupnicí 56. Činnost zařízení.

Obsluhující pracovník uloží vzorek m měřeného materiálu obvodem na pevnou čelist 14 a do ok 32 vsune třmenové nástavce 31 posuvné čelisti 3. Působením upínacích tlakových válců 34 se pak pístnice 33 posunou směrem dolů a oka 32 tak přitlačí posuvnou čelist 3 proti pevné čelisti 14, čímž se vzorek m měřeného materiálu po obvodě pevně sevře. Svírací síla je přitom dána tlakem média a rozměry upínacích válců a je proto naprosto stejná při upnutí všech zkoušených vzorků m měřeného materiálu. Podle druhu měřených materiálů lze přitom v určitém rozsahu tuto svírací sílu regulovat, např. škrticím ventilem. Pak se působením hlavního tlakového válce 2 začne vysouvat silový píst 21 s referenčním tělesem 22 a zkušebním trnem 24 proti upnutému vzorku m měřeného materiálu, který se začne deformovat podle tvaru funkční části zkušebního trnu 24. Napěťové změny v referenčním tělese 22 se přitom přenášejí na tenzometrická čidla 23, jež úměrně s těmito změnami mění svůj elektrický odpor a ten je dále vyhodnocován ve formě změn eelektrického napětí v neznázorněném můst. kovém obvodu. Výstupem můstkového obvodu se dostávají informace o změnách elektrického napětí do alfanumerického vyhodnocovacího ústrojí, které je graficky a číselně průběžně vyjadřuje jako hodnoty tahového napětí ve vzorku m měřeného materiálu. Při tomto výsuvném pohybu zkušebního trnu 24 se samočinně vysouvá snímací prst 44, který tak přes pastorek 43 otáčí otočným potenciometrem 42. Změny posuvu snímacího prstu jsou pak z výstupu 46 otočného potenciometru 42 převáděny jako změny elektrického napětí do neznázorněného alfanumerického vyhodnocovacího ústrojí, které je graficky a číselně průběžně vyjadřuje opět jako délkové hodnoty, jež jsou současně mírou trojrozměrné deformace vzorku m měřeného materiálu. Tak se průběžně vytváří záznam závislosti deformace na tahovém napětí ve formě grafu v souřadnicích x, y. Navíc lze měřené hodnoty kontrolně odečítat na číslicovém displeji.

Pro některé druhy zkoušek plochých ohebných materiálů je potřebné zjistit změnu tloušťky vzorku m měřeného materiálu při určitém tahovém napětí. Pro tento účel se ručním kolem 55 předem nastaví maximální hodnota posuvu silového pístu 21. Otáčením ručního kola 55 se podle potřeby zašroubuje a výškově posune matice 5, jejíž vrchní plocha určí polohu horní úvratě silového pístu 21. Nastavená hodnota se přitom kontroluje na noniové stupnici 56. Při těchto zkouškách se pak silový píst 21 zastaví při nastavené hodnotě posuvu, která odpovídá určitému tahovému napětí vzorku m měřeného materiálu. V této poloze se přes otočný potenciometr 42 zaznamená maximální výšková hodnota vrchní plochy vzorku m měřeného materiálu. Pak se rameno 4 vodorovně vykývne tak, že snímací prst 44 otočného potenciometru 42 se nachází nad kontrolním trnem 26. Ručním posuvem snímacího prstu 44 se pak zaznamená výšková hodnota čelní plochy kontrolního trnu 26 a z naměřených hodnot se vypočte výškový rozdíl t, jenž současně udává okamžitou tloušťku vzorku m měřeného materiálu.

Zařízeni podle vynálezu lze využít k měření naptěí a deformací u ohebných materiálů, jako usní, pryží, plastických fólií, textilu, apod.

Claims (3)

1. PREDMET

   1. Zařízení k měření napětí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referenčního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu, vyznačující se tím, že referenční těleso (22) je opatřeno kontrolním trnem (26), jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu (24), nad nímž je ústrojí (41) pro snímání posuvu silového pístu (21) upraveno v rameni (4), které je v rámu (1) uloženo výkyvné ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu (24) a polohou kontrolního trnu (26) a posuvná čelist (3) pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci (31), jež jsou uzpůvynAlezu sobeny pro uložení v okách (32) upravených na pístnicích (33) upínacích tlakových válců (34).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že ústrojí (41) pro snímání posuvu silového pístu (21) sestává z otočného potenciometru (42), jehož pastorek (43) je v záběru se snímacím prstem (44).
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že silový píst (21) je na spodní části, vyčnělé z hlavního tlakového válce (2), opatřen závitem (27], na němž je našroubována matice (5), která je uložena v náboji (52) hnaného ozubeného kola (51), jež je přes hnací ozubené kolo (53) spojeno s hřídelem (54), na kterém je upevněno ruční kolo (55) s noniovou stupnicí (56).

   2 listy výkresů