Opublikowano dnia 38 kwietnia 1962 r.^*TfiA 4.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY ]Nr45783 KI. 42 k, 34/01 Centralne Laboratorium Aparatom Pomiarouiych i Optyki*) Warszawa, Polska Sposób wyznaczania modulu Younga oraz wspólczynnika termoelastycznego spiralnych sprezyn wlosowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Patent trwa od dnia 7 pazdziernika 1961 r.Przedmiotem wynalazku jest sposób wyzna¬ czania modulu Younga i wspólczynnika termo¬ elastycznego spiralnych sprezyn wlosowych zwlaszcza zegarowych, polegajacy na odksztal¬ caniu badanej sprezyny w komorze termosta¬ tycznej i zdalnym pomiarze wielkosci odksztal¬ cenia oraz urzadzenie sluzace do stosowania tego sposobu.Spiralne sprezyny wlosowe ulegaja w trakcie obróbki plastycznej zmianom struktury ma¬ terialu, powodujacym równiez zmiany jego wlasnosci mechanicznych i wytrzymaloscioJ wyeh, zwlaszcza zmiane modulu Younga i wspólczynnika termoelastycznego, okreslaja¬ cego zmiane modulu Younga ze zmiana tem¬ peratury. W zwiazku z tym wartosci tych wspólczynników, wyznaczone dla próbek preto¬ wych za pomoca znanych powszechnie sposo¬ bów i urzadzen wytrzymalosciowych, sa nie¬ przydatne w odniesieniu do spiralnych sprezyn *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest inz. Stanislaw Olszewski. wlosowych. Natomiast znane dynamometry dzwigniowe lub elektryczne do wyznaczania momentu kierujacego (skrecajacego) sprezyne wlosowa sa zbyt malo dokladne dla wyznacza¬ nia modulu Younga lub wspólczynnika termo- elastycznego.Powyzsze wady usuwa sposób wyznaczania modulu Younga i wspólczynnika termoelastycz- nego wedlug wynalazku, polegajacy na od¬ ksztalcaniu badanej sprezyny w komorze ter¬ mostatycznej i zdalnym pomiarze wielkosci od¬ ksztalcenia, poniewaz umozliwia uzyskanie dokladnosci okolo 2% przy wyznaczaniu mo¬ dulu Younga, i okolo 5% przy wyznaczaniu wspólczynnika termoplastycznego.Wynalazek jest wyjasniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat pomiaru, fig. 2 — urzadzenie pomiarowe w widoku z przodu, fig. 3 — to samo urzadzenie w wido*- ku z góry, fig. 4 — mechanizm urzadzenia slu¬ zacy do mocowania obciazenia i przenoszenia odksztalcen sprezyny wlosowej w widokuz przodu, a fig. 5 — ten sam# mechanizm w wi¬ doku z boku. '-*¦«¦ • Sposób wyznaczania ifeodu/u Yoimga wedlug wynalazku polega na tym, ze badana sprezyne wlosowa 1 mocuje sie jej wewnetrznym kon¬ cem 2 do dzwigni pomiarowej 3 w odleglosci r od jej osi obrotu, natomiast drugi jej koniec 4 mocuje sie do dzwigni 5 i obracajac ta dzwignia skreca sie sprezyne o okreslony kat, na przyklad kat 90°, a nastepnie równowazy sie odchylona wskutek skrecenia sprezyny dzwignie 3, obciazajac ja w odleglosci R od osi obrotu ciezarem Q. Po dokonanym pomia¬ rze modul ^ounga E oblicza sie wedlug wzoru 12 1 . 2 . Q . R E = jc ¦ b . s3 gdzie: b — szerokosc sprezyny wlosowej, s — grubosc sprezyny wlosowej mierzona na przyklad za pomoca mikroskopu warsztatowego z dokladnoscia do l\x, 1 — dlugosc sprezyny wlosowej mierzona na przyklad za pomoca krzywomierza na projektorze warsztatowym z dokla¬ dnoscia do 0,5 mim, Q — ciezar obciaznika mierzony na wadze analitycznej z dokladnoscia do 0,1 mG, R — promien dzwigni w punkcie obciazenia mierzony na przyklad za pomoca mi¬ kroskopu warsztatowego z dokladno¬ scia do 0,01 mm.Sposób wyznaczenia wspólczynnika termoela- stycznego polega na tym, ze po wyznaczeniu modulu Younga EQ w- temperaturze t0 = 20°C wyzej opisanym sposobem zmienia sie tempe¬ rature w komorze termostatycznej, w której odbywa sie pomiar (na przyklad t0 = 36°C) wskutek czego nastepuje wychylenie dzwigni 3 spowodowane rozszerzalnoscia liniowa i zmia^ na elastycznosci sprezyny wlosowej 1. Wielkosc tego wychylenia wt mierzy sie za pomoca ka- tetoometru, po czym okresla sie odpowiadajacy temu. wychyleniu kat cpx i oblicza moment kie¬ rujacy (w tej temperaturze) wedlug wzoru Q . R . cos (p4 . 180 1 = (90 - cp^ . a nastepnie oblicza sie modul Younga w tej temperaturze Ei, 12 . 1 . Ki El = b . s* oraz wspólczynnik termoelastyczny fi E1 — E0 E0 . (tx — t0) Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku przedstawione na fig. 2 i 3 sklada sie z komory termostatycznej 6, zaopatrzonej w oszklone drzwi 7, w termometr kontaktowy 12 do ustalania temperatury wewnatrz komo¬ ry oraz w zewnetrzny nastawialny reflektor 13, do oswietlania miejsca pomiaru, z umieszczo¬ nego wewnatrz komory 6 mechanizmu sluza¬ cego1 do badania odksztalcen sprezyny wloso¬ wej oraz z katetometru 11. Komora termosta¬ tyczna 6 jest ustawiona na fundamencie 8, od¬ izolowanym od fundamentu budynku i zaopa¬ trzonym w dwa slupy: slup 9, do którego jest przymocowany mechanizm do badania odksztal¬ cen sprezyny wlosowej i slup 10 z ustawionym na nim katetometrem 11. Mechanizm do bada¬ nia odksztalcen sprezyny wlosowej sklada sie ze statywu 14 ustawionego na. slupie 9 funda¬ mentu, z (przymocowanej do niego tarczy 15, z dzwigni inwarowej 3, która jest osadzona na osi 16 ulozyskowanej w plytkach 17 przymoco¬ wanych do tarczy 15, z dzwigni 5 polaczonej zaciskowo ze wskazówka 15, sluzaca do jej obracania oraz z mimosrodowego zacisku 19 do mocowania zewnetrznego konca 4 sprezyny wlosowej 1, Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku opi¬ sano ponizej. W celu pomiaru modulu Younga sprezyny wlosowej mocuje sie jej koniec we¬ wnetrzny do piasty osi 16 mechanizmu do ba¬ dania odksztalcen, a koniec zewnetrzny — do dzwigni 5, zaciskajac go za pomoca mimosrodu 19, po czym ustala sie za pomoca termometru kontaktowego 12 zadana temperature odnie¬ sienia (na przyklad 20°C) wewnatrz komory termostatycznej 6. Nastepnie ustawia sie dzwi- ignie 3 w polozenie zerowe i obracajac ja za pomoca dzwigni 5 i nastawiajac jej oswietlona reflektorem 13 wskazówke na punkt'zerowy — przy uzyciu katetometru 11, po czym obraca sie z dzwignia 5 wskazówke 18 o okreslony kat na przyklad 90°, powodujac odpowiednie od¬ chylenie dzwigni 3 od polozenia zerowego i do¬ prowadza sie ja ponownie do tego polozenia przez obciazenie ciezarkiem Q, umiejscowio¬ nym w odpowiedniej odleglosci R od osi jej obrotu (fig. 1). Wartosc wyznaczonego modulu Younga oblicza sie w opisany wyzej sposób za pomoca katetometru 11 dzwigni koniec wska¬ zujacy oswietlajac reflektorem 13.W celu wyznaczenia wspólczynnika termo- elastycznego zmienia sie temperature wewnatrz komory termostatycznej 6 za pomoca, termo¬ metru kontaktowego 12, wskutek czego naste¬ puje wychylenie dzwigni 3 spowodowane \vy- - 2 -dluzeniem liniowym i zmiane elastycznosci ba¬ danej sprezyny wlosowej U Wielkosc tego wy¬ chylenia Wj lub w2 (fig. 1) mierzy sie wzdluz linii pionowej t za pomoca katetometru 11, a nastepnie oblicza sie moment kierujacy mo¬ dul Younga oraz wspólczynnik termoelastyczny w podiany powyzej sposób.Urzadzenie wedlug wynalazku moze znalezc takze zastosowanie do wyznaczania wspól¬ czynnika rozszerzalnosci termicznej sprezyn^ wlosowych. PL