RU2222808C2 - Device to examine structural-mechanical properties of food materials - Google Patents

Device to examine structural-mechanical properties of food materials Download PDF

Info

Publication number
RU2222808C2
RU2222808C2 RU2001115809/13A RU2001115809A RU2222808C2 RU 2222808 C2 RU2222808 C2 RU 2222808C2 RU 2001115809/13 A RU2001115809/13 A RU 2001115809/13A RU 2001115809 A RU2001115809 A RU 2001115809A RU 2222808 C2 RU2222808 C2 RU 2222808C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rack
post
indenters
opposite
fixed
Prior art date
Application number
RU2001115809/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001115809A (en
Inventor
А.Н. Пирогов
Д.В. Дон
Д.В. Доня
Original Assignee
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кемеровский технологический институт пищевой промышленности filed Critical Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority to RU2001115809/13A priority Critical patent/RU2222808C2/en
Publication of RU2001115809A publication Critical patent/RU2001115809A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2222808C2 publication Critical patent/RU2222808C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: device has case put on unadjustable support and adjustable supports and is fitted with level indicator. Device includes horizontal plate with bushing attached to it, stepped post moves in bushing, stepped groove in post contacts key. Beam of rectangular section of dynamometer with two strain- gauge transducers cemented above and beneath and number of holes drilled in side of beam opposite to strain-gauge transducers is anchored on free end of upper step of post. Two holders of indenters are anchored from beneath on free end of beam, rods of separable indenters are fixed in holder and forced into examined product placed in thermostatted vessel. Lower step of post enters nut installed in bearing and set in rotation through gear wheel of gear-box by reversible electric motor. Pickup of linear displacement of indenter comes in the form of cup-shaped disc uniformly perforated over circumference. Illuminator is placed opposite perforations in disc, photodetector is positioned on the other side in opposition to illuminator. Displacement of stepped post is limited by limit switches which contact its protrusion. Device is controlled by microprocessor of recording unit. EFFECT: enhanced accuracy and widened measurement range of device. 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для исследования в широком диапазоне изменения структурно-механических характеристик упруго-пластично-вязких материалов, преимущественно пищевых продуктов (твердых и мягких сыров, творога, творожно-сырковых масс, маргаринов, сливочного масла, йогуртов и др.). The invention relates to devices for research in a wide range of changes in the structural and mechanical characteristics of elastic-plastic-viscous materials, mainly food products (hard and soft cheeses, cottage cheese, curd cheese, margarines, butter, yoghurts, etc.).

Известно устройство для исследования структурно-механических свойств продуктов, содержащее основание, стойку, плиту для размещения исследуемого материала, индентодержатель со сменными инденторами, механизм перемещения, датчики усилий и перемещений, регистрирующую аппаратуру [1]. A device for studying the structural and mechanical properties of products, containing a base, a rack, a plate for placing the test material, an indent holder with replaceable indenters, a movement mechanism, force and displacement sensors, recording equipment [1].

Недостатки его следующие: невозможность использования для исследования слабоструктурированных систем, обладающих малой прочностью; невысокая точность измерений. Its disadvantages are as follows: the impossibility of using poorly structured systems with low strength for research; low accuracy of measurements.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является прибор для исследования структурно-механических свойств малопрочных пищевых продуктов, содержащий корпус, стойку, плиту для размещения сосуда с исследуемым образцом, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, силоизмеритель, датчик линейных перемещений индентора, регистрирующую аппаратуру [2]. The closest technical solution that we have chosen as a prototype is a device for studying the structural and mechanical properties of low-strength food products, containing a body, a rack, a plate for placing a vessel with a test sample, a movement mechanism, an indent holder with replaceable indenters, a force meter, an indenter linear displacement sensor recording equipment [2].

В этом приборе силоизмеритель выполнен в виде динамометрической спирали с наклеенными на ней тензодатчиками, имеющей по всей длине отверстия для соединительных винтов и образования тем самым тензометрического кольца переменного диаметра. Недостатком конструкции силоизмерителя является различная жесткость на изгиб левой и правой частей тензометрического кольца из-за наличия неодинакового количества ослабляющих сечения кольца отверстий. Это приведет при нагружении к нарушению его строго эллипсоидной формы, что в свою очередь будет способствовать отклонению нижней его части от вертикальной оси, возникновению дополнительных боковых усилий на внедряемый индентор и, в конечном счете, к снижению точности измерений. Следует также отметить, что из теории прямого изгиба (см. Н.М.Беляев. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. - С.217-222, формула 11.9) известно, что в пределах упругости материала кольца, деформации растяжения и сжатия в поверхностном слое будут тем больше, чем дальше этот слой будет расположен от его нейтрального (срединного) слоя. Вследствие того, что для измерения малых усилий толщина полосы, из которой выполнено кольцо, мала, то на основании вышеизложенного величина деформаций тензодатчика, приклеенного к кольцу, будет недостаточна для получения высокой точности результатов силоизмерения. Кроме того, следует отметить узкий диапазон работы силоизмерителя, а также определенную сложность изменения жесткости тензометрического кольца и необходимость повторной его тарировки. In this device, the force meter is made in the form of a dynamometric spiral with strain gauges glued on it, having along the entire length of the hole for the connecting screws and thereby forming a strain gauge ring of variable diameter. The disadvantage of the design of the load meter is the different bending stiffnesses of the left and right parts of the strain gauge ring due to the presence of an unequal number of holes weakening the cross section of the ring. This will lead to a violation of its strictly ellipsoidal shape during loading, which in turn will contribute to the deviation of its lower part from the vertical axis, the emergence of additional lateral forces on the introduced indenter and, ultimately, to a decrease in the measurement accuracy. It should also be noted that from the theory of direct bending (see N.M. Belyaev. Resistance of materials. M: Nauka, 1976. - S.217-222, formula 11.9) it is known that within the elasticity of the ring material, tensile strain and the compressions in the surface layer will be the greater, the further this layer will be located from its neutral (middle) layer. Due to the fact that for measuring small efforts the thickness of the strip from which the ring is made is small, then, based on the foregoing, the strain of the strain gauge glued to the ring will be insufficient to obtain high accuracy of the force measurement results. In addition, it should be noted a narrow range of operation of the load meter, as well as a certain complexity of changing the stiffness of the strain gauge ring and the need for repeated calibration.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. The purpose of the invention is improving accuracy and expanding the range of measurements.

Указанная цель достигается тем, что в приборе для исследования структурно-механических свойств продуктов, содержащем корпус, стойку, плиту для размещения сосуда с исследуемым образцом, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, силоизмеритель, датчик линейных перемещений индентора и регистрирующую аппаратуру, силоизмеритель выполнен в виде консольно закрепленной на стойке балочки прямоугольного поперечного сечения с наклеенными на ней сверху и снизу датчиками омического сопротивления (далее - тензодатчиками) в области, прилегающей к стойке, а сбоку напротив тензодатчиков и строго по продольной оси балочки просверлен ряд отверстий. На свободном ее конце снизу и перпендикулярно продольной оси установлены два индентодержателя с фиксирующими винтами. При этом стойка, имеющая в центральной части продольный паз, установлена во втулке, закрепленной перпендикулярно к плите и снабженной шпонкой, контактирующей с пазом стойки, на нижнем конце стойки выполнена резьба, входящая в гайку, зафиксированную в упорных подшипниках от вертикального перемещения и приводимую во вращение от электропривода. Датчик линейных перемещений индентора выполнен в виде диска, закрепленного соосно на гайке и имеющего расположенные с равным шагом по окружности радиальные щелевые прорези, напротив которых с одной стороны диска установлен осветитель, а с другой стороны диска напротив осветителя расположен фотоэлемент (счетчик импульсов). This goal is achieved by the fact that in the device for studying the structural and mechanical properties of products, containing a body, a rack, a plate for placing a vessel with a test sample, a movement mechanism, an indent holder with replaceable indenters, a force meter, an indenter linear displacement sensor and recording equipment, the force meter is made in in the form of a beam of rectangular cross-section cantileverly mounted on a rack with ohmic resistance sensors (hereinafter referred to as strain gauges) glued on it from above and below blasts adjacent to the rack, and the side opposite the load cells and strictly along the longitudinal axis of the ravine drilled a number of holes. At its free end, two indenters with fixing screws are installed from below and perpendicular to the longitudinal axis. At the same time, a stand with a longitudinal groove in the central part is installed in a sleeve fixed perpendicularly to the plate and equipped with a key in contact with the stand groove; a thread is made at the lower end of the stand, which enters the nut fixed in the thrust bearings from vertical movement and rotated from the electric drive. The indenter linear displacement sensor is made in the form of a disk mounted coaxially on the nut and having radial slotted slots located with equal circumferential pitch, opposite which a illuminator is installed on one side of the disk and a photocell (pulse counter) is located on the other side of the disk opposite the illuminator.

Прибор позволяет выполнять при заданных скоростях перемещения индентора следующие исследования: определение предельного напряжения сдвига; исследование адгезионных свойств; определение прочностных и деформационных характеристик при сжатии образца; определение прочностных свойств образцов при резании струной и при изгибе; исследование релаксационных процессов. The device allows you to perform the following studies at specified indenter speeds: determining the ultimate shear stress; study of adhesive properties; determination of strength and deformation characteristics during compression of the sample; determination of the strength properties of samples during cutting by a string and during bending; study of relaxation processes.

На фиг. 1 изображена схема прибора; на фиг.2 - вид силоизмерителя по стрелке А; на фиг.3 - разрез стойки в сечении Б-Б; на фиг.4 - индентор-диск; на фиг.5 - струнный нож; на фиг.6 - приспособление для испытания образцов на изгиб. In FIG. 1 shows a diagram of the device; figure 2 is a view of the load meter in arrow A; figure 3 is a section of the rack in section BB; figure 4 - indenter disk; figure 5 - string knife; figure 6 - a device for testing samples on bending.

Прибор имеет корпус 1, установленный на одной неподвижной 2 и двух регулируемых опорах 3 и 4 и снабженный уровнем 5. На плите 6 зафиксирована втулка 7, в которой перемещается стойка 8, продольный паз 9 которой контактирует с регулируемой шпонкой 10, жестко прикрепленной к плите 6 винтами 11, причем продольный паз и шпонка выполнены треугольной формы, что позволяет исключить при поступательном перемещении стойки ее угловые смещения (фиг.3). The device has a housing 1 mounted on one fixed 2 and two adjustable supports 3 and 4 and provided with a level 5. A sleeve 7 is fixed on the plate 6, in which the stand 8 is moved, the longitudinal groove 9 of which is in contact with the adjustable key 10, rigidly attached to the plate 6 screws 11, and the longitudinal groove and dowel are triangular in shape, which allows to exclude its angular displacements during translational movement of the rack (Fig. 3).

На верхнем конце стойки 8 на втулке 12, фиксируемой винтом 13, консольно закреплена балочка силоизмерителя 14 прямоугольного поперечного сечения, на которую в зоне ее закрепления сверху и снизу наклеены одинаковые тензодатчики 15, причем в зоне их расположения в балочке 14 просверлены сбоку и строго по продольной ее оси несколько одинакового диаметра отверстий 16. At the upper end of the strut 8, on a sleeve 12 fixed by a screw 13, a beam of a force transducer 14 of rectangular cross section is cantilevered, onto which identical load cells 15 are glued on top and bottom in the area of its fastening, and in the area of their location in the beam 14 they are drilled laterally and strictly longitudinal its axis is somewhat the same diameter of the holes 16.

Показания с тензодатчиков 15 поступают в регистрирующий блок (на схеме условно не показан), снабженный микропроцессором, где они суммируются по абсолютной величине, что дополнительно повышает чувствительность и точность силоизмерения, усиливаются и выдаются на цифровой индикатор. Кроме того, на регистрирующем блоке установлены задатчики силы F, перемещений индентора Н, времени выстойки системы под нагрузкой "Пауза", тумблер перемещения стойки 8 "вверх" или "вниз", а также тумблер установки диапазона силоизмерения "10F" или "F". Кроме того, предусмотрены разъемы для подключения самописца и ЭВМ. The readings from the strain gauges 15 enter the recording unit (not shown conventionally in the diagram) equipped with a microprocessor, where they are summed by the absolute value, which additionally increases the sensitivity and accuracy of the force measurements, amplified and issued on a digital indicator. In addition, on the recording unit there are setters for the force F, the indenter Н displacements, the system stand-by time under load “Pause”, the rack 8 displacement switch “up” or “down”, as well as the toggle switch for setting the measuring range “10F” or “F”. In addition, connectors are provided for connecting a recorder and a computer.

На свободном конце балочки 14 снизу и перпендикулярно ее продольной оси закреплены два индентодержателя 17 и 18, снабженных винтами 19 для фиксации штоков 20 сменных инденторов 21. At the free end of the beam 14 below and perpendicular to its longitudinal axis are fixed two indenters 17 and 18, equipped with screws 19 for fixing the rods 20 of the replaceable indenters 21.

В нижней части стойки 8 выполнена резьба 22, входящая в гайку 23, зафиксированную от вертикального перемещения в подшипниковой опоре 24 и приводимую во вращение через шестерню 25 коробки передач 26 реверсивным электродвигателем 27. In the lower part of the rack 8, a thread 22 is made, which enters the nut 23, which is fixed from vertical movement in the bearing support 24 and is driven into rotation through the gear 25 of the gearbox 26 by a reversible electric motor 27.

Датчик измерителя линейных перемещений индентора соосно закреплен на гайке 23 и выполнен в виде диска 28 с равномерно расположенными по окружности радиальными щелевыми прорезями 29, напротив которых установлен снизу источник постоянного света 30, а сверху фотоприемник (счетчик импульсов) 31, сигналы с которого поступают в регистрирующий блок, где они после обработки высвечиваются на цифровом индикаторе в абсолютных единицах перемещения индентора 21 или передаются на самописец (или в ЭВМ). The sensor of the indenter linear displacement meter is coaxially mounted on the nut 23 and is made in the form of a disk 28 with radial slotted slots 29 evenly spaced around the circumference, opposite which a constant light source 30 is installed below, and a photodetector (pulse counter) 31 from above, the signals from which are transmitted to the recording a block where, after processing, they are displayed on a digital indicator in absolute units of movement of the indenter 21 or transmitted to the recorder (or to a computer).

Движение стойки вниз ограничивается конечным выключателем 32, а вверх - конечным выключателем 33, контактирующими с ее выступом 34. Сигналы со счетчика импульсов 31, конечных выключателей 32 и 33 поступают также в регистрирующий блок. The movement of the rack down is limited by the limit switch 32, and up - by the limit switch 33 in contact with its protrusion 34. The signals from the pulse counter 31, the limit switches 32 and 33 are also received in the recording unit.

Испытуемый образец 35, помещенный в термостатируемую емкость 36, имеющую внизу кольцевой выступ 37, фиксируется на плите 6 за этот выступ двумя парами диаметрально расположенных фиксаторов 38, снабженных винтами 39, соосно индентодержателю 17 или 18. The test sample 35, placed in a thermostatic container 36, having an annular protrusion 37 at the bottom, is fixed on the plate 6 for this protrusion with two pairs of diametrically located latches 38, equipped with screws 39, coaxial with the indent holder 17 or 18.

При этом расстояния X1 и Х2 (фиг.1), определяющие положение индентодержателей 17 и 18 по отношению к тензодатчикам 15, рассчитаны такими, чтобы измеряемые усилия относились, например, 10:1. Это позволит при исследовании высокопрочных продуктов с использованием индентодержателя 17 получать значения силы умножением результата измерений на множитель 10, т.е. "переносом запятой", производимой в регистрирующем блоке простым переключением тумблера, что не потребует перенастройки (тарировки) электронной схемы силоизмерения.At the same time, the distances X 1 and X 2 (Fig. 1), which determine the position of the indent holders 17 and 18 with respect to the load cells 15, are designed so that the measured forces are, for example, 10: 1. This will allow, when researching high-strength products using an indenter 17, to obtain strength values by multiplying the measurement result by a factor of 10, i.e. "comma transfer", performed in the recording unit by simply switching the toggle switch, which does not require reconfiguration (calibration) of the electronic force measuring circuit.

Наличие в балочке 14 силоизмерителя отверстий 16 в зоне наклейки тензодатчиков 15 уменьшает жесткость балочки на изгиб, по сравнению с остальной ее длиной, что вызовет местное увеличение деформации ее поверхностных слоев, а следовательно, и тензодатчиков 15. Кроме того, выполнение балочки 14 значительно большей высоты (толщины), по сравнению с толщиной полосы динамометрического кольца силоизмерителя прототипа [2] вызовет возникновение значительно больших напряжений растяжения и сжатия в поверхностных слоях балочки в зоне наклейки тензодатчиков 15, а следовательно, на основании закона Гука - в пределах упругости материала напряжения σ вызывают прямо пропорциональные им деформации (Δl):
σ = E•ε = E•Δl/l,
где Е - модуль упругости материала балочки 14;
Δl - абсолютная линейная деформация поверхностных слоев балочки (т.е. тензодатчиков 15);
l - первоначальная длина участка, на которой измеряется Δl (т.е. база тензодатчиков 15).
The presence in the beam 14 of the force meter holes 16 in the area of the sticker of the load cells 15 reduces the rigidity of the beam for bending, compared with the rest of its length, which will cause a local increase in the deformation of its surface layers, and consequently, the load cells 15. In addition, the implementation of the beam 14 is significantly larger (thickness), compared with the thickness of the strip of the dynamometer ring of the prototype force meter [2], it will cause the appearance of significantly higher tensile and compression stresses in the surface layers of the beam in the area of the load cell sticker 15, and therefore, on the basis of Hooke's law — within the elasticity of the material, the stresses σ cause strains directly proportional to them (Δl):
σ = E • ε = E • Δl / l,
where E is the modulus of elasticity of the material of the beam 14;
Δl is the absolute linear deformation of the surface layers of the beam (i.e., strain gauges 15);
l is the initial length of the plot on which Δl is measured (i.e., the base of strain gauges 15).

Все это позволит повысить точность силоизмерения. А использование двух индентодержателей 17 и 18 позволит в требуемых пределах изменять диапазон силоизмерения. All this will improve the accuracy of force measurement. And the use of two indenters 17 and 18 will allow changing the range of force measurements within the required limits.

Прибор работает следующим образом. Перед проведением измерений плиту 6 прибора при помощи регулировочных опор 3, 4 выставляют по уровню 5 в горизонтальной плоскости. Устанавливают в коробке передач 26 максимальную скорость и включают тумблер "вверх". При этом стойка 8 ускоренно движется вверх, упором 34 нажимает на конечник 33 и останавливается (раздается короткий звуковой сигнал). The device operates as follows. Before taking measurements, the plate 6 of the device using the adjusting supports 3, 4 is set at level 5 in a horizontal plane. Set the maximum speed in the gearbox 26 and turn the up switch. At the same time, the rack 8 accelerates upward, focuses 34 on the tip 33 and stops (a short beep is heard).

Измерение предельного напряжения сдвига производят в следующей последовательности. На плите 6 прижимами 38 и винтами 39 закрепляют сосуд 36 с исследуемым продуктом 35 строго по оси индентодержателя 17, если продукт обладает большой прочностью (или по оси индентодержателя 18, если продукт малопрочен) и термостатируют. Опускают силоизмеритель 14 вниз, не доводя конус 21 до контакта с поверхностью образца 35, и фиксируют его винтом 13. The ultimate shear stress is measured in the following sequence. A vessel 36 with the test product 35 is fixed on the plate 6 with clamps 38 and screws 39 strictly along the axis of the holder 17, if the product has high strength (or along the axis of the holder 18, if the product is weak) and thermostatted. Lower the load meter 14 down, without bringing the cone 21 to contact with the surface of the sample 35, and fix it with a screw 13.

На регистрирующем блоке задают в зависимости от прочности структуры исследуемого продукта начальное значение силы F0, глубину погружения H конуса 21 в образец 35. На коробке передач 26 устанавливают требуемую скорость внедрения конуса. Включают тумблер "вниз". При этом значение F0 обнуляется, а конус 21 начинает внедряться в образец. После достижения усилия F0, его значение вновь обнуляется и одновременно начинается отсчет силы нагружения F и глубины погружения H, т.е. подается напряжение на осветитель 30, а фотоприемник 31 начинает передавать импульсы в регистрирующий блок, где они преобразуются в сигнал, пропорциональный перемещению Н. По достижении заданного Н электропривод 27 останавливается и на цифровом индикаторе появляются значения достигнутой нагрузки F и заданной глубины погружения Н.Depending on the strength of the structure of the test product, the initial value of the force F 0 , the immersion depth H of the cone 21 in the sample 35 are set on the recording unit. The required cone penetration rate is set on the gearbox 26. Turn on the toggle switch "down". In this case, the value of F 0 is zeroed, and the cone 21 begins to penetrate the sample. After reaching the force F 0 , its value is again zeroed and at the same time, the reading of the loading force F and the immersion depth H begins; voltage is supplied to the illuminator 30, and the photodetector 31 begins to transmit pulses to the recording unit, where they are converted into a signal proportional to the movement N. Upon reaching a given H, the actuator 27 stops and the values of the reached load F and the given immersion depth N appear on the digital indicator.

Предельное напряжение сдвига получают, используя формулу П.А.Ребиндера
τ = Kα•F/H2,
где Kα - коэффициент, зависящий от угла при вершине конуса 21.
The ultimate shear stress is obtained using the formula of P. A. Rebinder
τ = K α • F / H 2 ,
where K α is the coefficient depending on the angle at the apex of the cone 21.

После этого включают на коробке передач 26 максимальную скорость, переводят тумблер "вверх" и стойка возвращается в верхнее исходное положение. Измерение окончено. After that, the maximum speed is switched on on gearbox 26, the toggle switch is moved up and the strut returns to its upper starting position. Measurement is over.

Измерение прочностных характеристик продуктов на сжатие выполняют следующим образом. Пастообразные материалы помещают в сосуд 36, а из твердообразных вырезают образцы кубической или цилиндрической формы и устанавливают на плите 6 соосно требуемому индентодержателю 17 (18), в котором закрепляют шток с диском 40 (фиг.4). Опускают силоизмеритель 14, не доводя диск 40 до касания с поверхностью образца. Задают F0 и включают тумблер "вниз". При этом значение F0 обнуляется, диск 40 движется вниз с заданной скоростью. При достижении нагрузки на образец F0 ее значение вновь обнуляется и начинается отсчет силы F и деформаций образца Н с записью самописцем диаграммы F=f(Н). При достижении максимальной нагрузки и ее снижении (при разрушении образца) привод 27 отключается и на индикаторе отображаются достигнутые F и Н.Measurement of the strength characteristics of the products in compression is as follows. Pasteous materials are placed in the vessel 36, and cubic or cylindrical samples are cut out of the solid materials and mounted on the plate 6 coaxially with the required indent holder 17 (18), in which the rod with the disk 40 is fixed (Fig. 4). The load meter 14 is lowered, not bringing the disk 40 to touch with the surface of the sample. Set F 0 and turn the toggle switch down. The value of F 0 is reset, the disk 40 moves down at a given speed. When the load on the sample F 0 is reached, its value is reset again and the force F and deformations of the sample H begin to be counted with the chart recorder writing F = f (Н). When the maximum load is reached and its decrease (when the sample is destroyed), the drive 27 is turned off and the achieved F and N are displayed on the indicator.

По достигнутой нагрузке F рассчитывают предел текучести для пластичных продуктов или предел прочности - для хрупких. The yield strength F is used to calculate the yield strength for plastic products or the tensile strength for brittle products.

Для определения упругих и пластических деформаций задают значения F0, F, скорость нагружения. Устанавливают соответствующего диаметра диск 40 в индентодержателе 17 (18), а напротив - испытуемый образец 35. Включают тумблер "вниз". При этом диск 40 начинает с заданной скоростью двигаться вниз, значения F0 и Н обнуляются. При контакте диска 40 с образцом 35 начинается отсчет F и Н. По достижении заданного значения F на индикаторе фиксируется значение перемещения H1, а двигатель 27 реверсируется и диск 40 начинает движение вверх. По достижении значения F0 на индикаторе высвечивается значение перемещения H2. По полученным H1 и H2 судят об упругих и пластических свойствах материала.To determine the elastic and plastic strains, the values F 0 , F, and the loading rate are set. Set the appropriate diameter of the disk 40 in the indenter 17 (18), and on the contrary - the test sample 35. Turn on the toggle switch "down". In this case, the disk 40 begins to move downward at a given speed, the values of F 0 and H are reset. When the disk 40 contacts the sample 35, the countdown of F and H starts. Upon reaching the set value of F, the displacement value H 1 is fixed on the indicator, and the motor 27 is reversed and the disk 40 starts to move up. Upon reaching the value of F 0 the indicator displays the value of the displacement H 2 . According to the obtained H 1 and H 2 judge the elastic and plastic properties of the material.

Для исследования адгезии используют диски 40 подходящего диаметра, задают скорость перемещения диска, начальное усилие F0, усилие F, до которого будет дополнительно нагружаться образец; и устанавливают переключателем "Пауза" время выдержки образца Т при заданной силе F, включают тумблер "вниз" и опускают диск до соприкосновения с образцом.To study adhesion, discs of a suitable diameter are used 40, the speed of the disc is set, the initial force F 0 , the force F, to which the sample will be additionally loaded; and set the switch “Pause” the exposure time of the sample T at a given force F, turn the toggle switch “down” and lower the disk to contact with the sample.

По достижении F0, оно обнуляется и начинается отсчет F и Н, которые выводятся на индикатор и на самописец. По достижении F диск останавливается и выдерживается пауза T, в течение которой двигателем 27 управляющая схема поддерживает заданное F. После окончания паузы Т диск 40 начинает движение "вверх" и в момент его отрыва от закрепленного на плите 6 образца 35 на индикаторе фиксируется соответствующее ему значение Fmax и H, а на самописце - диаграмма F=f(H).Upon reaching F 0 , it is reset to zero and starts counting F and H, which are displayed on the indicator and on the recorder. When F is reached, the disk is stopped and pause T is held, during which the control circuit 27 maintains the specified F. After pause T has ended, the disk 40 starts to move upward and at the moment of its separation from the sample 35 fixed to the plate 6, the corresponding value is fixed on the indicator F max and H, and on the recorder is a diagram F = f (H).

Для исследования процесса резания в индентодержатель вставляют шток 20, на котором приварена жесткая скоба 41 с натянутой струной 42 (фиг.5), а на плите 6 укладывают образец продукта в виде параллелепипеда. Задают F0, глубину Н и скорость резания, диапазон силоизмерения. Тумблер переводят в положение "вниз". При этом струна 42 внедряется в образец. При достижении F0 результат обнуляется и начнется отсчет силы резания F и глубины резания Н с записью диаграммы на самописец. По достижении заданной Н на индикатор будут выведены значения F и Н. Зная длину L струны 42, вошедшей в продукт, рассчитывают удельное усилие резания Fy=F/L (н/м).To study the cutting process, a rod 20 is inserted into the indent holder, on which a rigid bracket 41 is welded with a tensioned string 42 (Fig. 5), and a product sample in the form of a parallelepiped is laid on the plate 6. Set F 0 , the depth H and the cutting speed, the range of force. The toggle switch is moved to the down position. In this case, the string 42 is embedded in the sample. When F 0 is reached, the result is reset to zero and the counting of the cutting force F and the cutting depth H starts, recording the chart on the recorder. Upon reaching the specified H, the values F and H will be displayed on the indicator. Knowing the length L of the string 42 included in the product, the specific cutting force F y = F / L (n / m) is calculated.

Для исследования образцов на изгиб применяют подставку, состоящую из основания 43 с продольным пазом 44, вдоль которого с возможностью перемещения установлены две опоры 45, закрепленные винтами 46, на которые укладывают плоский образец 47. При этом нагружение образца производится пластиной 48, приваренной к штоку 20 (фиг.6), зафиксированному в индентодержателе 17 (или 18). To study the samples for bending, a stand is used, consisting of a base 43 with a longitudinal groove 44, along which two supports 45 are mounted with the possibility of movement, fixed with screws 46, on which a flat sample 47 is laid. In this case, the sample is loaded by a plate 48 welded to the rod 20 (6), fixed in the indenter 17 (or 18).

Подставку с образцом устанавливают на плите 6 так, чтобы пластина 48 делила расстояние между опорами 45 точно пополам. После этого задают F0, выбирают диапазон силоизмерения и скорость нагружения. После нажатия тумблера "вниз" пластина начнет изгибать образец 47, нагрузка достигнет значения F0, обнулится и затем начнется отсчет силы F и деформации образца на изгиб Н. При разрушении образца на индикаторе будут выведены значения F и Н, электропривод 27 отключится.The sample stand is mounted on the plate 6 so that the plate 48 divides the distance between the supports 45 exactly in half. After that, F 0 is set , the force range and the loading speed are selected. After pressing the toggle switch “down”, the plate will begin to bend sample 47, the load will reach the value F 0 , zero and then the force F and deformation of the sample to bend N. will begin. If the sample is destroyed, the values F and H will be displayed on the indicator, the electric drive 27 will turn off.

Исследование релаксации проводят при заданном усилии F. Вначале задают значения F0 и F, выбирают скорость нагружения и устанавливают образец 35 с сосудом 36 на плите 6. В индентодержатель 17 (или 18) закрепляют конус 21 (для исследования релаксации касательных напряжений) или диск 40 (для исследования релаксации нормальных напряжений). После этого включают тумблер "вниз". При этом значения F0 и Н обнуляются. Конус (или диск) контактирует с образцом и при достижении F0 начинается отсчет перемещений Н. Текущие значения F и Н записываются на самописец.The relaxation study is carried out at a given force F. First, the values of F 0 and F are set, the loading speed is selected, and a sample 35 with a vessel 36 is mounted on the plate 6. A cone 21 (for studying the relaxation of tangential stresses) is fixed to the indent holder 17 (or 18) or the disk 40 (to study relaxation of normal stresses). Then turn on the toggle switch "down". The values of F 0 and H are reset to zero. The cone (or disk) is in contact with the sample, and when F 0 is reached, the count of displacements H starts. The current values of F and H are recorded on the recorder.

По достижении заданного значения F нагружение приостанавливается и начинается отсчет времени релаксации таймером, встроенным в регистрирующий блок, до тех пор, пока не установится постоянное значение F. На индикаторе высвечивается значение перемещения Н, при котором усилие равно заданному F, а также время релаксации (в секундах). Upon reaching the set value of F, the load is suspended and the relaxation time begins to count down with the timer built into the recording unit until a constant value of F. is established. The indicator displays the value of the displacement H, at which the force is equal to the set F, as well as the relaxation time (in seconds).

При подключении ЭВМ и наличии соответствующего программного обеспечения результаты всех видов испытаний могут быть обработаны и выведены на дисплей или на печать, а также могут быть использованы, как команды для управления технологическим оборудованием. When a computer is connected and the appropriate software is available, the results of all types of tests can be processed and displayed or printed, and can also be used as commands for controlling technological equipment.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 506804, кл. G 01 N 33/02. 1979.
Sources of information
1. USSR Copyright Certificate 506804, cl. G 01 N 33/02. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР 807175, кл. G 01 N 33/02, 1981. 2. Copyright certificate of the USSR 807175, cl. G 01 N 33/02, 1981.

Claims (1)

Прибор для исследования структурно-механических свойств, содержащий корпус, стойку, плиту для размещения сосуда с исследуемым образцом, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, силоизмеритель, датчик линейных перемещений индентора, регистрирующий блок, отличающийся тем, что силоизмеритель выполнен в виде консольно закрепленной на стойке балочки прямоугольного поперечного сечения с наклеенными на ней напротив сверху и снизу двумя тензодатчиками в области, прилегающей к стойке, а сбоку напротив тензодатчиков и строго по продольной оси в балочке просверлены несколько отверстий, а на свободном конце балочки снизу и перпендикулярно продольной оси закреплены два индентодержателя, при этом стойка, имеющая продольный паз, установлена во втулке, снабженной шпонкой, контактирующей с пазом стойки и закрепленной перпендикулярно к плите, а на нижнем конце стойки выполнена резьба, входящая в гайку, зафиксированную в упорных подшипниках от вертикального перемещения и приводимую во вращение от электропривода, причем датчик линейных перемещений индентора выполнен в виде диска, закрепленного на гайке и соосно с ней, в котором с равным шагом по окружности выполнены радиально расположенные щелевые прорези, напротив которых с одной стороны диска установлен источник постоянного света, а с другой стороны и напротив этого источника расположен приемник света.A device for studying the structural and mechanical properties, comprising a housing, a rack, a plate for accommodating a vessel with a test sample, a movement mechanism, an indent holder with replaceable indenters, a force meter, an indenter linear displacement sensor, a recording unit, characterized in that the force meter is made as a console mounted on the rack of the beam of rectangular cross section with two load cells glued on it opposite from above and below in the area adjacent to the rack, and from the side opposite the load cells and three, along the longitudinal axis, several holes were drilled in the beam, and two indenters are fixed at the free end of the beam from below and perpendicular to the longitudinal axis, while a stand having a longitudinal groove is installed in a sleeve equipped with a key that contacts the groove of the rack and is fixed perpendicular to the plate, and at the lower end of the rack, a thread is made that enters the nut fixed in the thrust bearings from vertical movement and rotated by an electric drive, and the indenter linear displacement sensor It is made in the form of a disk mounted on a nut and coaxially with it, in which radial spaced slotted slots are made with equal pitch around the circumference, opposite which a constant light source is installed on one side of the disk, and a light receiver is located on the other side and opposite this source.
RU2001115809/13A 2001-06-08 2001-06-08 Device to examine structural-mechanical properties of food materials RU2222808C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001115809/13A RU2222808C2 (en) 2001-06-08 2001-06-08 Device to examine structural-mechanical properties of food materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001115809/13A RU2222808C2 (en) 2001-06-08 2001-06-08 Device to examine structural-mechanical properties of food materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001115809A RU2001115809A (en) 2003-11-20
RU2222808C2 true RU2222808C2 (en) 2004-01-27

Family

ID=32090241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001115809/13A RU2222808C2 (en) 2001-06-08 2001-06-08 Device to examine structural-mechanical properties of food materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2222808C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653473C2 (en) * 2016-03-15 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method of testing and determining mechanical characteristics fruit exocarp and device therefor
RU2661443C2 (en) * 2016-07-19 2018-07-16 Василий Юрьевич Чернов Method and device for measuring forces of simple cutting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕЛЯЕВ Н.М. Сопротивление материалов. - М.: Наука, 1976, с.217-222. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653473C2 (en) * 2016-03-15 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method of testing and determining mechanical characteristics fruit exocarp and device therefor
RU2661443C2 (en) * 2016-07-19 2018-07-16 Василий Юрьевич Чернов Method and device for measuring forces of simple cutting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5357783A (en) Dynamic shear rheometer and method
US4679427A (en) Apparatus for measuring viscosity
US5357786A (en) Device for determining mechanical properties of materials
US3805598A (en) Indenting rheometer
US5616857A (en) Penetration hardness tester
KR890007067A (en) Test method of viscoelastic material and its apparatus
CN104849143B (en) A kind of uniaxial tension device and its test method
US2484761A (en) Viscosimeter
US3494172A (en) Cone curemeter
US5065106A (en) Apparatus and method for analyzing dielectric properties using a single surface electrode and force monitoring and adjusting
RU2222808C2 (en) Device to examine structural-mechanical properties of food materials
US4899102A (en) Electrode system for a parallel plate dielectric analyzer
US3123997A (en) cosner
US4862735A (en) Microviscometer
US3681979A (en) Compliance testing apparatus
CN209485866U (en) A kind of leather bursts apart experiment test device
US4855667A (en) Parallel plate dielectric analyzer
JP2002202212A (en) Low torque transducer and torque measuring device using the same
JPH0614025B2 (en) Ultrasonic wave metal appraisal device
RU2822741C1 (en) Multifunctional test bench for strength testing of tomatoes
SU807175A1 (en) Device for investigating structural-mechanical properties of foodstuffs
VOISEY et al. A system for recording deformations in texture tests
Voisey et al. An electronic recording Amylograph
JPH10267816A (en) Simple hardness testing machine
SU748190A1 (en) Conical plastometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees