SU1629813A1 - Устройство дл циклических нагружений партии образцов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к устройствам дл  циклических нагружений образцов при повышенных , нормальной и пониженных температурах . Цель изобретени  - повышение точности нагружени  за счет снижени  числа электромагнитных возбудителей, упрощени  электрической коммутации цепей возбудителей и уменьшени  суммарной теплоемкости размещенных внутри термокамеры средств нагружени . Образцы материала из ферромагнитного материала (либо св занные с ферромагнитными пластинами) закреплены консольно и попарно навстречу друг другу в соосных захватах. На возбудитель колебаний поступает гармонический сигнал. При наличии тока в катушке воз никает переменное магнитное поле, в результате взаимодействи  с которым образцы циклически изгибаютс  в сторону соответствующего линейного посто нного магнита . 5 ил. иэ

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, к устройствам дл  циклических нагружений образцов при повышенных, нормальной и пониженных температурах.

Цель изобретени  - повышение точности нагружени  за счет снижени  числа электромагнитных возбудителей, упрощени  элекрической коммутации цепей возбудителей и уменьшени  суммарной теплоемкости размещенных внутри термокамеры средств нагружени .

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема электромагнитного возбудител  колебаний; на фиг. 3 - схема работы устройства; на фиг. 4 - составной образец из низкомодульного материала; на фиг. 5 - однородный образец из упругого материала.

Устройство дл  определени  динамических характеристик материалов, например, при использовании двух образцов (одна пара образцов), состоит (фиг. 1) из

термокамеры 1 с установленной в ней испытательной стойкой 2, на которой укреплены держатели 3 и 4 образцов, датчики 5 и 6 колебаний образцов, например, электретныс или электромагнитные, термодатчик 7 и электромагнитный возбудитель 8. В держател х образцов (захватах) закреплены образцы 9 и 10. Генератор синусоидальных сигналов и коммутатор электрических цепей не показаны.

Устройство работает следующим образом .

На электромагнитный возбудитель 8 колебаний поступает сигнал с генератора звуковой частоты (диапазон 20-2000 Гц) и создает переменное магнитное поле заданной частоты, которое, взаимодейству  с образцами 9 и 10, вызывает в них изгибные колебани . Сигнал генератора контролируетс  электронно-счетным частотомером При колебани х образцов в датчиках 5 и 6 колебаний наводитс  электрический сигмал, котоЮ

G3

рый регистрируетс  электронным вольтметром . Измен   частоту генератора в заданном диапазоне, определ етс  амплитудно-частотна  характеристика образцов, использу  которую и массо-габаритные данные образцов рассчитывают динамические характеристики исследуемого материала. Дл  контрол  температуры внутри рабочей зоны термокамеры 1 используетс  термодатчик 7, сигнал с которого отображаетс  на регистрирующем температуру приборе.

Электромагнитный возбудитель колебаний образцов (фиг. 2) состоит из катушки 11, двух посто нных магнитов 12 и 13, рамы 14 электромагнитного возбудител  из немагнитного материала и сердечника 15 из магнитного материала. Основной несущей конструкцией возбудител   вл етс  рама , изготовленна  из немагнитного материала , на которой с помощью сердечника- ст жки закреплена катушка. Посто нные магниты закрепл ютс  на катушке клеем и либо любым другим способом, не нарушающим работы устройства. Катушка представл ет собой цилиндрический соленоид, внутрь которого установлен сердечник, роль которого выполн ет ст жка, изготовленна  из низкоуглеродистой стали. Посто нные плоские магниты установлены таким образом , что их продольные оси параллельны продольной оси катушки, рассто ни  между ос ми каждого магнита и катушки равны, торцы катушки и магнитов лежат в одних плоскост х с каждой стороны, причем ориентаци  полюсов магнитов противоположна. Длина магнитов равна высоте катушки.

Испытуемые образцы и катушка возбудител  расположены соосно, т. е. их продольные оси лежат на одной пр мой. Образцы 9 и 10 обращены к возбудителю свободными концами .

Принцип работы электромагнитного возбудител  заключаетс  в следующем (фиг. 3).

При отсутствии электрического тока в катушке 11 (фаза За) образцы 9 и 10 наход тс  в нейтральном положении. При подаче переменного (синусоидального) тока в катушке 11 возникает переменное магнитное поле, при этом необходимо рассматривать две фазы мгновенных значений (фиг. 36, в).

Во врем  первой фазы (фиг. 36) вверху катушки 11 возникает, например, положительный магнитный полюс S, а внизу отрицательный магнитный полюс N. Взаимодействие полюсов посто нных магнитов 12 и 13 и наведенных полюсов катушки 11 приводит к преобладанию одного из полюсов на торцах катушки. Например, в верхней части возбудител  положительный полюс 5 (образованный посто нным магнитом 13 справа и катушкой 15) превышает отрицательный полюс N (посто нный магнит 12) слева. В результате образец 9 стремитс  к центру области преобладающего магнитного полюса S, т. е. изгибаетс  вправо. В нижней части

возбудител  преобладает отрицательный полюс N (справа), поэтому образец 10 также изгибаетс  вправо.

Во врем  второй фазы (фиг. Зб) из-за

изменени  направлени  электрического тока в катушке 11 на противоположное происходит наведение преобладающего магнитного полюса в верхней N и нижней S част х возбудител  слева. Следовательно, образцы 9 и 10 изгибаютс  влево.

0 При гармоническом изменении величины и направлени  электрического тока в катушке 11 происходит гармоническое изменение напр женности и формы магнитного пол  у торцов возбудител  8, что приводит

к возникновению гармонических изгибных колебаний образцов 9 и 10.

Дл  проведени  исследований механических свойств полимерных материалов примен ют испытуемые образцы, например, следующей конструкции (фиг. 4).

0 Если значение динамического модул  упругости материала образца находитс  в пределах 105-107 Па, примен ют составные образцы (фиг. 4). При этом полосу исследуемого материала 16 наклеивают на стальную , пластину 17. Стальна  пластина выполн ет функции магнитного материала, необходимого дл  раскачки (изгиба) образца электромагнитным возбудителем, а также функции конструкционного материала, так как материал с низким модулем упругости

о неустойчив по форме. Расчет динамических характеристик материала производитс  на основе сравнени  амплитудно-частотных характеристик составного образца и отдельно испытанной стальной пластины без нанесенного на нее исследуемого материала. Ис5 пытани  составного образца и пластины следует проводить в идентичных услови х. Применение предлагаемого устройства позвол ет одновременно испытать составной образец и пластину на одном возбудителе, тем самым повыша  производительность

0 испытаний.

Если значение динамического модул  упругости материала превышает 108 Па, то примен ют однородный образец (фиг. 5), состо щий из полосы исследуемого материала

с 18, закрепленной, например вклеенной, в оправку 19. Оправка предназначена дл  устранени  деформации образца материала 18 при его закреплении в держател х 3 и 4. Дл  возбуждени  изгибных колебаний в об- разце электромагнитным возбудителем 8 на

0 свободном конце образца 18 закрепл ют полоску 20 ферромагнитного материала 20. Если исследуемый материал-ферромагнетик, полоска 20 на образец не закрепл етс .

Изобретение позвол ет существенно упростить конструкцию устройства, а именно,

5 сократить в два раза количество необходимых электромагнитных возбудителей. При этом количество трудоемких в изготовлении моточных изделий (электромагнитных катушек ) сокращаетс  в 4 раза. Уменьшение количества электромагнитных возбудителей при испытании того же числа образцов материала адекватно сокращает сложность электрической коммутации цепей управлени  возбудител ми от генератора синусоидальных колебаний, что приводит к повышению оперативности настройки возбудителей на резонансную частоту колебаний образцов во врем  испытаний. Уменьшение числа возбудителей , размещаемых в термокамере, приводит к снижению теплоемкости всей конструкции устройства, что позвол ет более оперативно проходить весь температурный диапазон (от минус 70 до плюс 80°С) во врем  испытаний. Все это способствует также повышению производительности испытаний .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  циклических нагружений партии образцов, содержащее генератор синусоидальных сигналов, св занный с ним

   0

   коммутатор цепей, средства регистрации соответственно температуры и амплитуды колебаний образцов,термокамеру,установленные внутри нее захваты дл  консольного закреплени  образцов и св занные с коммутатором электромагнитные возбудите™ колебаний , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности нагружени  за счет снижени  числа электромагнитных возбудителей , упрощени  электрической коммутации цепей возбудителей и уменьшени  марной теплоемкости размещенных внутри термокамеры средств нагружени , захваты установлены попарно соосно и предназначены дл  установки образцов свободными концами навстречу один другому, число возбх- дителей колебаний равно числу пар захватов, а каждый возбудитель выполнен в виде соосной соответствующей паре захватов и расположенной между ними катушки с сердечником и двух линейных противоположно 0 ориентированных посто нных магнитов, длина которых равна высоте катушки, расположенных параллельно ее оси симметрично относительно нее.

   5

   г&

   Д2

   XJ

   Фиг 1Ю

   Я $

   $

   Я

   9

   I/ / / / / / S / ////////

   Ј1

   01

   2i

   к

   Я

   /

     л

   /

   It

   I гиф

   D

   /у ///////////////

   7

   Si U

   Ј186291

   21

   20

   Фиг.1

   19

   Фив. 5