SU1747998A1

SU1747998A1 - Device for investigating properties of materials

Info

Publication number: SU1747998A1
Application number: SU904819926A
Authority: SU
Inventors: Сергей Владимирович Юдин; Сергей Александрович Мачихин; Асылбек Атамырзаевич Кулмырзаев; Анатолий Александрович Карпунин
Original assignee: Московский Кондитерский Комбинат "Рот Фронт"
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Сущность изобретени , полый корпус(1) имеет три пары соосных отверстий (3). В отверсти х (3) установлены плиты (4) в виде дисков со сферической образующей, контактирующей со стенками отверстий (3). Плиты (4) св заны с механизмами возвратно-поступательного и вращательного движений относительно оси нагружени и перпендикул рной ей оси. 1 ил.The invention, a hollow body (1) has three pairs of coaxial holes (3). Plates (4) are mounted in the holes (3) in the form of discs with a spherical generator in contact with the walls of the holes (3). The plates (4) are associated with the mechanisms of reciprocating and rotational motions with respect to the loading axis and the axis perpendicular to it. 1 il.

Description

Изобретение относитс к-испытательным устройствам и может быть использова- но в различных отрасл х пищевой промышленности дл исследовани структурно-механических свойств в зких материалов при их сдвиговом деформировании.The invention relates to testing devices and can be used in various sectors of the food industry to study the structural and mechanical properties of viscous materials during their shear deformation.

Известно устройство дл испытани материалов на трехосное сжатие, включающее цилиндрическую обойму, выполненную эластичной , отсчетно-измерительную аппаратуру и гидравлическую систему дл создани обжати материала.A device for testing materials for triaxial compression is known, which includes a cylindrical holder made of elastic measuring and measuring equipment and a hydraulic system for creating material compression.

Однако это устройство позвол ет исследовать только объемные свойства материала , которые не в полной мере отражают его структурно-механические свойства.However, this device allows to investigate only the bulk properties of the material, which do not fully reflect its structural and mechanical properties.

Известна установка дл испытани материалов на трехосное сжатие, включающа основание, размещенные на нем в трех взаимно перпендикул рных направлени х опорные и соответствующие нажимные плиты , выполненные с возможностью захода относительно одна другой.A known installation for testing materials on triaxial compression, comprising a base, supporting and corresponding pressure plates arranged on it in three mutually perpendicular directions, made with the possibility of approach relative to one another.

Известна установка осуществл ет только объемное сжатие образца, в результате которого невозможно получить полную информацию о его структурно-механических свойствах. Наиболее полные сведени о свойствах материала можно получить при его деформировании под воздействием касательных напр жений. Известна установка не позвол ет создавать пространственные сдвиговые деформации исследуемого материала, что и вл етс ее главным недостаткомThe known device performs only volumetric compression of the sample, as a result of which it is impossible to obtain complete information about its structural and mechanical properties. The most complete information about the properties of a material can be obtained by its deformation under the influence of tangential stresses. The known installation does not allow to create spatial shear deformations of the studied material, which is its main drawback.

Цель изобретени - повышение точности исследованийThe purpose of the invention is to improve the accuracy of research.

Это достигаетс тем, что в устройстве, содержащем полый корпус с трем взаимно перпендикул рными парами отверстий в его стенках, установленные в указанных отверсти х нагружающие плиты и механизмы их возвратно- поступательного перемещени вдоль осей нагружени , кажда плига выполнена в виде цилиндрического диска со сферической образующей, предназначенной дл контакта со стенками отверсти вThis is achieved by the fact that in a device containing a hollow body with three mutually perpendicular pairs of holes in its walls, loading plates installed in said holes and the mechanisms of their reciprocating movement along the loading axes, each plate is made in the form of a cylindrical disk with a spherical generatrix designed to contact the walls of the hole in

слcl

XIXi

XSXS

юYu

корпусе, устройство снабжено механизмами вращени каждой из плит относительно оси нагружени и перпендикул рной ей оси, проход щей через центр т жести соответствующей плиты.the device is equipped with mechanisms for rotating each of the plates relative to the axis of loading and the axis perpendicular to it, passing through the center of gravity of the corresponding plate.

Нагружающие плиты выполнены в виде цилиндрических дисков со сферической образующей , предназначенной дл контакта со стенками отверсти в корпусе, Така форма плит сферической образующей позвол ет им совершать вращени относительно оси нагружени и перпендикул рной ей оси, проход щей через центр т жести соответствующей плиты, что в свою очередь дает возможность подвергать материал пространственным сдвиговым деформаци м. При этом сферическа образующа плиты обеспечивает герметичный контакт со стенками отверсти в корпусе, исключающий выдавливание материала из полости корпуса при совершении плитами движений,The loading plates are made in the form of cylindrical discs with a spherical generatrix intended for contact with the walls of the hole in the housing. Such a shape of the spherical generatrix plates allows them to rotate about the loading axis and the perpendicular axis passing through the center of the core of the corresponding plate, which is in turn, it makes it possible to subject the material to spatial shear deformations. At the same time, the spherical forming plate provides tight contact with the walls of the hole in the body, except sistent extrusion material from the body cavity when making movements plates,

В случае, когда нагружающие плиты имеют другую форму, они не имеют возможности совершать описанные выше вращз тем-,чые движени . In the case where the loading plates have a different shape, they are not able to perform the rotational movements described above.

Устройство снабжено механизмами обеспечивающими вращение каждой из нагружающих плит относительно пси кагруже ни и перпендикул рной ей оси, проход щей через Центр т жести соответствующей плиты,The device is equipped with mechanisms that ensure the rotation of each of the loading plates relative to the psychocage and perpendicular axis passing through the center of gravity of the corresponding plate,

Вращение каждой нагружающей плиты относительно оси нагружени необходимое целью исключени сил трени сопротивлени на поверхности данной плиты течению исследуемого материала под воздействием смежных плит.The rotation of each loading plate relative to the loading axis is necessary in order to exclude the forces of friction resistance on the surface of a given plate to the flow of the material under investigation under the influence of adjacent plates.

В случае, когда нагружающие плиты не совершают указанного вращательного движени , при соприкосновении ее поверхности с деформируемым материалом возникают значительные силы трени которые вызывают по вление градиента скорости течени в поперечном сечении. Это вл етс причиной существенных искажений действительных значений определ емых характеристик материала, вследствие чего снижаетс точность,In the case when the loading plates do not perform the specified rotational motion, when its surface touches the deformable material, considerable friction forces arise which cause the appearance of a gradient of the flow velocity in the cross section. This is the cause of significant distortions of the actual values of the determined characteristics of the material, resulting in reduced accuracy,

Механизмы вращени также должны сообщать каждой нагружающей плите вращательное движение относительно оси, перпендикул рной оси нагружени и проход щей через центр т жести соответствующей плиты. Это позвол ет подвергать материал сдвиговым деформаци м. При этом кажда пара противоположных нагружающих плит должна вращатьс в одном направлении относительно указанной оси, Это позвол ет подвергать материал пространственным сдвиговым деформаци м вThe rotation mechanisms should also inform each loading plate of a rotational motion relative to an axis, perpendicular to the axis of loading and passing through the center of gravity of the corresponding plate. This allows the material to be subjected to shear deformations. In this case, each pair of opposite loading plates must rotate in one direction relative to the specified axis. This allows the material to be subjected to spatial shear deformations in

направлении всех трех осей декартовых координат , что более реально отражает процесс механической обработки материала 6 машинах и агрегатах, чем простой сдвиг вdirection of all three axes of the Cartesian coordinates, which more realistically reflects the process of mechanical processing of the material in 6 machines and aggregates than a simple shift in

плоскости, а также сжатие. Это обсто тельство существенно повышает точность данных о структурно-механических свойствах материала.planes, as well as compression. This circumstance significantly improves the accuracy of data on the structural and mechanical properties of the material.

Отсутствие механизмов вращени плитLack of plate rotation mechanisms

0 полностью исключает возможность достижени поставленной цепи Так как в этом спучзе нагружающие плиты не могут совершать вращени относительно оси нагруже нил и перпендикул рной ей оси,0 completely excludes the possibility of reaching the supplied chain. Since in this case the loading plates cannot rotate about the load axis and the axis perpendicular to it,

5 проход щей через центр т жести соответствующей плиты, и, следовательно, исследуемый материал невозможно подвергнуть деформированию,5 passing through the center of the body of the corresponding plate, and, therefore, the material under study cannot be deformed,

На чертеже изображено устройство, об0 щий вид,The drawing shows the device, the overall appearance,

Устройство состоит из полого корпуса 1 в форме куба с полостью 2, на гран х которого имеютс отверсти 3 круглой формы В отверсти х 3 установлены нагружающиеThe device consists of a hollow body 1 in the form of a cube with a cavity 2, on the faces of which there are openings 3 of circular shape. In the openings 3 there are installed loading

5 плиты 4 в форме диска со сферической образующей , предназначенной дл контакта со стенкой отверсти 3 Кажда нагружающа плмта 4 снабжена механизмами вращени каждой из плит относительно оси5 plates 4 in the form of a disk with a spherical generatrix designed to contact with the wall of the hole 3 Each loading plmt 4 is provided with mechanisms for rotating each of the plates relative to the axis

0 нагружени и перпендикул рной ей оси, проход щей через центр т жести соответствующей плиты. Механизмы вращени состо т из цилиндрического кулачка 5 с канавкой на поверхности, рычага б, поступательно0 loading and perpendicular to it axis, passing through the center of gravity of the corresponding plate. The rotation mechanisms consist of a cylindrical cam 5 with a groove on the surface, a lever b, and a progressive

5 движущегос в направл ющей 7. Конец рычага б с роликом 8 установлен в канадке кулачка 5. Рычаг б посредством шарнира св зан с другим рычагом 9, конец которого, оканчивающийс роликом 10, установлен е5 moving in the guide 7. The end of the lever b with the roller 8 is installed in the canadian cam 5. The lever b is connected via a hinge to another lever 9, the end of which, ending with the roller 10, is mounted

0 копьцевой канавке 11, выполненной на плоской поверхности нагружающей плиты 4 Ось 12 кулачка 5 соединена посредством пространственного шарнира 13 с нагружа ющей плитой 4 в ее центре,0 of the lance groove 11, made on the flat surface of the loading plate 4; The axis 12 of the cam 5 is connected by means of a spatial hinge 13 to the loading plate 4 in its center,

5Устройство работает следующим о5рЈ5The device works as follows.

зом,som

Перед началом испытаний вынимают ИЗ полого корпуса 1 одну из нагружающих плит 4 и через освободившеес отверстие 3 за0 гружаетс исследуемый материал в полость 2 Затем производитс сборка устройств После сборки сообщаетс вращательное движение оси 12, в результате чего за счет вращени цилиндрического кулачка 5 рычаBefore starting the tests, one of the loading plates 4 is removed from the hollow body 1 and the material under investigation is loaded into the cavity 2 through the released hole 3. Then the devices are assembled. After assembly, the rotational movement of the axis 12 is connected, resulting in a rotation of the cylindrical cam 5.

5 6 совершает поступательное движение в на правл ющей 7 и приводит в движение рычаг5 6 performs translational motion on the governing 7 and moves the lever

9.От рычага 9 движение вдоль оси 12 передаетс нагружающей плите 4 через ролик9. From lever 9, movement along axis 12 is transmitted to loading plate 4 through a roller.

10.Последний свободно катитс в кольцевой канавке 11 на поверхности плиты 4 и не10. The last rolls loosely in the annular groove 11 on the surface of the plate 4 and does not

преп тствует ее вращению относительно оси нагружени , в то же врем , сообща ей вращение относительно оси, перпендикул рной оси нагружени и проход щей через центр т жести плиты 4. Возможность вра- щени нагружающей плиты 4 одновременно вокруг указанных осей обеспечиваетс пространственным шарниром 13. Аналогичные движени совершают все нагружающие плиты одновременно, В результате исследу- емый материал испытывает пространствен- чые сдвиговые д-еформации, В этих услови х наиболее полно про вл ютс структурно-механические свойства материала . Полученные данные позвол ют с высо- кой точностью оценить упруго-в зкие и прочностные свойства образца.It prevents its rotation relative to the loading axis, while at the same time rotating about the axis, perpendicular to the loading axis and passing through the center of gravity of the plate 4. The possibility of rotation of the loading plate 4 at the same time around these axes is provided by a spatial hinge 13. Similar all loading plates move simultaneously. As a result, the material under study undergoes spatial shear deformations. Under these conditions, the structural and mechanical properties of the material are most fully manifested. Methods and material. The obtained data allow us to estimate with high accuracy the elastic-elastic and strength properties of the sample.

Изобретение позвол ет с максимальным приближением смоделировать пространственное течение материала в различных агрегатах, например смесител х, шисковых нагнетател х, формующих устройствах , что имеет значительную практическую ценностьThe invention allows, with the maximum approximation, to model the spatial flow of a material in various aggregates, for example, mixers, paddle compressors, forming devices, which has considerable practical value.

Claims

Claims An apparatus for examining material properties comprising a hollow body with three mutually perpendicular pairs of holes in its walls, loading plates mounted in said holes and mechanisms for reciprocating them along loading axes, characterized in precision in the shear study of viscous food materials, each plate is made in the form of a cylindrical disk with a spherical generatrix designed to contact the walls of the hole in the housing, The unit is equipped with mechanisms for the rotation of each of the plates relative to the axis of loading and its perpendicular axis passing through the center of gravity of the corresponding plate.

4 j