SU1755116A1 - Устройство дл исследовани реологических свойств керамических масс - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительным материалам и используетс  дл  исследовани  реологических свойств искусственных керамических масс при производстве грубой строительной керамики. Устройство содержит массивное основание с закрепленной на нем нижней кареткой, котора  снабжена устройством дл  измерени  горизонтальных усилий смещени . В верхней каретке выполнено углубление, в котором жестко установлена кругла  нижн   пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечени . Через отверстие в верхней пластине на исследуемый образец воздействует индентор. Изменение состо ни  образца регистрируют датчиками . 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к строительным материалам и может быть использовано дл  исследовани  реологических свойств искусственных керамических масс при производстве грубой строительной керамики,

Известно исследование реологических свойств искусственных керамических масс, помещенных в так называемых деформато- рах,  вл ющихс  составными част ми приборов дл  этих исследований, в частности, представл ющих собой подвижную и неподвижную зубчатые пластины.

При исследовании грубозернистых (крупнодисперсных) керамических масс точность исследовани  понижаетс  из-за того, что получаетс  проскальзывание зубьев пластинок по поверхности зерен крупно- дисперсного наполнител  а при подаче вертикальных нагрузок измен етс  очень значительно объем исследуемого образца.

Недостатком известных устройств  вл етс  невысока  точность из-за погрешностей, которые возникают при проскальзывании зубьев во врем  работы с прибором, а кроме

того, в пластинках пр моугольной конфигурации происходит концентраци  напр жений в углах пластин и невозможность предохранить исследуемый образец от изменени  его влажности. Невозможно исследовать поведение образца под действием вертикальной нагрузки, так как нарушаетс  (уменьшаетс ) его объем из-за истечени  массы из-под верхней пластины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  исследовани  реологических свойств керамических масс, пластометр конструкции Толстого, содержащей основание с размещенными на нем зубчатыми пластинками пр моугольной формы, нижн   из пластин жестко прикреплена к основанию, а верхн   снабжена штоком и крюком, который, в свою очередь, гибкой нитью, перекинутой через.шкив, св зан с подвеской дл  размещени  груза. Шток неподвижно закреплен посредине верхней плоскости пластины, св зан гибкой нитью с индикатором перемещени  часового типа, по которому отсчиты3 ел

О

вают горизонтальные перемещени  верхней пластины и тем самым фиксируют деформацию сдвига образца. Плоскости пластинок, прилегающие к массе, имеют взаимно противоположное рифление, обеспечивающее их зацепление с верхними сло ми исследуемой глин ной массы. Пластинки с образцом между ними помещаютс  в гнездо- держатель, закрепленное в основании прибора . Гнездо снабжено винтом дл  креплени  нижней пластинки и ограничителем хода верхней пластинки, предотвращающим ее отрыв от образца массы.

Прибор позвол ет замерить горизонтальные деформации образца, состо щего из чистых глин или бинарных глин ных смесей .

Недостатком известного устройства  вл етс  следующее. В св зи с тем, что пла- стины-деформзторы имеют пр моугольную в плане форму, то в их углах концентрируютс  напр жени , ведущие к отрыву верхней пластинки от образца и искажающие подлинное реологическое поведение масс при их исследовании, что снижает качество измерени .

Конфигураци  рифлений (ТЯастинок, прилегающих к массе исследуемого образца , ограничивает исследование только тонких дисперсных масс на основе чистых глин или глин ных смесей, так как при испытании масс, содержащих в своем составе гру- бодисперсный наполнитель, наблюдаетс  скольжение, кроме того, невозможно исследовать поведение масс при вертикальных нагрузках, что не позвол ет с достаточной точностью моделировать процесс их ф ормо- взни . Кроме того, конструкци  устройства не предохран ет образец от not ери влаги в процессе исследовани .

Недостатком  вл етс  то, что нагрузочное устройство задает только горизонтальное перемещение, что тоже отражаетс  на точности исследовани .

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона исследуемых обьектов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  исследовани  реологических свойств керамической массы, содержащее основание с установленными на нем пластинками с зубь ми по всей поверхности одной из сторон, индикатор горизонтальных перемещений пластин и горизонтальное нагрузочное устройство, снабжено индентором в виде усеченного конуса, соединенного с индикатором вертикальных перемещений , верхней и нижней каретками, установленными на основании с возможностью возвратно-поступательного движени .

нижн   из которых соединена с устройством дл  изменени  приложенного горизонтального усили  смещени , а верхн  , снабженна  крюком и стопорным винтом с

5 углублением, в котором жестко установлена нижн   пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечени  с равными боковыми кромками и основанием , равным 1,1-1,3 ширины паза между

10 зубь ми (чь  длинна  сторона ориентирована перпендикул рно направлению действи  горизонтальной силы) и размещенным на наружном диаметре нижней пластины набором колец, каждое из которых выполне15 но с кольцевой канавкой по верхнему периметру соосно с нижним выступом кольца и установлено так, что нижние выступы верхнего кольца вход т в кольцевую канавку последующего нижнего с возможностью

0 скольжени , верхн   кругла  пластина выполнена с аналогичными зубь ми, коническим отверстием по центру и наружным диаметром, большим наружного диаметра колец, соединена с вертикальным нагрузоч5 ным устройством, снабженным вертикальными стойками в виде барабана, соединенного тросом с крюком верхней каретки , причем индикатор горизонтальных перемещений выполнен в виде датчика де0 формаций и соединен на входе с верхней кареткой, а на выходе - с устройством дл  измерени  приложенного горизонтального усили  смещени .

На чертеже представлена схема устрой5 ства дл  исследовани  реологических свойств керамической массы.

Устройство содержит массивное основание 1, в которое закреплены шарикоподшипники 2 так, что образуют равнобедренный

0 треугольник, чь  наибольша  высота совпадает по положению с продольной осью нижней каретки 3 Нижн   каретка 3 устанавливаетс  свободно поверх шарикоподшипников 2, закрепленных на массивное

5 основание 1. В передней части нижней каретки ввинчен шток 4, острие которого упираетс  в пластину тензомессдозы 5, закрепленной неподвижно к массивному основанию 1, В четырех углах нижней каретки,

0 при помощи винтовой резьбы, закреплены вертикальные стойки 6 вертикального нагрузочного устройства 7. Кроме того, на верхней стороне нижней каретки, аналогично шарикоподшипникам 2, закреплены шарикоподшип5 ники 8. При помощи направл ющей 9 возвратно-поступательное движение нижней каретки строго фиксировано. На, шарикоподшипниках нижней каретки поставлена верхн   каретка 10, в которой сделано углубление с глубиной, равной половине толщины нижней зубчатой пластины. В верхней каретке 10с одной стороны ввинчен крюк 11 и стопорные винты 12, а противоположна  сторона соединена с входом датчика 13 горизонтальных перемещений, вход которого св зан с усилителем 14 и регистрирующим прибором 15. В углублении, расположенном на верхней поверхности верхней каретки 10, сделаны два выступа по оси в продольном направлении. В углублении установлена нижн   зубчата  пластина 16 и жестко закреплена так, что ее зубь  и пазы всегда расположены перпендикул рно направлению действи  горизонтальной сдвигающей силы. По наружному диаметру нижней пластины расположены кольца 17, обеспечивающие посто нство объема и влажности образца 18. сделанного из исследуемой керамической массы. Над кольцами, плотно опира сь по всему периметру на них, поставлена верхн   зубчата  пластина 19. Ее анешний диаметр чуть больше внешнего диаметра колец, а по центру выполнено коническое отверстие, через которое проходит индентор 20 в виде усеченного конуса, расположенного широким основанием вниз. Сверху на пластину 19 опираютс  подвижные стойки 21 вертикального нагрузочного устройства 7, через которые проходит вертикальна  ось индентора, снабженна  площадкой 22 дл  вертикального груза. Индикатор 23 вертикальных перемещений на входе,св зан с вертикальной осью индентора, а на выходе с регистрирующим прибором и усилителем устройства дл  измерени  горизонтального усили  смещени . Гибкий трос 24 св зывает крюк 11 верхней каретки 10 с горизонтальным нагрузочным устройством, состо щим из барабана , св занного через редуктор 26 с электродвигателем 27.

Устройство работает следующим образом .

Заранее приготовленный из исследуемой массы образец цилиндрической формы, зажатый между нижней пластинкой 16, верхней пластиной 19 и индентором 20, а по периметру- кольцами 17, при подн тых стойках 21 точно опускаетс  в гнездо нижней каретки 10 так, чтобы выступы гнезда вошли в пазы нижней зубчатой пластины 16. Стопорные винты 12 должны быть завинчены до упора . Стойки 21 опускаютс  до касаний с верхней пластиной 19. На вертикальное нагрузочное устройство 7 ставитс  заданный по плану эксперимента груз. Через отверстие ввинчиваетс  вертикальна  ось индентора в конус и индикатор 23 вертикального перемещени , входом соедин етс  с вертикальной осью индентора 20, а выходом - с помощью

электрического кабел  с усилителем 14 и регистрирующим прибором 15. Петл  гибкого троса 24 накидываетс  на крюк 11. Стопорные винты 12 развинчиваютс  до конца. 5 Включаетс  усилитель 14, включаетс  регистрирующий прибор 15. Включаетс  горизонтальное нагрузочное устройство путем запуска электродвигател  27, Заданный по плану эксперимента груз нагружают на ин10 дентор. Электродвигатель 27 при помощи редуктора 26 крутит барабан 25. На барабан наматываетс  гибкий трос 24. Гибкий трос т нет крюк 11, а с ним и верхнюю каретку 10. Так как каретка 10 при помощи стоек 6

5 образует единое целое с нижней кареткой 3, то движетс  и нижн   каретка. При своем движении каретка опираетс  в тензомасс- дозу и, изгиба  ее, создает электрический сигнал, по величине которого можно судить

0 о т говом усилии, возникающем на нижней зубчатой пластине 16. Одновременно происходит деформаци  образца 18. При помощи кабел  сигнал от тензомассдозы через усилитель 14 записываетс  на регистрирующем приборе

5 15. В то же самое врем  горизонтальное движение верхней каретки 10 с помощью датчика 13 через усилитель 14 фиксируетс  на регистрирующем приборе 15. Таким образом осуществл етс  запись горизонтальной деформации

0 образца. Верхн   каретка двигаетс  по шарикоподшипникам 8, а нижн   - по шарикоподшипникам 2. Возвратно-поступательное движение нижней каретки строго фиксировано направл ющей 9. Под действием вертикаль5 ного груза индентор проникает в исследуемую массу и через датчик 23 его проникание записываетс  на приборе 15. Давление верхней пластины 19, создаваемое грузом, так велико , что несмотр  на проникновение индентора 20 пластина не поднимаетс , а плотно

0 прижимаетс  к кольцам 17. Индентор 20 проникает в исследуемый образец 18 на 1,5-2 мм и, так как индентор представл ет собой конус, то кольцева  выемка над его основанием компенсирует выпор исследуемой массы из5 под основани  индентора 20. Посто нство объема исследуемого образца 18 обеспечиваетс  посто нным объемом рабочей камеры, т.е. пространством между нижней 16 и верхней 19 пластинами и ограничительными коль0 цами 17. Конструкци  дает возможность дл  дифференцированного приложени  вертикальной нагрузки. Одна нагрузка (qi) через площадку вертикального нагрузочного устройства 7 передаетс  пр мо на верхнюю зуб5 чатую пластину 19, кольца 17 и, в конечном итоге, нэ основание 1. Друга  вертикальна  нагрузка (q2), отлична  и по величине меньша , чем лерва , через площадку 22 дл  вертикального груза и индентор 20 проникает в

исследуемую массу на 2 мм так, что отмечаетс  на датчике 23. Получаетс  местное уплотнение , показани  датчика перемещени  мен ютс . Зна  величину груза дл  проникновени  индентора на 2 мм в массу исследуемого образца, можно определить давление локального уплотнени . Реакци  образца на проникновение индентора гораздо меньше груза qi, так что отрыв пластины 19 от кольца 17 невозможен, таким образом сохран етс  посто нство обьема, в котором находитс  исследуемый образец, и герметичность, так как зазор между верхней пластиной 19 и индентором 20 надежно защищен смазкой. Показани  датчика 23 мен ютс , когда груз, прикладываемый к площадке 22 вертикального груза, таков, что вызывает локальные уплотнени  под основанием индентора 20.

Эксперимент считаетс  оконченным, когда нижн   каретка 3 приходит в соприкосновение с вертикальными стойками.

После математической обработки реог- раммы получаем: напр жение сдвига в любой момент времени, коэффициент дислокации структуры массы, модуль быстрой эластической деформации, модуль медленной эластической деформации, равновесный модуль, наибольшую предельную ньютоновскую в зкость , наибольшую пластическую в зкость, прочность структуры, максвелловский период релаксации, период упругого последействи , медленную эластичность, деформируемость, текучесть, подвижность, пластичность по Во- ларовичу. мощность, затраченную на горизонтальную деформацию, мощность, затраченную на вертикальную деформацию и суммарную мощность деформации.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  исследовани  реологических свойств керамических масс, включающее основание с установленными на нем

   пластинами с параллельными зубь ми по всей поверхности одной из сторон, индикатор горизонтальных перемещений пластины и горизонтальное нагрузочное

   устройство, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона исследуемых объектов, оно снабжено дополнительно индентором, соединенным с индикатором вертикальных

   перемещений, верхней и нижней каретками , установленными на основании с возможностью возвратно-поступательного движени  нижн   из которых соединена с устройством дл  измерени  горизонтального усили  смещени , а в верхней каретке выполнено углубление, в котором жестко установлена кругла  нижн   пластина с параллельными зубчатыми выступами треугольного сечени  с равными боковыми

   кромками и основанием, равным 1,1-1,3 ширины межзубчатого рассто ни , и размещенным на ее наружном диаметре набором колец,чкаждое из которых выполнено с кольцевой канавкой по верхнему периметру соосно с нижним выстугюм кольца и установлено так, что нижние выступы верхнего кольца вход т в кольцевую канавку по- следующего нижнего кольца с возможностью скольжени , верхн   кругла  пластина с аналогично выполненными зубь ми и коническим отверстием по центру с наружным диаметром, большим наружного диаметра колец, соединена с вертикальным нагрузочным устройством, а

   горизонтальное нагрузочное устройство в виде барабана соединено тросом с крюком верхней каретки, причем индикатор горизонтальных перемещений выполнен в виде датчика деформации и соединен на входе с

   верхней кареткой, а на выходе - с устройством дл  измерени  горизонтального усили  смещени .