SU851225A1 - Устройство дл дилатометрических из-МЕРЕНий пОлиМЕРНыХ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относитс  к измери тельной технике и может быть использовано в химической, машиностроительной , электротехнической и других отрасл х промышленности, производ щих или использукщих полимерные материалы .

Известно устройство дл  проведени  дилатометрических измерений полимеров , содержащее держатель дл  .образца , передающий стержень, к которому подвешена платформа с грузом, нагревательную печь и микроскоп МИР-2 дл  измерени  деформации образ .

Измерение деформации образца на известных устройствах производитс  оператором визуально с помощью оптических приборов, что повьшает трудоемкость опытов, уменьшает точность измерений вследствие утомл емости оператора, затрудн ет непрерывную регистрацию измерени  длины образца в динамическом ре еиме измерени  температуры.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  линейный микродилатометр, состо щий из кварцевой трубки с размещенным в ней кварцевым толкателем , прилеганиаим одним кониом к

поверхности образца, а другим - к датчику дефО{ ации - механотрону, кварцевой трубки с зталонным образцом дл  дифференциально-термического анализа , термоблока с программным регулированием температуры, системы вакуу1|О1ровани  образца, регистрирующего прибсфа и след в ей системы, состо щей из микрсметрического винтового

to механизма, устанавливающего топкатель на образец, св занного с ре версивным электродвигателе, подключенкьм на вьвсод механотрона, включенного в качестве нуль-органа в

Claims (2)

15 след 1кую систему. С целью уменьшени  абсолютной величины измерительного усили  кварцевый толкатель закреплен в серьге, подвешенной на плоских пружингьх, соединенных с рег лиро20 вочным эксцентриком и жестко закрепленных на неподвижной стойке,. Термическое расширение образца измер етс  датчиком перемещени  механотронсал , а след ща  система служит толь25 ко дл  автоматического подведени  толкател  к образцу и выключаетс  при проведении измерений. При различных положени х индикатора датчика перемещений вследствие различной .30 деформазхии упругих элементов датчика измен етс  величина изме)ительно усили , действующего на образец. За репление кварцевого толкател  на пл ких пружинах, жестко св занных с неподвижной стойкой, приводит к уме шению по абсолютной величине измери тельного усили , но увеличивает его изменение в процессе эксперимен та, так как при перемещении толкате л  вследствие теплового расширени  образца измен етс  величина деформа ции упругих пружин и, соответственно , измен етс  дол  веса толкател , компенсируема  упругими элементами 2 . При испытании образцов из полиме ных материалов, особенно в области высокоэластического состо ни , снижаетс  точность измерГений вследстви непосто нства измерительного усили  действующего на образец в процессе измерени . Возможность проведени  термомеханических испытаний в конструкции микродилатометра не предус мотрена. Цель изобретени  - обеспечение во можности проведени  термомеханических исследований и повьшение точнос измерений, особенно при испытании полимерных пленок, волокон, тонких пластинок, путем стабилизации измерительного усили , действугацего на образец в процессе эксперимента. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее опорную трубу , внутри которой расположен стержень, опираккдийс  на индикатор положени  и соединенный с системой регистрации, снабжено электромагнитом ,  корь которого соединен с передающим стержнем, а сердечник элек ромагнита, индикатор положени  механотрон и система упругих элемен тов закреплены на подвижном основании след щей системы, соединенном с дополнительно введенным датчике перемещени .. На чертеже представлена принципи альна  схема предлагаемого устройст ва./ Зажим 1 с закрепленным в нем обраэ .цом 2 помш1ен на верхний торец опорной трубки 3, выполненной из ма териала, имеющего малый термический коэффициент линейного расширени  (.например кварца). Передающий стержень 4, также выполненный из материала , именадего малый теЕМИческий коэффициент линейного расширени  (например кварца) с пометцью зажима 5 подвешен к образцу 2 и опирает с  на чувствительный элемент индикатора 6 положени . Передающий стер жень 4 закреплен в серьге 7, подвешенной на системе упругих элементов 8. Упругие элементы 8 закреплены на кронштейне 9, установленном на подвижном основании 10. Якорь 11 электромагнита жестко соединен с пе редаквдим стержнем 4. Индикатор б положени  закреплен на кронштейне 12, установленном на подвижном основании 10. Серд1ечник 13 электромагнита установлен на юстировочной плоцгщке 14, соединенной с подвижным основанием 10, Подвижное основание 10 опираетс  на микрометрический винтовой механизм 15, соединенный с помощью, например, зубчатой передачи с реверсивным электродвигателем 16, а с помощью, например, беззазорной крестовой муфты - с датчиком 17 перемещени . Индикатор б положени  электрически св зан через усилитель 18 с реверсивным электродвигателем 16, а датчик 17 перемещени  электрически св зан с регистрирующим прибором 19. Электромагнит 13 электрически св зан через амперметр М и реостат 21 со стабилиз1{рованнь м источником питани . Нагрев образца осуществл етс  термоблоком 22 с программным регулированием температуры. Устройство работает следующим образом . После установки зажима 1 с закрепленным в нем образ цс «1 2 на опорной трубке 3 к образцу 2 с пс 4ощью зажима 5 подвешивают передаксций стержень 4 так, чтобы он опиралс  на чувствительный элемент индикатора б положени . При необходимости с (ью кронштейна 12 производ т регулировку положени  индикатора 6, затем с пс 1ощью крошитейна 9 регулируют нат жение упругих элементов 8, чтобы компенсировать вес передающего стержн  4 с зажимом 5, серьги 7 и  кор  11 электромагнита. Измерительное усилие Р, действующее на образец, можно рассчитывать по формуле Р Р, + 2+ - 4- 5 где- Р - вес передающего стержн  4 с зажимом 5, Pq - вес серьги 7, ч РЗ  кор  11 электромагнита; Р - измерительное усилие индикатора б положени , Р,. - реак1щ  системы у прутах элемента 8. Таким образом, измерительное уси- лие Р легко регулируетс  по величине с помощью систегла упругих элементов 8. В качестве упругих элементов удобно использовать плоские пружины, а в качестве индикатора положени  механотрон 6Мх1С ГОСТ 5.1658-72. В этом случае минимальное измерительное усилие,,,действующее на образец, равно 1х10 Н, что позвол ет определ ть теркическое расширение полимерных пленок, волокон, тонких пластинок. Дилатометрические испытани  провод т при выключенном электромагните . При тепловом расширении образ-, ца 2 передающий стержень 4 перемесаа етс  и вызывает перемещение чувствительного элемента индикатора 6 положени , на выходе индикатора 6 положе ни  по вл етс  электрический сигнал, который усиливаетс  в усилителе 18 и подаетс  на реверсивный электродвигатель 16. Реверсивный электродвигатель 16 вращает микрометрический винтовой механизм 15, который перемещает подвижное основг ние 10 с закрепленными на нем индикатором 6 положени  и системой упругих элементов 8 до тех пор, пока индикатор 6 положени  не вернетс  в положение равновеси  и электрический сигнал индикатора не станет равньол нулю. Индикатор 6 поло жени  работает в режиме нуль-прибора , и след ща  система все врем  воз вращает его в положение равновеси . Поэтому величина перемадени  основани  10 равна изменению дпины образца в результате теплового расиирени  и пропорциональна углу поворота микр метрического винтового механизма 15. Угол поворота микрометрического винтового механизма 15 намер етс  датчиком 17 перемещени . Запись сигнала датчика 17 и температуры образца производитс  регистрирующшл прибором 19. В результате того, что индикатор 6 положени  и система упругих элементов 8 установлены на подвижном основании 10, перемещение которого равно тепловой деформации образца, а измерение теплового расширени  , образца 2 осуществл етс  дополнитель но введенным датчиком 17 перемещени  по величине угла поворота микрометрического винтового механизма 15, де формаци  упругих элементов индикатора б положени  и системы упругих элементов 8 остаетс  посто нной в -процессе всего опыта, что и позвол ет добитьс  стабилизации величины из мерительного усили , действующего на образец в процессе эксперимента, и, соответственно, увеличени  точнос ти эксперимента. Средний коэффициент линейного тер мического расширени  исследуемого материала в интервале температур лТ рассчитываетс  по формуле где Л - разность показаний датчика перемещений 17 в интервале температур ДТ;-. К - коэффициент прог рциональности , определ емый экспериментально при тарировке прибора, SQ- длина образца при начально температуре. Дл  проведени  термомеханических испытаний при необходимости:. внач лепровод т регулировку величины зазора между  корем 11 и сердечником 13 электромагнита с помощью гостировочной плс цадки 14. По калиброванной кривой (зависимость усили -,развиваемого электромагнитом, от -величины тока в цепи) определ ют необходимую силу тока, соответствуквдую требуемой по услови м эксперимента нагрузке, и устанавливают ее с помощью реостата 21. Величину тока контролируют с помощью амперметра 20. Механическа  деформаци  6 образца измер етс  так же, как и теплова , и рассчитываетс  по формуле - Так как перемещеь ные платформы 10 с закрепленным на ней сердечником 13 электромагнита равно деформации образца,то величина зазора между  корем , соединенным с передающим стержнем , и сердечником электромагнита не измен етс  в течение эксперимента , поэтому магнитный поток, а следовательно , и величина создаваемого усили  не завис т от величины деформации образца и остаютс  посто нными в процессе опыта. Применение предлагаемого устройства дл  дилатометрических и термомеханических исследований полимеров позвол ет на 80% уменьшить трудоемкость измерени  и на 40% уменьшить количест- -во экспериментов за счет повышени  точности измерени . Формула изобретени  Устройство дл  дилатометрических измерений полимерных материалов, содержащее опорную трубу, расположенный внутри нее передагаций стержень, опирающийс  на индикатор положени  и соединенный с системой упругих элементов, след щую систему и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  возможности проведени  термомеханических измерений и повышени  точности измерений, оно снабжено электромагнитом ,  корь которого соединен с передающим стержнем, а сердечник электромагнита, индикатор положени  и система упругих элементов закреплены на подвижном основании след щей системы, соединенном с дополнительно введенным датчиком перемещени . Источники информации Прин тые во внимание при экспертизе 1.Михайлов B.C. и др. Установка дл  проведени  дилатометрических испытаний полимеров. - Заводска  лаборатори , 1973, 1, с. 95-96.

2.Авторское свидетельство СССР 184486, кл. G 01 N 25/16, 1964.