Пристрій для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів

Реферат: Пристрій для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів, що включає зразок, виготовлений з досліджуваного матеріалу у вигляді прямокутного паралелепіпеда з виступами на одній з його граней, які виконані також у вигляді прямокутних паралелепіпедів, розташований між плоскими поверхнями двох сталевих плит, перша плита звернена до одного з двох виступів, друга плита стикається з протилежною йому гранню зразка, а бічні грані зразка стикаються з упорами, жорстко закріпленими щодо другої плити, причому на навантажуваному виступі зразка розміщений сталевий кутик, який поверхнями внутрішніх полиць стикається з однією гранню виступу, зверненою до першої плити, і з другою гранню виступу, зверненою до другого виступу, і у якого довжина і висота внутрішніх полиць рівні ширині і довжині виступу відповідно, а висота зовнішньої полиці, зверненої до першої плити, зменшена з боку вершини кута до значення, рівного довжині виступу, між сталевим кутиком і першою плитою розміщена фторопластова пластина. UA 75114 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ МАТЕРІАЛІВ UA 75114 U UA 75114 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Технічне рішення належить до області вимірів при визначенні коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів. Відомий спосіб визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів, який реалізується за допомогою пристрою, що містить зразок з досліджуваного матеріалу, який поміщають в коробчасту обойму, що складається з нижньої частини, закріпленої на підставі, і верхньої частини, на якій поміщена гиря вагою Р. [Шапарь А.Г. Механіка гірських порід і стійкість бортів кар'єрів. – К.: Вища школа, 1973.-120 с.] Пристрій не забезпечує високу точність вимірів за рахунок того, що в руйнування зразка вносить внесок не тільки руйнування типу поперечного зсуву, але і руйнування типу нормального відриву унаслідок прикладення до верхньої частини коробчастої обойми зсовуючої сили. Недоліком пристрою для реалізації способу є наявність значного значення коефіцієнта зовнішнього тертя пари зразок-сталь, яке може бути зіставно з коефіцієнтом внутрішнього тертя досліджуваного матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення достовірності і точності визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів за рахунок зменшення впливу коефіцієнта зовнішнього тертя на визначення коефіцієнта внутрішнього тертя. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя зразок, виготовлений з досліджуваного матеріалу у вигляді прямокутного паралелепіпеда з виступами на одній з його граней, які виконані також у вигляді прямокутних паралелепіпедів, розташований між плоскими поверхнями двох сталевих плит, перша плита звернена до одного з двох виступів, друга плита стикається з протилежною йому гранню зразка, а бічні грані зразка стикаються з упорами, жорстко закріпленими щодо другої плити, згідно з корисною моделлю, на навантажуваному виступі зразка розміщений сталевий кутик, який поверхнями внутрішніх полиць стикається з однією гранню виступу, зверненою до першої плити, і з другою гранню виступу, зверненою до другого виступу, і у якого довжина і висота внутрішніх полиць рівні ширині і довжині виступу відповідно, а висота зовнішньої полиці, зверненої до першої плити, зменшена з боку вершини кутика до значення, рівного довжині виступу, між сталевим кутиком і першою плитою розміщена фторопластова пластина. Пристрій для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів підвищує достовірність і точність визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів за рахунок зменшення впливу коефіцієнта зовнішнього тертя на визначення коефіцієнта внутрішнього тертя, оскільки значення коефіцієнта k f зовнішнього тертя пари сталь - сталь, що контактує через фторопластову пластину, значно менше значень коефіцієнтів зовнішнього тертя більшості матеріалів щодо сталі. Пристрій містить (фіг.1) зразок 1, виготовлений з досліджуваного матеріалу у вигляді прямокутного паралелепіпеда з виступами 2 на одній з його граней, які виконані також у вигляді прямокутних паралелепіпедів, розташований між плоскими поверхнями двох сталевих плит 3 і 4. На одному виступі зразка розміщений сталевий кутик 5, при цьому він поверхнями внутрішніх полиць стикається з однією гранню, зверненою до першої плити, і з другою гранню виступу, зверненою до другого виступу, і у якого довжина і висота внутрішніх полиць рівні ширині і довжині виступу відповідно, а висота зовнішньої полиці, зверненої до першої плити, зменшена з боку вершини кутика до значення, рівного довжині виступу. Між сталевим кутиком і першою плитою розміщена фторопластова пластина 6. Упори 7, жорстко закріплені щодо плити 4. Пружний елемент 8 з'єднано з тензометричним мостом, обертаючий гвинт 9, що розташований в опорі 10, пружний елемент 11, з'єднано з тензометричним мостом. Пристрій працює таким чином. Зразок 1, (фiг.1), виготовлений з досліджуваного матеріалу у вигляді прямокутного паралелепіпеда з виступами 2 на одній з його граней, які виконані також у вигляді прямокутних паралелепіпедів, розташовують між плоскими поверхнями двох сталевих плит 3 і 4. На одному виступі зразка розміщують сталевий кутик 5, при цьому він поверхнями внутрішніх полиць стикається з однією гранню, зверненою до першої плити, і з другою гранню виступу, зверненою до другого виступу, і у якого довжина і висота внутрішніх полиць рівні ширині і довжині виступу відповідно, а висота зовнішньої полиці, зверненої до першої плити, зменшена з боку вершини кутика до значення, рівного довжині виступу. Між сталевим кутиком і першою плитою розміщують фторопластову пластину 6. Друга плита 4 стикається з протилежною виступам гранню зразка, а бічні грані зразка 1 стикаються з упорами 7, жорстко закріпленими щодо другої плити 4. Через пружний елемент 8 з тензометричним мостом здійснюють їх одновісне стиснення силою P до значення P01 . Обертаючи гвинт 9 в опорі 10, жорстко закріпленої 1 UA 75114 U 5 відносно другої плити 4, через пружний елемент 11 з тензометричним мостом впливають на виступ 2 зразка 1 зсовуючим навантаженням F , ортогональним силі P . Сигнали від тензометричних мостів пружних елементів 8 і 11 подають в реєструючий пристрій 12, наприклад, аналогово-цифровий перетворювач і пристрій пам'яті комп'ютера. При цьому результат реєстрації величин P( t ) і F( t ) , що змінюються в часі t , відображається в реальному часі на моніторі комп'ютера у вигляді графіків (фiг.2). Зсовуюче навантаження F( t ) збільшують обертанням гвинта 9 до значення Fc1( t c1 ) , при якому відбувається руйнування зразка 1, яке полягає в зсуві першого виступу 2 щодо зразка 1, і яке визначають за зламом кривої F( t ) . Потім визначають відповідне цьому моменту часу t c 1 значення сили Pc1( t c1 ) , яке перевищує 10 первинну силу стиснення P01 за рахунок дії на зразок 1 навантаження Fc1( t c1 ) . Після цього встановлюють значення Fc 2 ( t c 2 ) і Pc 2 ( t c 2 ) , відповідні руйнуванню зразка 1, який полягає в зсуві другого виступу 2 щодо зразка 1. Потім визначають коефіцієнт внутрішнього тертя  досліджуваного матеріалу за формулою 15 20  Fc 2 ( t c 2 )  Fc1( t c1 )  k f ,де k f Pc 2 ( t c 2 )  Pc1( t c1 ) - коефіцієнт зовнішнього тертя пари сталь - сталь, що контактує через фторопластову пластину. Заявлений пристрій для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів підвищує достовірність і точність визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів за рахунок зменшення впливу коефіцієнта зовнішнього тертя на визначення коефіцієнта внутрішнього тертя, оскільки значення коефіцієнта k f зовнішнього тертя пари сталь - сталь, контактуючої через фторопластову пластину, значно менше значень коефіцієнтів зовнішнього тертя більшості матеріалів щодо сталі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Пристрій для визначення коефіцієнта внутрішнього тертя матеріалів, що включає зразок, виготовлений з досліджуваного матеріалу у вигляді прямокутного паралелепіпеда з виступами на одній з його граней, які виконані також у вигляді прямокутних паралелепіпедів, розташований між плоскими поверхнями двох сталевих плит, перша плита звернена до одного з двох виступів, друга плита стикається з протилежною йому гранню зразка, а бічні грані зразка стикаються з упорами, жорстко закріпленими щодо другої плити, який відрізняється тим, що на навантажуваному виступі зразка розміщений сталевий кутик, який поверхнями внутрішніх полиць стикається з однією гранню виступу, зверненою до першої плити, і з другою гранню виступу, зверненою до другого виступу, і у якого довжина і висота внутрішніх полиць рівні ширині і довжині виступу відповідно, а висота зовнішньої полиці, зверненої до першої плити, зменшена з боку вершини кута до значення, рівного довжині виступу, між сталевим кутиком і першою плитою розміщена фторопластова пластина. 2 UA 75114 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3