Пристрій для дослідження розшарування композиційних матеріалів

Реферат: Пристрій для дослідження розшарування композиційних матеріалів на основі аналізу віброакустичного сигналу, що містить п'єзодатчик, динамометр та ЕОМ. Додатково наявна цифрова камера для фіксування показів динамометра в режимі реального часу, віброакустичний датчик поєднаний з підсилювачем, аналогово-цифровим перетворювачем сигналу та ЕОМ для отримання вібросигналу в процесі міжшарового розшарування матеріалу. UA 88898 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ РОЗШАРУВАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ UA 88898 U UA 88898 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме пристроїв, що дозволяють дослідити міцність матеріалів, за рахунок вимірювання величини критичного навантаження на основі віброакустичного сигналу. За найближчий аналог прийнято пристрій для дослідження розшарування композиційних матеріалів (Motoyoshi Ozaki, Supervisory Control of Drilling of Composite Materials / Ozaki M. // A dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Engineering-Mechanical Engineering, - University of California, Berkeley, Spring, 2000, 156 p.). В даній установці використаний Matsura MC510VSS вертикальний оброблювальний центр. Наявний датчик з можливістю отримання оптичних сигналів положення приводів подачі. Також до складу установки входить динамометр для контролю нижньої поверхні зразка в режимі реального часу. Динамометр в даній установці вимірює силу тяги і обертальний момент. Лінійний датчик дозволяє виміряти відносні зміщення зразка і свердла. Електричний контакт визначає момент, коли свердло прогинає верхній шар композитного зразка. Недоліком найближчого аналога є те, що за допомогою електричного контакту фіксується лише момент прогину шару зразка свердлом. Враховуючи пружні властивості матеріалу, після прогину можливе пружне відновлення, а не розрив шару. Тому важливо зафіксувати момент саме розриву шару для підбору оптимальних параметрів процесу. Задачею корисної моделі є пристрій для дослідження розшарування полімерних композиційних матеріалів при осьовому навантаженні, такому, що виникає при свердлінні, на основі віброакустичного сигналу, в якому точність дослідження якості отвору підвищується за рахунок появи можливості точного фіксування моменту відокремлення шару матеріалу та аналізу записаного вібросигналу. Поставлена задача вирішується тим, що на зразку матеріалу закріплений датчик, здатний уловлювати віброакустичні коливання, сигнал з якого надходить до підсилювача та цифрового перетворювача сигналу, а далі до ЕОМ, де він обробляється, а також за рахунок того, що за допомогою чутливого динамометра та цифрової камери з'являється можливість точного фіксування моменту розриву шару та визначення критичної осьової сили, а на основі аналізу отриманого вібросигналу - можливість прогнозування процессу свердління при зміні певного параметра процесу. Внаслідок такої конструкції пристрою підвищується ефективність процесу обробки ПКМ та якості і точності отворів. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображена загальна схема дослідницької системи, на Фіг. 2 - загальний вигляд системи, на Фіг. 3 - робоча зона установки. Дослідницька система Фіг. 1 містить динамометр 1, зразок композиційного матеріалу 2, на якому закріплюється віброакустичний датчик 3, пуансон 4, цифрову камеру 5, підсилювач сигналу 6, аналоговий цифровий перетворювач 7, ЕОМ 8 та монітор 9. Система установки для дослідження розшарування Фіг. 2 містить динамометр 1, раму 10, мікрометричний гвинт 11, що запресований у нижню втулку 12, корпус двигуна 13, в якому розташований власне двигун, муфту 14, профілометр 15, кришки 16 для надання естетичного вигляду. Робоча зона установки містить Фіг. 3 дослідний зразок 2, гвинти 17, для регуляції положення корпусу двигуна, гвинти 18 для фіксації двигуна, втулку під пуансон 19, як пуансон може виступати як ріжуча частина свердла, так і інші предмети (тіла плоскої та сферичної форми), пластини кріплення 20, гвинти для фіксації зразка 21. Працює пристрій в такий спосіб. За рахунок повільного обертання мікрометричного гвинта 11 (Фіг. 2), поступово збільшується навантаження на зразок композиційного матеріалу 2 (Фіг. 1). При досягненні значення критичної сили (критичного навантаження) відбувається відокремлення залишкових шарів матеріалу від основного матеріалу. Це явище супроводжується віброакустичним ефектом. Він в свою чергу фіксується п'єзодатчиком 3, обробляється за допомогою ЕОМ 8, та виводиться на монітор 9, де виявляється у вигляді різкого стрибка на кривій. На динамометрі 1, після відриву, спостерігається зменшення навантаження. Експеримент припиняється. Значення критичної сили, що призвела до розшарування зразка матеріалу, фіксується на записі, який проводився цифровою камерою 5 в режимі реального часу. Керується пристрій ручним управлінням за допомогою мікрометричного гвинта, проте можливі альтернативні варіанти виконання навантажувальних вузлів, які забезпечують більш плавне навантаження, зокрема застосування пневмо- або гідроприводу, використання пари: нерухоме зубчасте колесо - рухома зубчаста рейка, або використання підпружиненого реверсивного двигуна, кулькових напрямних та конструкції гвинт-гайка. 1 UA 88898 U Запропонований пристрій істотно підвищує ефективність дослідження процесу розшарування композиційних матеріалів при механічній обробці отворів. Також важливим є те, що пристрій може працювати як в статичному, так і в динамічному режимах з можливістю застосування будь-якої конструкції інструменту. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Пристрій для дослідження розшарування композиційних матеріалів на основі аналізу віброакустичного сигналу, що містить п'єзодатчик, динамометр та ЕОМ, який відрізняється тим, що додатково наявна цифрова камера для фіксування показів динамометра в режимі реального часу, віброакустичний датчик поєднаний з підсилювачем, аналогово-цифровим перетворювачем сигналу та ЕОМ для отримання вібросигналу в процесі міжшарового розшарування матеріалу. 2 UA 88898 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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