[go: up one dir, main page]

SU1442869A1 - Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials - Google Patents

Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials Download PDF

Info

Publication number
SU1442869A1
SU1442869A1 SU874173220A SU4173220A SU1442869A1 SU 1442869 A1 SU1442869 A1 SU 1442869A1 SU 874173220 A SU874173220 A SU 874173220A SU 4173220 A SU4173220 A SU 4173220A SU 1442869 A1 SU1442869 A1 SU 1442869A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
coil
materials
coils
mechanical properties
switch
Prior art date
Application number
SU874173220A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Ульянович Гриник
Владимир Сергеевич Карасев
Марк Иванович Палиоха
Иван Григорьевич Сисевич
Original Assignee
Институт Ядерных Исследований Ан Усср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Ядерных Исследований Ан Усср filed Critical Институт Ядерных Исследований Ан Усср
Priority to SU874173220A priority Critical patent/SU1442869A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1442869A1 publication Critical patent/SU1442869A1/en

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к испыта- тельной технике и может быть исполь- эовано дл  измерени  в зкоупругих свойств материалов. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и информативности результатов определени  св ойств материалов за счет расширени  частотного диапазона испытаний. Крутильный ма тник снабжен дополнительной электродинамической системой, подвижна  катушка которой соединена с инерционной деталью ма тника. При протекании посто нного тока по подвижной и неподвижной катушкам дополнительной системы возникает дополнительна  сила, ускор юща  или замедл юща  колебани  ма тника в зависимости от направлени  токов в этих катушках. Направление токов задаетс  коммутатором, подключающим к катушкам источник посто нного тока § в соответствующей пол рности. .4 ил, слThe invention relates to a test technique and can be used to measure the viscoelastic properties of materials. The aim of the invention is to improve the performance and informativeness of the results of the determination of the properties of materials by expanding the frequency range of the test. The torsional tick is equipped with an additional electrodynamic system, the movable coil of which is connected to the inertial part of the tiller. When direct current flows through the moving and stationary coils of the additional system, an additional force arises that accelerates or decelerates the oscillation of the pilot depending on the direction of the currents in these coils. The direction of the currents is set by the switch that connects the DC source to the coils in the corresponding polarity. .4 silt, cl

Description

4four

irir

соwith

Изобретение относитс  к испыта тельной техникеJ а именно к технике определени  в зкоупругих xapaKTepKC тик (внутреннего трени j динамичес кого модул  упругости, динамической в зкости и т,д.) сред, и может быть использовано в машиностроительной, химической промышленности дл  экс пресс контрол  физико механических свойств жидких и твердых тел, .The invention relates to a test technique, namely, to a technique for determining viscoelastic xapaKTepKC tick (internal friction j dynamic modulus of elasticity, dynamic viscosity and so on), and can be used in the machine-building, chemical industry for the express control of physical-mechanical properties of liquids and solids,.

Цель изобретени  - повьппение произ водительности и информативности зультатов определени  за счет реали нации определени  механических свойств материалов на нескольких ч с- тотах.The purpose of the invention is to improve the performance and informativeness of the determination results by realizing the determination of the mechanical properties of materials at several hours.

На фиг.1 представлена конструкци  предлагаемого крутильного ма тника; на фиг, 2 разрез на фиг,1| на фиг.З разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - структурна  схема электронной части крутильного ма тника.Figure 1 shows the structure of the proposed torsion tandem; Fig, 2 section in Fig, 1 | in FIG. 3 a section BB in FIG. 1; FIG. 4 is a block diagram of the electronic part of the torsion bar.

Ма тник содержит корпус 1, в ниж- ней части которого закреплен движный захват 2, инерционную деталь 3f которой  вл етс  шток крутильного ма тника с подвижным захватом 4, в котором закрепл ют образец 5, Вокруг последнего установлена электропечь 6, Против захватов 2 и 4 в корпусе 1 сделаны пазы 1 дл  креплени  образца 5 в захватах 2 и 4. На штоке крутиль - ного ма тника закреплена подвижна  катушка 8, котора  вместе с. неподвиж ной катушкой 9, закрепленной в корпу ее ма тника, образует датчик угла поворота, служащий одновременно и электродинамической системой дл  скру чивани  образца 5. Катушки 8 и 9 установлены на крутильном ма тнике так, что их магнитные потоки взаимно ортогональны. На штоке ма тника также установлена подвижна  катушка 10, котора  вместе с неподвижной катушкой II образует вторую электродинамическую систему. Катушки 10 и П этой системы конструктивно установлены так, что их магнитные потоки соосны, Уравновешивающа  система содержит два блока 12, скобу J3 специальной конструкции, противовес 14, подвесы к которому проход т через трубки 15 в неподвижных катушках 9 и 11. Противо вес 14 уравновешивает вес подвижнойThe case comprises a housing 1, in the lower part of which a movable gripper 2 is fixed, the inertial part 3f of which is a rod of a twisting antenna with a movable gripper 4 in which sample 5 is fixed, Around the latter an electric furnace 6 is installed, Against grippers 2 and 4 In housing 1, grooves 1 are made to fasten sample 5 in grippers 2 and 4. A movable coil 8 is fastened to the rod of the torsion bar, which together with. A stationary coil 9 fixed in the frame of the tambourine forms a rotation angle sensor, which simultaneously serves as an electrodynamic system for twisting the sample 5. The coils 8 and 9 are mounted on a torsion tandem so that their magnetic fluxes are mutually orthogonal. A movable coil 10 is also mounted on the rod of the tambourine, which, together with the fixed coil II, forms the second electrodynamic system. The coils 10 and P of this system are structurally installed so that their magnetic fluxes are coaxial. The balancing system contains two blocks 12, a bracket J3 of a special design, a counterweight 14, suspensions to which pass through tubes 15 in stationary coils 9 and 11. Counter weight 14 balances moving weight

системы крутильного ма тника, Конусо-- образный шток 16 дает возможность с помощью электромагнитного захвата опускать и подтдамать крутильньй ма тtorsion tick system, a cone-shaped rod 16 allows you to lower and substitute a torsion rod using an electromagnetic gripper

с Ю with u

)5 )five

0 0

5 30 . . ,Q лс 5 30. . , Q hp

СWITH

5five

00

ник из вертикальных технологических каналов.nick from vertical technological channels.

Электронна  часть ма тника содержит источники переменного тока 17 и посто нного тока 18, подключенные к катушке 9, последовательно соединен- ные детектор 19, подключенный к первому выводу катушки 8, усилитель 20, преобразователь 2 переменного напр жени  в посто нное, блоки сравнени  22 и электронной регулировки усилени  23. усилитель 24 мощности и изме ритель 25 тока возбзгждени , выход которого подключен ко второму выводу катушки 8, последовательно соединенные усилитель-ограничитель 26,, вход которого соединен с выходом детектора 19, а второй выход подключен ко второму входу блока 23 электронной регулировки усилени , и частотомер 27, блок 28 опорного напр жени , выход которого подключен ко второму входу блойа 22 сравнени , и самописец 29, вход которого соединен со вторым выходом измерител  25 тока возбуждени . Электронна  часть содержит также регулируемый источник 30 посто нного тока, подключенный к последовательно соединенным катушкам 10 и 11 через коммутатор 31.The electronic part of the tandem contains sources of alternating current 17 and direct current 18 connected to coil 9, detector 19 connected in series, connected to the first terminal of coil 8, amplifier 20, alternating voltage converter 2 to constant, comparison units 22 and electronic gain control 23. power amplifier 24 and excitation current meter 25, the output of which is connected to the second output of the coil 8, connected in series to the amplifier-limiter 26, whose input is connected to the output of the detector 19, and the second output This is connected to the second input of the electronic gain control unit 23, and the frequency meter 27, the reference voltage unit 28, the output of which is connected to the second input of the comparison unit 22, and a recorder 29, the input of which is connected to the second output of the field current meter 25. The electronic part also contains an adjustable DC source 30 connected to the series-connected coils 10 and 11 via the switch 31.

Крутильный ма тник работает следу юшим образом.The twisting tutorial works in the following way.

При колебани х крутильного ма тника переменное магнитное поле неподвижной катушки 9, питаемой от источника 17 переменного тока, наводит в подвижной катушке 8 ЭДС с частотой 10 кГц.When the torsion ticker oscillates, the alternating magnetic field of the stationary coil 9 fed from the alternating current source 17 induces in the moving coil 8 EMF with a frequency of 10 kHz.

Поступающий с катушки 8 сигнал частотой 10 кГц, модулированный низкочастотными колебани ми, поступает в детектор 19. Амплитуда этого сигнала  вл етс  мерой угла закручивани  ма тника . Использование высокой несущей частоты дл  передачи информации об угловых смещени х ма тника значительно повышает чувствительность датчика угла поворота и позвол ет надежно отделить сигнал, снимаемый с датчика угла поворота от низкочастотного переменного тока возбуждени . Далее сигнал с детектора 19 одновременно поступает в усилитель 20 и усилитель- ограничитель 26. После усилени , в усилителе 20 он преобразуетс  в посто нное напр жение преобразователем 21.A 10 kHz signal coming from the coil 8, modulated by low-frequency oscillations, enters the detector 19. The amplitude of this signal is a measure of the angle of the oscillator. The use of a high carrier frequency to transmit information about the angular displacements of the pendulum significantly increases the sensitivity of the angle sensor and allows you to reliably separate the signal taken from the angle sensor from the low frequency alternating current. The signal from the detector 19 simultaneously enters the amplifier 20 and the amplifier-limiter 26. After amplification, in the amplifier 20, it is converted into a constant voltage by the converter 21.

Посто нное напр жение, пропорциональное амплитуде колебаний, сравни-A constant voltage proportional to the amplitude of oscillations is compared to

ваетс  в блоке 22 с опорным напр же- нием, поступающим с выхода блока 28 опорного напр жени . Последний  вл  етс  эадатчиком амплитуды колебаний ма тника, В блоке 22 происходит сравнение заданной амплитуды колебаний с действительной, а разностный сигнал с выхода блока 22 используетс  в каче стае управл ющего в блоке. 23 элект ронной регулировки усилени . Сюда же приходит сигнал с усилител -ограничител  26. В последнем детектированный сигнал датчика угла поворотов преобразуетс  в пр моугольное напр жение, сдвинутое по фазе на 90 относительно входного сигнала. Указанный сдвиг фаз  вл етс  необходимым условием воз буждени  незатухаювщх колебаний ма тника . Блок 23 электронной регулировки усилени  обеспечивает заданную амплитуду колебаний ма тника. Сдвинутый по фазе на 90° относительно входного сигнала сигнал возбуждени  с выхода блока 23 электронной регулировки уси ливаетс  усилителем 24 мощности и через измеритель 25 тока возбуждени  поступает в подвижную катушку 8. При взаимодействии переменного тока катушки 8 с посто нным магнитным полем катушки 9, питаемой от источника 18 посто нного тока (катушка 9 одновре менно запитана и от генератора менного тока), возникает переменный крут щий момент. В результате возникают незатухающие крутильные колебани  на собственной частоте системы (направление колебаний указано стрел кой на фиг.1), С измерител  25 тока возбуждени  сигнал,  вл ющийс  мерой потерь энергии при колебани х образца 5, поступает на самописец 29. Дл  измерени  частоты колебаний используетс  частотомер 27.In block 22, with the reference voltage coming from the output of the reference voltage block 28. The latter is the sensor of the amplitude of oscillations of the ticker. In block 22, the specified amplitude of oscillation is compared with the real one, and the difference signal from the output of block 22 is used as a control signal in the block. 23 electronic gain control. Here comes the signal from the amplifier-limiter 26. In the latter, the detected signal of the steering angle sensor is converted to a square voltage shifted in phase by 90 relative to the input signal. This phase shift is a prerequisite for the excitation of non-damping oscillations of the pendulum. The electronic gain control unit 23 provides a predetermined amplitude of oscillations of the tandem. Phased out by 90 ° relative to the input signal, the excitation signal from the output of the electronic adjustment unit 23 is amplified by the power amplifier 24 and through the excitation current meter 25 enters the moving coil 8. When an alternating current of the coil 8 interacts with a constant magnetic field of the coil 9 fed from DC source 18 (coil 9 is simultaneously energized from the alternating current), an alternating torque occurs. As a result, persistent torsional oscillations occur at the natural frequency of the system (the direction of oscillation is indicated by the arrow in Fig. 1). C, the exciter current meter 25, which is a measure of the energy loss during oscillations of sample 5, goes to the recorder 29. frequency counter 27.

При протекании посто нного тока от регулируемого источника 30 тока .по подвижной 10 и неподвижной 11 катушкам , включенным последовательно через коммутатор 31, дополнительной электродинамической системы из-за взаимодействи  магнитных полей кату шек возникает дополнительна  сила, вли юща  на колебани  ма тника. Ток от регулируемого источника 30 тока через подвижную катушку 10 всегда проходит в одном направлении, в то врем  как направление тока через не подвижную катушку 11 можно измен ть при помощи коммутатора 31.When direct current flows from controlled current source 30 through mobile 10 and stationary 11 coils connected in series through switch 31, an additional electrodynamic system, due to the interaction of the magnetic fields of the coils, an additional force arises that affects the oscillator vibration. The current from the regulated current source 30 through the moving coil 10 always flows in one direction, while the direction of the current through the non-moving coil 11 can be changed using the switch 31.

9 .9 .

Когда в коммутаторе 31 замкнуты контакты I и II, III и IV, то ток проходит через катуики дополнительной электродинамической системы, создава  при этом в катушке I1 магнитный поток такого направлени , который при взаимодействии с магнитным потоком подвижной катушки 10 вызывает дополни-When contacts I and II, III and IV are closed in switch 31, the current passes through the katuiki of an additional electrodynamic system, thus creating in the coil I1 a magnetic flux of such a direction that, when interacting with the magnetic flux of the moving coil 10,

тельную силу, оказывающую то.рмоз щее вли ние на частоту колебаний ма тника, и она меньше резонансной.It has a strong force that has an effect on the frequency of oscillation of the ticker, and it is less resonant.

В противном случае, когда в коммутаторе 31 замкнуты контакты I и III.Otherwise, when in the switch 31 contacts I and III are closed.

II и IV, магнитный поток катушки 1 направлен в противоположную сторону. Дополнительна  сила при этом ускор ет колебани  ма тника и частота выше резонансной.II and IV, the magnetic flux of the coil 1 is directed in the opposite direction. The additional force thus accelerates the oscillations of the symbol and the frequency is higher than the resonant one.

На опытном образце при низкочастотных колебани х крутильного ма тника на резонансной частоте 2 Гц при помощи дополнительной элек -родинамической систем;. удаетс  снизить частоту ко-On a prototype with low-frequency oscillations of a torsion tick at a resonant frequency of 2 Hz using an additional electrodynamic system ;. it is possible to reduce the frequency of

лебапий до 1 Гц и повысить частотуLebapy to 1 Hz and increase the frequency

до 4 Гц, т.е. изменить частоту колебаний в два раза. Изменение частоты колебаний зависит от величины тока в катушках 10 и 11 дополнительной злектродинамической систем.up to 4 Hz, i.e. change the oscillation frequency twice. The change in the oscillation frequency depends on the magnitude of the current in the coils 10 and 11 of the additional electrodynamic systems.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Крутильный ма тник дл  определе.ни  механических свойств материалов, со- держащий подвижный и неподвижный за-Torsion tiller for determining the mechanical properties of materials, containing a mobile and fixed хваты, инерционную деталь, соединенную с подвижным захватом, электроди- намическую систему дл  скручивани grippers, inertial part connected to a moving gripper, electrodynamic system for twisting инерционной детали и систему регистра- ции, соединенную с электродинамической системой, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  производительности и информативности результатов определени , он снабжен второй электродинамической системой, состо щей из подвижной катушки, установленной на инерционной детали, и неподвижной катушки, коммутатором, первый вход которого соединен с первым вы- водом подвижной катушки второй электродинамической системы, а второй и третий входы соединены с выводами неподвижной катушки второй электродинамической системы, и источником посто нного тока, отрицательный полюс которого соединен с четвертым входом коммутатора , а положительный полюс - с .вторым выводом подвижной катушки второй электродинамической системы.an inertial part and a registration system connected to an electrodynamic system, characterized in that, in order to increase the performance and informativeness of the determination results, it is equipped with a second electrodynamic system consisting of a moving coil mounted on the inertial part and a fixed coil, a switch, the first input of which is connected to the first output of the moving coil of the second electrodynamic system, and the second and third inputs are connected to the terminals of the fixed coil by the second electrodynamics system, and a source of direct current, the negative pole of which is connected to the fourth input of the switch, and the positive pole to the second output of the moving coil of the second electrodynamic system. Фаз. iPhases. i
SU874173220A 1987-01-05 1987-01-05 Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials SU1442869A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874173220A SU1442869A1 (en) 1987-01-05 1987-01-05 Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874173220A SU1442869A1 (en) 1987-01-05 1987-01-05 Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1442869A1 true SU1442869A1 (en) 1988-12-07

Family

ID=21277355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874173220A SU1442869A1 (en) 1987-01-05 1987-01-05 Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1442869A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411481C1 (en) * 2009-11-06 2011-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of determining modulus of elasticity of material through vibration-impulse process of mathematical pendulum colliding with test material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1067406, кл. G 01 N 3/38, 982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411481C1 (en) * 2009-11-06 2011-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of determining modulus of elasticity of material through vibration-impulse process of mathematical pendulum colliding with test material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Walker et al. Measurement of the Abraham force in a barium titanate specimen
US4791815A (en) Cyclically driven gyro and adjusting system therefor
US2513340A (en) Angular velocity responsive apparatus
US4503714A (en) Arrangement for non-contacting measurement of static and dynamic torques
CA2132554A1 (en) Coriolis type mass flow meter
US4755051A (en) Vibrating optical fiber accelerometer and gyroscope
SU1609515A1 (en) Method and apparatus for exciting resonant vibrations of mechanical system
SU1442869A1 (en) Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials
US2995934A (en) Apparatus to measure unbalance in gyroscopes
US2474693A (en) Magnetic field responsive device
US7136325B2 (en) Vibration generator for seismic applications
US3316768A (en) Magnetic angular velocity indicating system
SU1726055A1 (en) Method and apparatus for maintaining resonant vibrations of mechanical system
RU2410703C1 (en) Linear microaccelerometre
US4378698A (en) Amplitude and phase detector in a harmonic oscillator system
US3618367A (en) Vibration pick-up device
JPS61147217A (en) Mechanical vibrator
Yang et al. Two-dimensional excitation operation mode and phase detection scheme for vibratory gyroscopes
SU982070A1 (en) Device for demonstrating oscillations
SU1446483A1 (en) Electromagnetically balanced automatic weighing machine
US3435687A (en) Vibrating gyrometers
SU581444A1 (en) Vibration magnetometer
SU991384A1 (en) Vibration stand of self-excited oscillation type
JPH0735592A (en) Coriolis flow meter
SU1059513A1 (en) Accelleration meter