Патент на изобретение №2183015

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

(57) Реферат:

Способ включает закрепление одного конца образца, вырезанного из корнеплода, в зажимное устройство, отклонение свободного конца образца от вертикального положения, измерение расстояния отклонения свободного конца образца и расчет модуля упругости по формуле, закрепление на свободном конце образца пластины из магнитного материала, размещение возле образца электромагнита, подключенного к источнику тока, для притяжения пластины к электромагниту. Затем определение силы тока, подаваемого в катушку электромагнита, и силы притяжения пластины в зависимости от указанной силы тока и использование величины силы притяжения для расчета модуля упругости. Повышается точность определения модуля упругости. 1 ил.

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано для контроля качества сырья в процессе хранения и переработки.

Наиболее близким к данному изобретению является способ определения модуля упругости корнеплодов сахарной свеклы, включающий закрепление одного конца образца, вырезанного из корнеплода, в зажимное устройство, отклонение свободного конца образца от вертикального положения, измерение расстояния отклонения свободного конца образца и расчет модуля упругости по формуле (см. журнал “Сахарная промышленность” 1, 1971, с.17-20).

Недостаток известного способа заключается в невысокой точности измерения модуля упругости корнеплода, ошибка измерения достигает до 10%.

Это обусловлено тем, что измерения проводятся при общих отклонениях свободных концов образцов, при которых наступает их заметная деформация, а также из-за нарушения в процессе измерения условия постоянства величины отклоняющей конец образца силы.

Задача изобретения – повысить точность определения модуля упругости.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения модуля упругости.

Технический результат достигается тем, что способ определения модуля упругости корнеплодов сахарной свеклы включает закрепление одного конца образца, вырезанного из корнеплода, в зажимное устройство, отклонение свободного конца образца от вертикального положения, измерение расстояния отклонения свободного конца образца и расчет модуля упругости по формуле, а на свободном конце образца закрепляют пластину из магнитного материала, размещают возле образца электромагнит, подключенный к источнику тока, для притяжения пластины к электромагниту, определяют силу тока, подаваемого в катушку электромагнита, и силу притяжения пластины в зависимости от указанной силы тока, используют величину силы притяжения для расчета модуля упругости.

На чертеже изображено устройство для определения модуля упругости корнеплодов сахарной свеклы.

Способ осуществляют следующим образом.

Вырезают из корнеплода свеклы образец 1 в виде стержня с прямоугольным поперечным сечением и определенной высотой. Один конец образца закрепляют в зажимном устройстве 2, представляющем две пластины, между которыми без заметной деформации с использованием резиновых прокладок зажимается конец образца, причем одна из пластин жестко закреплена на определенном расстоянии от электромагнита 4, а другая подвижная пластина прижимается к первой с помощью 2-х винтов. На свободном конце образца закрепляют пластину 3 из магнитного материала, например, стали. Размещают возле образца электромагнит 4, подключенный к источнику тока. В цепь питания электромагнита включен регулировочный реостат 5 (или автотрансформатор) и амперметр 6 переменного тока.

При прохождении через катушку электромагнита тока заданной величины возникает магнитное поле, которое притягивает пластину 3 к электромагниту 4. Вследствие этого происходит отклонение свободного конца образца на некоторое расстояние d. При проведении определения для разных корнеплодов это расстояние одинаковое и соответствует упругому отклонению образца. В момент касания пластиной поверхности электромагнита или отрыва ее от последнего фиксируют при помощи амперметра 6 величину тока в цепи катушки электромагнита. Эта величина тока пропорциональна величине силы притяжения, действующей на пластину, и следовательно, на образец 1.

Предварительно перед определением строят график зависимости величины силы притяжения, действующей на пластину 3, от величины тока, проходящего через электромагнит.

Для этого электромагнит 4 (см. чертеж) поворачивают так, чтобы сила магнитного притяжения действовала в вертикальном направлении. К нижней (рабочей) поверхности электромагнита подносят груз, состоящий из пластины 3 и соединенной с ней нитью гирей определенного веса.

С помощью автотрансформатора устанавливают ток, при котором груз притянется к электромагниту, а затем уменьшают ток до отрыва груза. Максимальный ток отрыва груза, создающий силу притяжения, фактически равную весу груза, фиксируют.

Варьируют величину веса груза, получают ряд значений силы тока, по которым строят градуировочную кривую зависимости силы притяжения от силы тока. По графику указанной кривой определяют величину силы притяжения в зависимости от величины тока.

По формуле производят расчет модуля упругости

где Е – модуль упругости, Н/м²;
L – расстояние от места закрепления образца до наружной поверхности пластины, к которой прилагают силу, м;
Р – сила притяжения, действующая на образец, кГ;
d – расстояние, на которое отклоняется конец образца, м;
I – момент инерции образца, м⁴.

Для образца прямоугольной формы момент инерции рассчитывается по формуле:

где b – ширина образца, м;
h – толщина образца, м.

Ошибка определения модуля упругости по предложенному способу не превышает 3-5%.

Пример.

Образец, вырезанный из свеклы, имеет следующие размеры: высота – 0.081 м, ширина (b) – 0,008 м, толщина (h) – 0,006 м.

Образец с закрепленной пластиной устанавливают в зажимное устройство 2. Расстояние от места закрепления образца до места приложения силы 0,094 м. В катушке электромагнита 4, подключенной к сети переменного тока (220 В, 50 Гц), с помощью автотрансформатора 5 повышают ток до величины, при которой пластина 3 со свободным концом образца свеклы притягивается к поверхности электромагнита. Минимальный ток притяжения (или максимальный ток отрыва) фиксируют с помощью амперметра 6. Его величина равняется 610 мА.

При помощи построенного графика определяют силу притяжения, равную 0,009 кГ. Расстояние d отклонения свободного конца свеклы равняется 0,0128 м.

Момент инерции рассчитывают по формуле

Модуль упругости образца рассчитывают по формуле

Использование предложенного способа определения модуля упругости образца сахарной свеклы позволяет достаточно точно и оперативно контролировать механическое свойство сырья при хранении и переработке, что дает возможность оптимизировать процесс экстракции сахарозы и таким образом повысить выход целевого продукта.

Формула изобретения

Способ определения модуля упругости корнеплодов сахарной свеклы, включающий закрепление одного конца образца, вырезанного из корнеплода, в зажимное устройство, отклонение свободного конца образца от вертикального положения, измерение расстояния отклонения свободного конца образца и расчет модуля упругости по формуле

где Е – модуль упругости, Н/м²;
L – расстояние от места закрепления образца до наружной поверхности пластины, к которой прилагают силу, м;
Р – сила притяжения, действующая на образец, кг;
d – расстояние, на которое отклоняется конец образца, м;
I – момент инерции образца, м⁴,
отличающийся тем, что на свободном конце образца закрепляют пластину из магнитного материала, размещают возле образца электромагнит, подключенный к источнику тока, для притяжения пластины к электромагниту, определяют силу тока, подаваемого в катушку электромагнита, и силу притяжения пластины в зависимости от указанной силы тока, используют величину силы притяжения для расчета модуля упругости.

РИСУНКИ