DE112009000454T5

DE112009000454T5 - Vorrichtung zum Messen des Einflusses der Reibkraft auf die Verschleißeigenschaften einer Materialoberfläche

Info

Publication number: DE112009000454T5
Application number: DE112009000454T
Authority: DE
Inventors: Juozas Padgurskas; Albinas Andriusis
Original assignee: LITHUANIAN UNIVERSITY OF AGRICULTURE
Current assignee: Aleksandras Stulginskis University Lt
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: WO2009108031A1; US20110000278A1; US8297104B2; LT2008017A; LT5624B; DE112009000454B4

Abstract

Vorrichtung für das Messen des Einflusses der Reibkraft auf das Verschleißverhalten einer Materialoberfläche umfassend den Rahmen mit der Abdeckung, in der das Reibungspaar aus bewegbarer und gepresster Probe installiert ist, und die Klemme zum Aufbringen einer gesteuerten Kraft auf das Reibpaar, wobei die gepresste Probe an dem Halter befestigt ist, der im Rahmen des Halters mit den Membranen eingebaut ist, und der Rahmen des Halters in der Abdeckung der Vorrichtung mit den Membranen eingebaut ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Vorrichtung gehört zu dem Bereich von Verschleißmessungen an Materialoberflächen und ist auf die Maschinenproduktionstechnik gerichtet. Der Verschleiß von Oberflächen hängt von dynamischen Belastungen mit einander wechselwirkender Oberflächen und von Schmiereigenschaften ab. Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen werden für Verschleißmessungen verwendet.
Stand der Technik
Es gibt eine Vorrichtung für das Messen von variablen Belastungseigenschaften der Probe [Mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten. DGMK-Forschungsbericht 514, Hamburg, 1999]. Ein getestetes Reibungspaar wird mechanisch durch den Excenter und durch veränderten Druck im hydraulischen System dieser Vorrichtung belastet. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist die Stoßbelastung des Reibungspaars, die durch den Excenter zu Beginn verursacht wird, und es ist unmöglich, den Einfluss dieser Stoßbelastung auf den Verschleiß zu evaluieren.
Es gibt eine Vorrichtung zum Messen des Verschleißes einer anodischen Aluminiumoberfläche [ US 4958511 ; G01N3/56; 1989 12 21]. Die Oberfläche in dieser Vorrichtung wird durch das Pressen einer Kugel belastet und die Drehzahl der Kugel wird gemessen. Der Verschleiß hängt nicht nur vom Druck der Kugel und ihrer Rotationsgeschwindigkeit, sondern auch von Vibrationen der Wechselwirkung der Vorrichtungselemente ab, die nicht berücksichtigt werden.
Es gibt auch eine Vorrichtung zum Messen von Ermüdungseigenschaften von sich berührenden Oberflächen [ US 5837882 ; G01N3/56; 1998 11 17]. Die Vorrichtung ist auf das Messen von Oberflächenermüdungseigenschaften gerichtet, die von der Kraft des Kontaktdrucks und von der Stoßzeit abhängen. Die Kugeln, die um die befestigte runde Probe platziert sind, werden durch zwei Ringe mit abgeschrägten inneren Oberflächen gestützt. Das Annähern der abgeschrägten Oberflächen kann die Belastung auf der Oberfläche der Probe schrittweise erhöhen oder verringern. Die Belastung wird geregelt. Diese Vorrichtung kann nicht den Wert der Oberflächenabnutzung aber den Beginn des Oberflächenzerfalls abschätzen.
Das nächste Analogon für das Patent ist die Vorrichtung [ US 5996395 ; G01N19/02; G01N3/56; 1996 03 24] zum Bewerten der Reibungswechselwirkung der Oberfläche eines Probenmaterials und des gleitenden Teils der Vorrichtung. Die Probe wird auf das gleitende Teil gepresst und die Presskraft wird gemessen. Die Frequenz der ausgelösten Schwingung wird durch den Wechsel der Gleitgeschwindigkeit gemessen. Diese Vorrichtung misst die Presskraft und die Gleitgeschwindigkeit, aber der eingestellte Belastungsmodus wird durch Wechselwirkungsschwingungen der Elemente verzerrt, die gemessen werden aber deren Einfluss auf die endgültigen Verschleißergebnisse nicht betrachtet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorgeschlagene Vorrichtung vermeidet die genannten Nachteile. Die gestiegenen seitlichen Inertialbelastungen in der Vorrichtung werden gedämpft und eine eingestellte Gleichmäßigkeit der Belastung wird geregelt.
Dieses wird erreicht durch Ausbilden der Vorrichtung aus dem Rahmen mit der Abdeckung mit der installierten Klemme für die Übertragung der geregelten Kraft auf die gepresste Probe durch den Sensor. Diese gepresste Probe wechselwirkt mit der Oberfläche der bewegbaren Probe, die an der rotierenden Welle befestigt ist. Die gepresste Probe ist an dem Halter befestigt, der in seinem Rahmen mit den Membranen installiert ist, und der Rahmen des Halters ist in der Abdeckung der Vorrichtung mit weiteren Membranen installiert. Der Halter der Probe wechselwirkt mit dem Rahmen des Halters durch den Sensor, der mit einer Steuerschaltungskarte verbunden ist. Der Rahmen des Halters der Probe wechselwirkt mit der Vorrichtung durch den Probenpositions-Sensor, der mit dem Steuerungspult verbunden ist.
Beschreibung der Ausführungsform
Die Vorrichtung ist in der Figur dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einem Rahmen 1 und einer Abdeckung 2. Die Welle 3 ist in dem Rahmen 1 installiert. Die bewegbare Probe 4 ist auf der Welle 3 befestigt. Der Rahmen 6 ist mit den Membranen 5 in die Abdeckung 2 eingebaut und wechselwirkt mit der Abdeckung 2 durch den Sensor 7. Der Halter 9 ist mit den Membranen 8 in den Rahmen 6 eingebaut und er hält die gepresste Probe 10. Die gepresste Probe 10 und die bewegbare Probe 4 bilden das Reibungspaar aus. Der Sensor 12 zum Messen der Belastungskraft ist zwischen Halter 9 und Klemme 11 installiert. Der Halter 9 wechselwirkt mit dem Rahmen 6 durch den Sensor 13.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.
Die Welle 3 mit der bewegbaren Probe 4 fängt an, gegen die gepresste Probe 10 zu drehen. Die Presskraft und deren Variationsregelmäßigkeit sind programmiert und werden durch den Sensor 12, den Halter 9 und die Klemme 11 gesteuert.
Die Membranen 5 erlauben, den Rahmen 6 nur in seiner axialen Richtung zu bewegen, und die Membranen 8 erlauben die Bewegung des Halters 9 nur senkrecht zu der Achse des Rahmens 6. Der Sensor 12 überträgt an die Steuerschaltungskarte das Signal über die Variation der Presskraft im Reibpaar, also zwischen den Proben 4 und 10, und der Sensor 13 überträgt das Signal über die Komponente der Reibungskraft. Der Sensor 7 misst die Verschiebung des Rahmens 6, die aufgrund von Oberflächenverschleiß der Proben 4 und 10 auftritt.
Die Belastung in der Vorrichtung wird auf die Proben ohne jegliche seitliche Zwischenketten der Bewegung aufgebracht. Deshalb ist die Presskraft auf den Halter 9, die durch die Klemme 11 aufgebracht wird, gleich der Pressbelastung zwischen den Proben 4 und 10. Die eingestellte Belastungsgleichmäßigkeit zwischen den Proben 4 und 10 wird beibehalten.
Diese Vorrichtung umfasst den Fall, wenn die bewegbare Probe an den Halter befestigt ist, der sich durch die alternierende Bewegung bewegt.
Die Effizienz der Vorrichtung basiert auf dem Fehlen von jeglichen Zwischenketten, die seitliche dynamische Belastungen im Reibpaar erhöhen. Das System der Membranen gewährleistet die geometrische Stabilität des Kontakts des Reibungspaares und ermöglicht, die eingestellte Gleichmäßigkeit der Presskraft aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassung
Eine Vorrichtung für das Messen des Einflusses der Reibkraft auf die Verschleißeigenschaften einer Materialoberfläche besteht aus dem Rahmen mit seiner Abdeckung. Die Welle ist in dem Rahmen installiert. Die bewegbare Probe ist auf der Welle befestigt. In der Abdeckung ist der Halter der gepressten Probe und die Klemme eingebaut, welche die geregelte Belastung auf den Halter mit der gepressten Probe aufbringen. Der Halter der gepressten Probe ist in seinem Rahmen mit den Membranen installiert, welche die Bewegung nur senkrecht zu der Achse des Rahmens des Halters erlauben. Der Rahmen des Halters ist in der Abdeckung installiert, auch mit den Membranen, die dem Rahmen des Halters erlauben, sich nur in seine axiale Richtung zu bewegen. Das System und die Membranen dämpfen den Stoß von Inertialkräften auf das Reibungspaar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4958511 [0003]
- US 5837882 [0004]
- US 5996395 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten. DGMK-Forschungsbericht 514, Hamburg, 1999 [0002]

Claims

Vorrichtung für das Messen des Einflusses der Reibkraft auf das Verschleißverhalten einer Materialoberfläche umfassend den Rahmen mit der Abdeckung, in der das Reibungspaar aus bewegbarer und gepresster Probe installiert ist, und die Klemme zum Aufbringen einer gesteuerten Kraft auf das Reibpaar, wobei die gepresste Probe an dem Halter befestigt ist, der im Rahmen des Halters mit den Membranen eingebaut ist, und der Rahmen des Halters in der Abdeckung der Vorrichtung mit den Membranen eingebaut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegbare Probe auf der Welle befestigt ist, deren Drehzahl geregelt wird.
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, wobei ein Probenhalter mit einem Rahmen des Halters durch den Sensor wechselwirkt, der mit einer Steuerschaltungskarte verbunden ist.
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Rahmen der Probenhalters mit der Vorrichtung durch den Probenpositions-Sensor wechselwirkt, der mit einer Steuerschaltungskarte verbunden ist.