DE409150C - Verfahren und Vorrichtung zur Pruefung der Reibungsgroessen, insbesondere bei Metallen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Pruefung der Reibungsgroessen, insbesondere bei Metallen

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DE409150C DEG58552D DEG0058552D DE409150C DE 409150 C DE409150 C DE 409150C DE G58552 D DEG58552 D DE G58552D DE G0058552 D DEG0058552 D DE G0058552D DE 409150 C DE409150 C DE 409150C
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    • G01N19/02Measuring coefficient of friction between materials

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Reibungsgrößen, insbesondere bei metallen. Zur Prüfung der Härte und Festigkeit von Materialien sind vielfach Methoden bekannt, mittels welcher das Maß der Widerstandsfähigkeit am Material selbst zur Erscheinung gebracht werden kann. Auch stehen zahlreiche Vorrichtungen und Geräte in Verwendung, welche die zahlenmäßige Bestimmung der für die betreffenden Eigenschaften maßgebenden Faktoren unter Beachtung der bei der praktischen Verwendung auftretenden Umstände ermöglicht. Für die Feststellung des Reibungswiderstandes fehlt es gegenwärtig sowohl noch an einer Methode, die Widerstandsfähigkeit durch die äußere Erscheinung des Materiales erkennbar zu machen, als auch an Vorrichtungen, welche die zahlenmäßige Bestimmung der wesentlichen Faktoren in so einfacher und rascher Weise ermöglichen, wie dies die Verwendbarkeit solcher Maschinen im Laboratoriumsbetrieb erforderlich machen würde. Obgleich es kaum eine Maschine gibt, bei welcher der Einfluß der Reibung nicht von Bedeutung wäre, ist man bei der Vorausbestimmung derselben auf Tabellen angewiesen, die nur IN äherungswerte geben, weil be@ ihrer Aufstellung wesentliche Umstände des praktischen Falles zum großen Teil unberücksichtigt geblieben sind. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Materialprüfung hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Reibungseinflüsse auf ebenso sichere Grundlagen zu stellen, wie (lies bezüglich der Härte- und Festigkeitsprüfung bereits der Fall ist. Sie betrifft ein Verfahren zur Prüfu7g der Reibungsgrößen, welches darin besteht, daß das Material durch meßbare Reibungsarbeit zum Verschleiß gebracht wird,, so daß man aus dem Maß des Verschleißes ein Bild von der Widerstandsfähigkeit gegen Reibungsesnfluß erhalten kann. Dieses Bild kann im Sinne einer Ausführungsform des Verfahrens dadurch besonders charakteristisch gemacht werden, daß man den Probekörper währe°id der den Verschleiß bewirkenden Bearbeitung derart verschiebt, daß immer kleinere Flächen entweder bei konstanter Flächenbelastung oder unter gleichzeitiger Vergrößerung der Flächenbelastung dem Reibungseinfluß ausgesetzt bleiben, um auf diese Weise den Verschleiß entweder nur als Funktion der Zeit oder als Funktion der Zeit und der Flächenbelastung zum Ausdruck zu bringen.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist im Sinne der Erfindung derart ausgestaltet, daß alle im praktischen Fall möglichen Umstände Berücksichtigung finden konnen. Sie besteht aus einer finit ablesbarer Ueschwindigkeit in Umdrehung versetzbaren Reibscheide, die auf ihrer Welle leicht auswechselbar befestigt ist, und einem zur Aufnahme des Probestuckes eingerichteten verschiebbaren Hebel, der mit meläbarer Belastung auf die Scheibe derart aufgesetzt werden kann, daß das Probestück einen Bremsklotz bildet. Um den inneren Widerstand der Vorrichtung möglichst klein und von der Größe der Belastung möglichst unabhängig zu machen, ist der Hebel mit einer Körnerspitze in die Pfanne eines verschiebbaren Schlittens eingesetzt, diie in der Achse der Reibscheibe liegt.
  • Soll die Norrichtung auch die zahlenmäßige Bestimmung der für den Reibungswiderstand ma15geüenden Faktoren ermöglicnen, so wird der den Bremsklotz tragende Hebel in der Umfangsrichtung der Bremsscheibe beweglich gemacht und in die Bewegungsbahn desselben ein Hebelwerk gebracht, welches die Abwägung der auf den Bremsklotz wirkenden Reibungskraft gestattet. Zwecks Erzielung der Beweglichkeit in der Umfangsrichtung wird der den Bremsklotz tragende Hebel mit einem Schlitz ausgestattet, der sich an einem in der Drehachse der Reibscheibe liegenden Zapfen führt. Diese besondere Art der Lagerung hat gleichfalls den Zweck, den Reibungswiderstand der Vorrichtung möglichst klein zu halten.
  • Die Verwendung einer Scheibe als das die Reibung erzeugende Organ bietet den Vorteil, daß hinsichtlich der Schmierung und Kühlung die beim praktischen Fall herrschenden Verhältnisse genauestens eingehalten werden können. Dieser Vorteil ergibt sich insofern auch hi :sichtlich der Form, als es sich in der Praxis fast durchweg um die Bestimmung von Zapfenreibungen handelt. Wenn auch ein Einfluß der Form auf die Größe des Reibungswiderstandes bisher wissenschaftlich nicht festgestellt worden ist, so erscheint es doch vorteilhaft, daß auch in dieser Beziehung die Umstände des praktischen Falles eingehalten werden.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Prüfung der Reibungsgrößen schematisch dargestellt. Die Abb. i zeigt einen Schnitt nach der Linie l-1 der Abb. 2, die Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i, die Abb. 3 eine Einzelheit in größerem Maßstabe; die Abb. 4. und 5 zeigen Seitenansicht und Grundriß eines Probestückes vor und nach der Bearbeitung durch die Vorrichtung.
  • In dem Lagerbock i ist eine Welle 2 gelagert, die an einem Ende eine Antriebsscheibe 3 und am anderen Ende eine Reib-Scheibe 4 trägt. Die Reibscheibe ist an der Welle leicht auswechselbar befestigt und kann durch ein Getriebe bekannter Art (das in der Zeichnung nicht dargestellt ist) in verschieden rasche Umdrehung versetzt werden, die in bekannter Weise ablesbar gemacht ist. Die Vorrichtung ist mit einem Satz von Reibscheiben aus verschiedenem Material und gegebenenfalls auch verschiedener Art der Bearbeitung (z. B. abgedreht, geschliffen und poliert) für alle möglichen praktischen Fälle ausgestattet. Das Gestell s der Vorrichtung trägt noch einen Schlitten 6, der durch eine Schraubenspindel ? mit Handkurbel 8 verschoben werden kann. Das Maß der - Verschiebung wird in bekannter Weise ablesbar gemacht. Auf .dem Schlitten 6 ist ein Hebel 9 angeordnet, dessen Drehachse durch die gehärtete Spitze einer Schraube io gebildet wird, deren zugehörige Pfanne in der Verlängerung der Achse der Welle 2 liegt. Durch einen Anschlag 24. wird die Schwingbarkeit des Hebels begrenzt, während eine Libelle 25 die genaue horizontale Ei :stellung des Hebels ermöglicht. Der Hebel 9 ist noch um einen zur Welle 2 konachsial angeordneten Zapfen i i des Schlittens 6 drehbar und zu diesem Zwecke mit einem Schlitz ausgestattet, der sich an dem Zapfen führt. Das der Scheibe 4 zugekehrte Ende des Hebels g ist zur Aufnahme des Probestückes 26 eingerichtet, «-elches auf dem Umfang der Scheibe 3 aufruht. Gemäß der dargestellten Ausführungsform finden Probestücke prismatischer Form Verwendung, deren auf die Scheibe 3 aufsitzende Fläche eine zylindermantelförmige Ausnehmung vom Radius der Scheibenumfläche aufweist und die ohne Verwendung einer besonderen Haltevorrichtung in eine prismatische Ausnehmung des Hebelfortsatzes 9a eingesetzt sind. Eine Bohrung i2 im Hebelfortsatz macht es möglich, das Probestück mit einem Thermoelement o. dgl. zur Temperaturmessung zu verbinden.
  • Zur Belastung des Hebels 9 oder auch des Probestückes dient ein um eine Schneide 13 drehbarer, mit einem Gewicht 14 ausgestatteter Hebel 15, der mittels eines Fadens 16 an den Hebel 9 angehängt ist. Das Laufgewicht ist verschiebbar und mit einem Kurbelgetriebe ausgestattet, wie es bei Zerreißmaschinen verwendet wird. Die das Fadenende aufnehmende Bohrung 17 des Hebels 9 liegt gleichfalls in der Achse der Welle 3; auf diese Weise sind alle Quellen für die Entstehung eines Reibungswiderstandes an der Vorrichtung selbst in die Drehachse verlegt und daher auf ein Mindestmaß beschränkt, damit jede noch so kleine Umfangskraft eine Verschwenkung des Hebels 9 um den Zapfen i i zur Folge habe. Neben dem Forts-atz ga des Hebels 9 ist ein fester Anschlag 18 angeordnet, der in einer Schlitzführung das Ende einer Schubstange ig aufnimmt. Die Stange ig ist mit einem Bund 2o ausgestattet und an einen Winkelhebel angelenkt, dessen einer Arm Zia ein Gewicht 22 trägt, während der andere Arm gib mit einem Laufgewicht 23 ausgestattet ist, dessen Verschiebung in der bei "Zerreißmaschinen üblichen Weise erfolgt.
  • Soll für eine bestimmte Flächenbelastung der Reibungswert bei nicht drehender Scheibe bestimmt «-erden, so wird das Laufgewicht 23 der gewünschten Flächenbelastung entsprechend eingestellt und hierauf die Scheibe 4 von Hand aus in der Richtung des Pfeiles a so lange gedreht, bis das Ende der Schubstange aus dem Anschlag 18 nicht mehr vorragt und der Hebelfortsatz ga am Anschlag 18 unmittelbar anliegt. Bei festgeli,altener Scheibe 4 wird nun das Laufgewicht 23 so lange verschoben, bis das Ende der Schubstange den Hebelforts-atz wieder zurückbewegt. Der Reibungswert in Kilogramm ist am Hebelaren 21b unmittelbar ablesbar: die weitere Verwertung dieser Größe durch Division mit der Bremsklotzbelastung ergibt sich von selbst. Der Reibungswert der Bewegung wird bei rotierender Scheibe 4 ermittelt. D:ie Einstellung des Laufgewichtes 23 ist dann richtig, `nenn der Anschlag 18 weder vom Bund noch vom Hebelfortsatz ga berührt wird. Die Verschiebung des Laufgewichtes kann von Hand aus oder auch selbsttätig erfolgen, beispielsweise durch ein Relais, das bei Berührung von ga und 18 erregt wird. Beim Dauerversuch werden Ermittlungen einzelner Werte in den meisten Fälle--i genügen.
  • Verschiebt man beim Dauerversuch den Schlitten 6 nach rechts (Abb. i), so wird das Probestück 26 nur mehr mit einem Teile seiner Fläche auf der Scheibe 4 aufliegen. Dadurch werden die spezifische Flächenbelastung, der Verschleiß und die Temperatur steigen. Bei weiterer Verschiebung des Schlittens wird der Verschleiß immer größer, und schließlich wird das Probestück teilweise zerstört «-erden. Die Abb. 5 zeigt ein Probestück von der in Ahb.4 dargestellten Ursprungsform nach durchgeführtem Versuch.
  • Zur Schmierung läßt man entweder Öl in meßbarer Menge auf die Scheibe .4 tropfen, oder man verwendet ein Ölbad, in welches die Scheibe taucht. Ebenso bietet :die Anwendung von Schmierkissen keine Schwierigkeit, wie es denn überhaupt ohne weiteres möglich ist, hinsichtlich der Schmierung dem praktischen Falle analoge Verhältnisse zu schaffen.
  • Um den Einfluß der Luft- oder Wasserkühlung beobachten zu können, gelangen im Bedarfsfalle künstlich gekühlte Reibscheiben zur Verwendung.
  • Ein besonderer Vorzug der Vorrichtung liegt darin, daß die Versuche rasch und mit geringen Hilfsmitteln durchgeführt werden können und daß der Vorgang gesetzmäßig erfolgt, woraus sich die Eichfäh.igkeit der Z"orrichtung ergibt. Auch bietet das Verfahren die Möglichkeit, Etalonstücke herzustellen, an Hand welcher die Prüfung von Muterialien hinsichtlich .ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Reibungseinflüsse auf das genaueste durchgeführt werden kann.

Claims (5)

  1. PATENT-ANSPRTJ CHE: i. Verfahren zur Prüfung der Reibungsgrößen, insbesondere bei Metallen, dadurch ,gekennzeichnet, daß das zu prüfende Material während der den Verschleiß bewirkenden Bearbeitung derart auf mechanischem Wege verschoben wird, daß die dem Reibungseinfluß ausgesetzt bleibenden Flächen sich allmählich verringern.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Aufnahme des Probestückes eingerichtete Hebel (9) verschiebbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (9) mit einer Körnerspitze in eine Pfanne eines verschiebbaren Schlittens eingesetzt ist, die in der geometrischen Achse der Reibscheibe liegt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Probestück aufnehmende Hebel (9) in Umfangsrichtung der Reibscheibe be-
    weglich ist und bei seiner Bewegung auf ein Hebelwerk drückt, welches die Abwägung der auf das Probestück wirkenden Reibungskraft gestattet.
  5. 5. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (9) mit einem Schlitz ausgestattet ist, der seich an einem in der Achse der Reibscheibe liegenden Zapfen führt.
DEG58552D 1923-02-22 1923-02-28 Verfahren und Vorrichtung zur Pruefung der Reibungsgroessen, insbesondere bei Metallen Expired DE409150C (de)

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