PL215116B1 - Urzadzenie do badania elementów, zwlaszcza polimerowych przy oddzialywaniach slizgowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do badania elementów, zwłaszcza polimerowych przy oddziaływaniach ślizgowych, ze stykiem jednostronnym elementów z których jeden przemieszcza się ruchem posuwistym.

Dotychczas znane są metody do badania elementów przy ich oddziaływaniach ślizgowych z książki M. Hebda i A. Wachal pt.:„Trybologia”, WNT, Warszawa 1980, s. 524 + 536, które odznaczają się tym, że realizowany w układzie ślizgowym ruch elementu konstrukcyjnego w postaci próbki badanej jest posuwisto-zwrotny ze stykiem zewnętrznym z drugim elementem konstrukcyjnym w postaci przeciwpróbki badanej. Stykające się elementy w postaci próbki i przeciwpróbki są specjalnie wykonywane do badań tribologicznych, często zgodnie z normami, są sztywne i mało odkształcalne, mają kształt różnych brył i są stosunkowo małych rozmiarów. W książce tej opisano także badania elementu konstrukcyjnego w postaci półpanewki, która jest dociskana do elementu konstrukcyjnego w postaci wałka o średnicy 6,35 mm, wykonującego ruch obrotowy z szybkością 200 obr/min. Siła dociskania dwóch półpanewek wzrasta w określonych odstępstwach czasu osiągając wartość maksymalną 30000

N. Metoda ta pozwala na określanie wartości siły tarcia, po zniszczeniu wałka w obszarze karbu. Opisane są również badania polegające na pomiarze siły tarcia i momentu tarcia przy przemieszczaniu się ruchem postępowo - zwrotnym elementów konstrukcyjnych w postaci dwóch walców, stykających się wzdłuż tworzącej o dodatnim i ujemnym promieniu krzywizny, przy całkowitej powierzchni tarcia ₂ wynoszącej 40 mm². Prędkość przemieszczania się elementów zawiera się w zakresie od 0,03 do

O, 57 m/s, a obciążenie pomiarowe jest realizowane za pomocą sprężynowego układu obciążającego, który wywołuje nacisk jednostkowy na próbki od 0 do 15 MPa. W innych znanych podręcznikach: Z. Rymuza pt.: „Trybologia polimerów ślizgowych”, WNT, Warszawa 1986, T., A. Stolarski pt.: „Tribology in Machine Design”, Heinemann, Oxford 1990, a także R. Sikora pt.: „Tworzywa wielkocząsteczkowe. Rodzaje właściwości i struktura”, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1991, są podane tylko wiadomości ogólne metod badań oddziaływań ślizgowych.

Znane są również konstrukcje urządzeń do badań głownie tribologicznych, przy różnego rodzaju oddziaływaniach ślizgowych na przykład z polskich i zagranicznych opisów patentowych. Miedzy innymi w polskich opisach patentowych nr nr 177192, 180083, próbka w postaci trzpienia lub kulki jest dociskana do powierzchni czołowej tarczy, która obraca się z określoną prędkością. Pomiar tarcia realizowany jest za pomocą dynamometru siły. W innym polskim opisie patentowym nr 191 870 próbka i przeciwpróbka o znacznych wymiarach są nawinięte na bęben pomiarowy o dużej średnicy i określonym kącie opasania π/2+5π rad, zaś przeciwpróbka wystaje z obu końców próbki badanej na znaczną odległość. Podczas badania przeciwpróbka przemieszcza się względem próbki badanej z prędkością w zakresie od 0,1 do 7 m/min, a wartość siły tarcia mierzy się za pomocą siłomierza. W amerykańskim opisie patentowym nr 4 798 080 przedstawiono urządzenie do pomiaru siły tarcia ślizgowego dla płaskich powierzchni, które składa się z siłownika zamocowanego do korpusu na przegubie, do którego jest zamocowana podkładka, wykonana z materiału ciernego, na którą działa określona siła pochodząca od obciążnika. Badania właściwości ślizgowych dokonuje się przez wyznaczenie wartości kąta pochylenia podkładki w odniesieniu do powierzchni badanej. W innym amerykańskim opisie patentowym nr 5 259 236 przedstawiono urządzenie do badania siły tarcia, w którym końcówka pomiarowa w postać stopki jest dociskana do badanej powierzchni przez układ hydrauliczny. Wartość współczynnika tarcia określa się mierząc kąt, przy którym następuje początek ruchu stopki urządzenia po powierzchni badanej. We francuskim opisie patentowym nr 2655148 zamieszczono opis sposobu i urządzenia do badania elementów współpracujących ciernie, w którym badany materiał w postaci próbki mocuje się do elementu dociskowego urządzenia oraz styka się z przeciwpróbką o nie walcowej powierzchni zewnętrznej w postaci kształtownika płaskiego. Następnie próbkę mocuje się do układu napędowo-pomiarowego zapewniającego jednostajny ruch posuwisty w kierunku pionowo do góry, a pomiaru siły oporu dokonuje się podczas styku badanej próbki z przeciwpróbką.

Istotą urządzenia do badania elementów, zwłaszcza polimerowych przy oddziaływaniach ślizgowych posiadające układ napędowy, układ tensometryczny układ mikroprocesorowy oraz dźwignię krzyżową, według wynalazku, jest to, że układ napędowy połączony jest z tensometrycznym układem pomiaru siły, który na stałe jest połączony do komputera PC, a poprzez zaczep przymocowany jest na stałe do przeciwpróbki w kształcie kształtownika, rury o małej średnicy, pręta, kabla, przewodu lub linki. Przeciwpróbka umieszczona jest pomiędzy ramionami dźwigni krzyżowej, zamkniętymi osłoną, przy czym jedno ramie dźwigni jest nie ruchome i zakończone jest uchwytem do mocowania próbki,

PL 215 116 B1 a drugie ramie dźwigni jest ruchome i zakończone mocowaniem cięgna, które przechodzi poprzez krążek zamocowany na nieruchomym ramieniu dźwigni i z drugiej strony jest zakończone obciążnikiem o zmiennej masie, który wywołuje nacisk poprzez przełożenie układu dźwigni na docisk poprzez łożyska wałeczkowe. Dźwignia krzyżowa jest umieszczona w płaszczyźnie poziomej, a przeciwpróbka podczas badania, ma poosiowe naprężenie rozciągające. Obszar kontaktu próbki i przeciwpróbki badanej jest odizolowany od otoczenia.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że urządzenie zapewnia niezawodne działanie i pozwala na prowadzenie badań wzajemnego oddziaływania elementów konstrukcyjnych z tworzyw polimerowych, a poprzez to rozszerza możliwości badań układów ślizgowych ze stykiem jednostronnym, w ustalonej temperaturze i wilgotności względnej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat ogólny urządzenia badawczego.

Urządzenie do badania elementów, zwłaszcza polimerowych przy oddziaływaniach ślizgowych składa się z układu 1 napędowego, tensometrycznego układu 2 pomiaru siły połączonego na stałe do komputera PC, osłony 3, zaczepu 4 do mocowania przeciwpróbki 5 oraz dwu dźwigni działających w układzie krzyżowym. Jedno ramie dźwigni 6 jest nie ruchome i zakończone jest uchwytem 7 do mocowania próbki 8, a drugie ramie dźwigni 9 jest ruchome i zakończone mocowaniem cięgna 10, które przechodzi poprzez krążek 11 zamocowany na nieruchomym ramieniu 6 i z drugiej strony jest zakończone obciążnikiem 12 o zmiennej masie, który wywołuje nacisk poprzez przełożenie układu dźwigni 6 i 9 poprzez łożyska 13 wałeczkowe prowadzące podczas badań przeciwpróbkę 5 względem próbki 8, zaś dźwignia krzyżowa umieszczona jest w płaszczyźnie poziomej, a przeciwpróbka 5 podczas badania ma poosiowe naprężenie rozciągające.

Działanie urządzenia według wynalazku polega na tym, że badana próbka 8, stanowiąca wycinek gotowego wytworu jest mocowana w uchwycie 7 nie ruchomego ramienia dźwigni 6. Następnie próbkę 8 styka się z drugim polimerowym elementem konstrukcyjnym przeciwpróbka 5 i mocuje się do układu 1 napędowo-pomiarowego, zapewniającego jednostajny ruch posuwisty oraz pomiar siły oporu jaka powstaje podczas styku z badaną próbką 8. Przeciwpróbka 5 przemieszcza się jednostajnym ruchem posuwistym w kierunku pionowo do góry, ze stałą prędkością liniową. Próbka 8 i przeciwpróbka 5 stykają się jednostronnie ze sobą, ze stałym dociskiem, przy zadanej sile, od obciążnika 12. Obszar kontaktu próbki i przeciwpróbki badawczej jest odizolowany od otoczenia.

Claims (4)

1. Urządzenie do badania elementów, zwłaszcza polimerowych przy oddziaływaniach ślizgowych, posiadające układ napędowy, układ tensometryczny pomiaru siły, osłonę, układ mikroprocesorowy oraz dźwignię krzyżową, znamienne tym, że układ (1) napędowy połączony jest z tensometrycznym układem (2) pomiaru siły, który na stałe jest połączony do komputera (PC), a poprzez zaczep (4) przymocowany jest na stałe do przeciwpróbki (5) w kształcie kształtownika, rury o małej średnicy, pręta, kabla, przewodu lub linki, zaś przeciwpróbka (5) umieszczona jest pomiędzy ramionami dźwigni krzyżowej, zamkniętymi osłoną (3), przy czym jedno ramie dźwigni (6) jest nie ruchome i zakończone jest uchwytem (7) do mocowania próbki (8), a drugie ramie dźwigni (9) jest ruchome i zakończone mocowaniem cięgna (10), które przechodzi poprzez krążek (11) zamocowany na nieruchomym ramieniu dźwigni (6) i z drugiej strony jest zakończone obciążnikiem (12) o zmiennej masie, który wywołuje nacisk poprzez przełożenie układu dźwigni poprzez łożyska (13) wałeczkowe.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dźwignia krzyżowa jest umieszczona w płaszczyźnie poziomej.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przeciwpróbka (5) podczas badania, ma poosiowe naprężenie rozciągające.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obszar kontaktu próbki (8) i przeciwpróbki (5) jest odizolowany od otoczenia.