RU158916U1 - DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS - Google Patents
DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU158916U1 RU158916U1 RU2015139291/28U RU2015139291U RU158916U1 RU 158916 U1 RU158916 U1 RU 158916U1 RU 2015139291/28 U RU2015139291/28 U RU 2015139291/28U RU 2015139291 U RU2015139291 U RU 2015139291U RU 158916 U1 RU158916 U1 RU 158916U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- loading
- counter
- guides
- drive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Устройство для исследования триботехнических характеристик материалов, содержащее основание, на котором установлены направляющие линейного перемещения образца с нижней и верхней платформами, съемные держатели с пазами для взаимного размещения в них соответственно образца и контробразца, связанные с соответствующими платформами, привод возвратно-поступательного перемещения образца, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, соединенного с двигателем, датчики регистрации линейных перемещений образца и контробразца, механизм нагружения образцов, включающий привод нагружения, соединенный винтовой передачей с реверсивным двигателем, датчик силы нагружения, соединенный с приводом нагружения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиком силы нагружения и датчиками регистрации линейных перемещений, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит направляющие линейного перемещения контробразца, установленные на верхней подвижной платформе, вертикальные стойки, смонтированные на основании, и блок управления механизмом нагружения и перемещением образца, при этом привод возвратно-поступательного перемещения образца соединен с направляющими образца, которые установлены на основании с возможностью перемещения, верхняя платформа с двух сторон снабжена пружинами, закрепленными с возможностью регулирования усилия сжатия, и датчиками регистрации усилий сжатия, съемные держатели закреплены на платформах посредством соединения "ласточкин хвост", а механизм нагружения образцов выполнен в виде двух плит, нижняя из которых закреплена на направляющих линейного перемещения контробразца и �A device for studying the tribotechnical characteristics of materials, containing a base on which the linear guides of the sample are mounted with the lower and upper platforms, removable holders with grooves for mutual placement of the sample and counter-sample, respectively, associated with the respective platforms, a reciprocating sample movement drive in the form of a crank mechanism connected to the engine, sensors for detecting linear displacements of the sample and counter-sample, mechan m loading of samples, including a loading drive connected by a helical gear with a reversing engine, a loading force sensor connected to a loading drive, and recording equipment connected to a loading force sensor and linear motion detection sensors, characterized in that it further comprises linear guides of the counter sample mounted on the upper movable platform, vertical racks mounted on the base, and a control unit for the loading mechanism and moving the samples of azane, while the drive of the reciprocating movement of the sample is connected to the guides of the sample, which are mounted on the base with the ability to move, the upper platform is equipped on both sides with springs fixed with the ability to control the compression force, and sensors for recording compression forces, removable holders are fixed to the platforms by connections dovetail, and the loading mechanism of the samples is made in the form of two plates, the lower of which is mounted on the linear guides of the counter-sample and
Description
Предлагаемая полезная модель относится к испытательной технике, и предназначена для определения триботехнических характеристик, а именно: коэффициента трения, динамического коэффициента трения, частоты собственных колебаний, и может найти применение в машиностроении, метрологии, триботехнике для исследований материалов подшипников скольжения, пленок, тканей, направляющих скольжения, сепараторов подшипников, протезов, покрытий различного назначения.The proposed utility model relates to testing equipment, and is intended to determine tribological characteristics, namely: friction coefficient, dynamic coefficient of friction, natural vibration frequency, and can be used in mechanical engineering, metrology, tribotechnology for research of materials of sliding bearings, films, fabrics, guides sliding, bearing cages, prostheses, coatings for various purposes.
Известна установка для испытания материалов на трение (патент на изобретение РФ №2047158, МПК G01N 3/56, опубликован 27.10.1995 г.), которая содержит основание, установленные на основании захват контробразца, захват образца, приводы вращения захватов, узел нагружения образца и контробразца. Установка содержит платформу с приводом ее поворота относительно оси, перпендикулярной осям захватов, при этом один из захватов размещен на платформе. Установка обеспечивает испытание как при параллельном, так и при регулируемом взаимном расположении осей образцов.A known installation for testing materials for friction (patent for the invention of the Russian Federation No. 2047158, IPC G01N 3/56, published October 27, 1995), which contains a base mounted on the base of the counter-sample capture, sample capture, gripper rotation drives, sample loading unit, and counter-sample. The installation comprises a platform with a drive for its rotation about an axis perpendicular to the axis of the grippers, while one of the grips is placed on the platform. The setup provides testing both with parallel and with adjustable mutual arrangement of the axes of the samples.
Недостатками установки является сложность механической части прибора. Это устройство не обладает системой контроля перемещений образцов. В устройстве отсутствуют возможность задания вибрации в контакте, а также возможность определения динамического коэффициента трения.The disadvantages of the installation is the complexity of the mechanical part of the device. This device does not have a system for controlling the movement of samples. The device lacks the ability to set the vibration in the contact, as well as the ability to determine the dynamic coefficient of friction.
Наиболее близким по технической сущности является устройство испытания материалов на трение (патент на изобретение RU №2244290, МПК G01N 19/02, опубликован 10.01.2005). Изобретение относится к области исследования трибологических свойств материалов. Устройство содержит основание, направляющие линейного перемещения, на которых установлена нижняя платформа на катках и верхняя платформа с расположенными на них съемными держателями с пазами, в которых размещаются образец и контробразец. Также устройство содержит привод возвратно-поступательного перемещения нижней платформы образца, выполненный виде кривошипно-шатунного механизма, соединенного с двигателем, узел нагружения образцов, датчики регистрации усилий и перемещения, совмещенные с индикаторами и соединенные с держателями, компьютер, с которым через порт мыши связаны датчики. При этом узел нагружения выполнен в виде винтового домкрата, соединенного с реверсивным двигателем и динамометром, и установлен на тележке с катками, размещенными на держателе контрообразца. Каждый датчик выполнен оптико-механическим в виде диска с прорезями, надетого на ось для стрелки соответствующего индикатора между излучателем и фотодатчиком. Соединение датчиков с компьютером через порт мыши сокращает время исследований и повышает точность исследований трибологических характеристик материалов.The closest in technical essence is a device for testing materials for friction (patent for invention RU No. 2244290, IPC G01N 19/02, published January 10, 2005). The invention relates to the field of research of the tribological properties of materials. The device comprises a base, linear guides on which the lower platform is mounted on the rollers and the upper platform with removable holders located on them with grooves in which the sample and counter-sample are placed. The device also contains a reciprocating drive of the lower platform of the sample, made in the form of a crank mechanism connected to the engine, a unit for loading the samples, sensors for recording forces and displacements combined with indicators and connected to the holders, a computer with sensors connected via the mouse port . In this case, the loading unit is made in the form of a screw jack connected to a reversing engine and a dynamometer, and mounted on a trolley with rollers placed on the holder of the counter-sample. Each sensor is made opto-mechanical in the form of a slotted disk mounted on the axis for the arrow of the corresponding indicator between the emitter and the photosensor. Connecting sensors to a computer through the mouse port shortens the research time and increases the accuracy of research on the tribological characteristics of materials.
Однако устройство обладает следующими недостатками. Во-первых, невысокой точностью измерения, вследствие использования в качестве аналогово-цифрового преобразователя порта мыши. Во-вторых, введение в конструкцию платформы на катках повышает вибрацию и тоже снижает точность измерений, а главное снижает повторяемость позиционирования.However, the device has the following disadvantages. Firstly, low measurement accuracy due to the use of the mouse port as an analog-to-digital converter. Secondly, the introduction of the platform platform on the rollers increases vibration and also reduces the accuracy of measurements, and most importantly reduces the repeatability of positioning.
Решаемая авторами техническая задача - разработка высокоточного прибора контроля триботехнических характеристик трибосопряжений при одновременном повышении быстродействия и точности измерений и расширение области исследований.The technical problem solved by the authors is the development of a high-precision instrument for monitoring the tribotechnical characteristics of tribological couplings while improving the speed and accuracy of measurements and expanding the research area.
Задача решена следующим образом. Также, как и прототип, заявляемое устройство содержит основание, на котором установлены направляющие линейного перемещения образца с нижней и верхней подвижными платформами, съемные держатели с пазами для взаимного размещения в них соответственно образца и контробразца, связанные с соответствующими платформами, привод возвратно-поступательного перемещения образца, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, соединенного с двигателем, датчики регистрации линейных перемещений образца и контробразца, механизм нагружения образцов, включающий привод нагружения, соединенный винтовой передачей с реверсивным двигателем, датчик силы нагружения, соединенный с приводом нагружения, и регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиком силы нагружения и датчиками регистрации линейных перемещений. Но в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно содержит направляющие линейного перемещения контробразца, установленные на верхней подвижной платформе, вертикальные стойки, смонтированные на основании, и блок управления механизмом нагружения и перемещением образца, при этом привод возвратно-поступательного перемещения образца соединен с направляющими образца, которые установлены на основании с возможностью перемещения, а верхняя платформа с двух сторон снабжена пружинами, закрепленными с возможностью регулирования усилия сжатия, и датчиками регистрации усилий сжатия, съемные держатели закреплены на подвижных платформах посредством соединения «ласточкин хвост», а механизм нагружения образцов выполнен в виде двух плит, нижняя из которых закреплена на направляющих линейного перемещения контробразца и с помощью роликовых направляющих закреплена на вертикальных стойках с возможностью вертикального перемещения, а на верхней плите, концы которой тоже закреплены на вертикальных стойках, установлен привод нагружения, при этом датчик силы нагружения выполненный двунаправленным, расположен между плитами, кроме того все направляющие выполнены прецизионными.The problem is solved as follows. Also, like the prototype, the inventive device contains a base on which the linear guides of the sample with lower and upper movable platforms are mounted, removable holders with grooves for mutual placement of the sample and counter-sample in them, associated with the respective platforms, a reciprocating drive of the sample made in the form of a crank mechanism connected to the engine, sensors for detecting linear displacements of the sample and counter-sample, image loading mechanism s, comprising loading means coupled helical transmission with a reversible motor, a sensor load forces coupled with the loading drive and recording apparatus coupled to the sensor load force and linear displacement sensors registration. But unlike the prototype, the claimed device additionally contains guides for linear movement of the counter sample mounted on the upper movable platform, vertical racks mounted on the base, and a control unit for the loading mechanism and movement of the sample, while the reciprocating movement of the sample is connected to the guides of the sample, which mounted on the base with the ability to move, and the upper platform on both sides is equipped with springs fixed with adjustable compression force, and sensors for recording compression forces, removable holders are mounted on movable platforms by means of a dovetail connection, and the loading mechanism of the samples is made in the form of two plates, the lower of which is mounted on linear guides of the counter-sample and using roller guides mounted on vertical racks with the possibility of vertical movement, and on the upper plate, the ends of which are also fixed on vertical racks, a load drive is installed, while the load force sensor full bidirectional, located between the plates, in addition, all the guides are made precision.
В заявляемом устройстве держатели образцов соединены через подвижную платформу с направляющими линейного перемещения, установленными на нижней плите, что дает возможность без влияния узла нагружения, т.е. исключая силы сопротивления движению, оценить силы, возникающие между образцами, что влияет на точность измерений. Кроме этого, нижняя плита также имеет направляющие, которые предотвращают перекос платформ и обеспечат измерение силы нагружения с повышенной точностью.In the claimed device, the sample holders are connected through a movable platform with linear guides mounted on the bottom plate, which makes it possible without the influence of the loading unit, i.e. excluding the forces of resistance to movement, evaluate the forces arising between the samples, which affects the accuracy of measurements. In addition, the bottom plate also has guides that prevent skewing of the platforms and provide a measurement of the loading force with increased accuracy.
Применение съемных держателей расширяет область исследований и обеспечивает постоянный контакт поверхностей при трех - или четырех точечном поджатии. Именно такая схема позволяет распределить давление равномерно для обеспечения однотипных условий на каждой трущейся паре.The use of removable holders expands the field of research and provides constant contact of surfaces with three or four point preloads. It is such a scheme that allows you to distribute the pressure evenly to ensure the same conditions on each rubbing pair.
Регистрация и изменения усилия пружин позволяют осуществлять контроль взаимодействия различной природы: упругого, вязкоупругого, граничного, сухого, смешанного взаимодействия и определять динамические свойства узла трения.Registration and changes in the force of the springs make it possible to control the interaction of various nature: elastic, viscoelastic, boundary, dry, mixed interaction and determine the dynamic properties of the friction unit.
Поскольку все датчики соединены с блоком управления, становится возможным быстро и точно исследовать трибологические характеристики материалов, т.е. решить поставленную задачу.Since all sensors are connected to the control unit, it becomes possible to quickly and accurately examine the tribological characteristics of materials, i.e. solve the problem.
Введение в конструкцию прибора прецизионных направляющих, современной системы управления и сбора данных дает возможность регулировки с высокой точностью задаваемого воздействия, упрощает работу и в конечном счете повышает точность измерений динамических характеристик трибосопряжений.The introduction of precision guides, a modern control and data acquisition system into the design of the device makes it possible to adjust the exposure to be set with high accuracy, simplifies operation, and ultimately improves the accuracy of measuring the dynamic characteristics of tribological couplings.
На чертеже показана общая схема устройства. Устройство состоит из механизмов привода возвратно-поступательного перемещения образцов, узла нагружения, держателей образцов и измерительной системы.The drawing shows a General diagram of the device. The device consists of mechanisms for driving reciprocating samples, a loading unit, sample holders and a measuring system.
На основании 1 установлены подвижные направляющие линейного перемещения 2 с нижней платформой 3. Держатель образца 4 закреплен на нижней платформе 3 с помощью соединения «ласточкин хвост». В держателе 4 установлен образец 5. Нижняя платформа 3 соединена с индуктивным датчиком регистрации линейного перемещения 6. Сверху образца 5 установлен держатель 8 с контробразцом 7. Образец 5 и контробразец 7 образуют пару трения. Держатели образцов 4, 8 выполнены съемными, что расширяет диапазон испытуемых элементов конструкций и материалов. Верхний держатель 8 контробразца 7, подвижная платформа 9 и направляющие линейного перемещения 10 выполнены аналогично нижним держателю 4 образца 5, нижней платформе 3 и направляющим 2. Съемный держатель 8 закреплен на верхней платформе с помощью соединения «ласточкин хвост». Верхняя подвижная платформа 9 двух сторон удерживается с поджимающими пружинами 12 и соединена с индуктивным датчиком 11. Направляющие линейного перемещения 2, 10 выполнены прецизионными. На основании 1 смонтированы вертикальные стойки 15. Механизм нагружения включает привод нагружения 16, установленной на верхней плите 17 и соединенной через двунаправленный датчик силы нагружения 18 с нижней плитой 13 механизма нагружения. Верхняя плита 17 закреплена на вертикальных стойках 15. Нижняя плита 13 тоже закреплена на вертикальных стойках 15 в роликовых направляющих 14, с помощью которых обеспечивается возможность ее вертикального перемещения. На нижней плите 13 смонтированы направляющие 10. Для регулировки длины сжатия пружины 12 подвижной платформы 9 установлен винт 19. Усилие прижатия пружин 12 регистрируются тензодатчиками (на чертеже не показаны). Приводом возвратно-поступательного перемещения направляющих 2 служит кривошипно-шатунный механизм 20 с двигателем 21. Измерительная система устройства состоит из датчиков линейного перемещения 6, 11, датчика силы нагружения 18 и тензодатчиков регистрации усилий сжатия пружин 12. В измерительную систему входит также регистрирующая аппаратура и блок управления, роль которых выполняет компьютер (на чертеже не показаны). Все датчики 6, 11, 18 и тензодатчики пружин 12 соединены с компьютером.On the
Устройство работает следующим образом. От двигателя 21 движение передается через кривошипно-шатунный механизм 20 к направляющим линейного перемещения 2 с нижней платформой 3, которая в свою очередь приводит в движение держатель 4 с образцом 5. Вертикальная нагрузка на образцы 5, 7 создается приводом нагружения 16, приводимым в движение реверсивным двигателем 16 через винтовой механизм. Вертикальная нагрузка передается через верхнюю плиту, датчик 18, нижнюю плиту 13, платформу 9, держатель 8 образца 7 на образцы 5, 7, которые совершают возвратно-поступательное движение. Так как платформа 9 с верхним держателем 8 имеют возможность двигаться за счет сил трения между образцами 5, 7, механизм нагружения не оказывает влияние на измерения.The device operates as follows. From the
Заявленная полезная модель обладает возможностью задания требуемых характеристик режима испытаний (силы нагружения, скорости движения, силы относительного смещения). Путем изменения положения по высоте стоек 15 нижней плиты 13 вместе с направляющими 10 изменяют расстояние между платформами 3, 9, посредством управления приводом нагружения 16. Далее закрепляются исследуемые образцы 5, 7 на держатели 4, 8 посредством крепления «ласточкин хвост».The claimed utility model has the ability to set the required characteristics of the test mode (loading force, speed, relative displacement forces). By changing the height position of the
На следующем этапе производится регулировка смещения кривошипа 20, задающего расстояние движения нижним направляющим 2. Вместе с направляющими 2 приводится в действие нижняя платформа 3, при этом скорость перемещения связана с задаваемыми характеристиками исследуемого узла трения, а именно-выбранными параметрами подлежащими проверке. Далее приводом нагружения 16 создают давление в контакте между образцами, величина нагружения задается до момента проскальзывания платформы 9 относительно нижней платформы 3. В некоторых случаях нагружение производится до определенного значения, задаваемого в исследовании, сила нагружения распределяется между образцами равномерно. Значение усилия регистрируется датчиком силы 18, а проскальзывание различием движений нижней и верхней платформ 3, 9. Для регулирования проскальзывания применяется поджатие поджимающих пружин 12 винтами регулировки 19.At the next stage, the displacement of the
Управление приводами осуществляется с помощью задающего воздействия импульсами широтной модуляции, процесс модулирования осуществляется интегрированным микроконтроллером, элементы управления выведены отдельно на внешнюю панель модуля управления. Управление приводом нижней платформы осуществляется плавно в разные направления, тем самым создана возможность проводить испытания как меняя частоту воздействия, так и амплитуду воздействия.Drives are controlled by a pulse of latitude modulation, the modulation process is carried out by an integrated microcontroller, the controls are separately displayed on the external panel of the control module. The drive of the lower platform is controlled smoothly in different directions, thereby creating the opportunity to test both changing the frequency of exposure and the amplitude of the impact.
После завершения испытаний образцы разъединяются, реверсом привода нагружения 16, высвобождаются держатели с креплений ласточкин хвост, образцы 5, 7 не извлекают из держателей 4, 8. Образцы, прикрепленные в держателях 4, 8, измеряются на специализированной технике профилографе или интерферометре, для получения данных о шероховатости и рельефе поверхностей. Изменение формы исследуемой поверхности образцов происходит эволюционно. Введение проверки рельефа поверхности позволяет надежно контролировать технические характеристики трибоконтакта по динамическим характеристикам испытаний.After testing, the samples are disconnected,
Предлагаемое устройство для трибологических испытаний трибосопряжений компактное, переносное, простое в использовании.The proposed device for tribological testing of tribological conjugations is compact, portable, easy to use.
Непосредственная связь датчиков 6, 11 и тензодатчиков пружин с блоком управления позволяет управлять процессом трения и оценить динамические характеристики в реальном времени. С помощью измерений входного и выходного воздействия и дальнейшей обработки осциллограмм устройства позволяет выявить и исследовать внешнюю динамику процесса и получить такие характеристики как динамический коэффициент трения, коэффициент демпфирования системы, логарифмический декремент, частоту свободных и затухающих колебаний и т.д. Полученные триботехнические параметры позволяют судить о трибонадежности материалов и узлов трения на стадии проектирования конструкций деталей машин.Direct connection of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139291/28U RU158916U1 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139291/28U RU158916U1 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU158916U1 true RU158916U1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015139291/28U RU158916U1 (en) | 2015-09-15 | 2015-09-15 | DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU158916U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782817C1 (en) * | 2022-03-29 | 2022-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for measuring the coefficient of friction of the pair "metal-rock" |
-
2015
- 2015-09-15 RU RU2015139291/28U patent/RU158916U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782817C1 (en) * | 2022-03-29 | 2022-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for measuring the coefficient of friction of the pair "metal-rock" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107179252B (en) | A kind of typical secondary skimming wear experimental machine and the test method of rubbing of change gravity orientation | |
US6418776B1 (en) | Method and apparatus for measuring friction and wear characteristics of materials | |
CN107340087B (en) | Simulation measuring device for high-stress contact lubricating oil film friction force | |
CN103616007B (en) | A kind of micro parts flatness precision measurement apparatus | |
CN107290104B (en) | Automatic calibration device and calibration method for flexible film array pressure sensor | |
RU2600080C1 (en) | Device for investigating tribotechnical characteristics of materials | |
CN103063355A (en) | Measuring method and measuring device of elastohydrodynamic lubrication line contact pressure based on photoelasticity | |
CN105571956A (en) | Shearing device for measuring mechanical properties of biological soft tissues | |
CN211402089U (en) | Bionic microstructure friction and wear process information acquisition device | |
CN205538497U (en) | Full -automatic fabric stiffness appearance | |
RU158916U1 (en) | DEVICE FOR RESEARCH OF TRIBOTECHNICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS | |
RU165020U1 (en) | DEVICE FOR CONTACTLESS DEFORMATION MEASUREMENT | |
CN106225738A (en) | A kind of line slideway accuracy detecting device and method | |
CN207649808U (en) | A kind of test device of quiet dynamic flexible rope tension and space configuration | |
RU2354953C2 (en) | Device for determining deformation properties of leather and similar flexible materials | |
CN105139725A (en) | Static friction force tester | |
RU111660U1 (en) | FRICTION MACHINE | |
CN205301100U (en) | Measure biological soft tissue mechanical properties's shearing mechanism | |
CN109142052B (en) | Precise test equipment for rigidity and elastic hysteresis effect of beryllium bronze leaf spring | |
RU173978U1 (en) | A device for determining the coefficients of stiffness and hardness of the snow cover | |
RU178654U1 (en) | Device for tribological studies of materials of friction pairs | |
RU2244290C1 (en) | Device for testing materials | |
CN206330832U (en) | It is a kind of to measure material pulling force and the device of amount of deflection relation | |
CN110779864A (en) | Bionic microstructure friction and wear process information acquisition device | |
RU2289119C1 (en) | Device for performing friction tests on materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160916 |