RU163180U1 - Машина для испытания материалов на трение и износ - Google Patents

Abstract

Машина для испытания материалов на трение и износ, содержащая размещенный в станине электродвигатель привода вращения диска, фрикционную пару образцов из различных материалов, один из которых находится в непосредственном контакте с диском, узел силонагружения с датчиком и системой измерения силы трения, размещенный в отдельном корпусе, отличающаяся тем, что электродвигатель привода вращения диска установлен в станине так, что ось вращения диска расположена вертикально, узел силонагружения дополнительно включает поводковое устройство, а в другом образце фрикционной пары выполнено гнездо для сопряжения его с поводковым устройством узла силонагружения.

Description

Техническое решение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания материалов на трение и износ (машины трения).

Известны машины трения для испытания материалов на трение и износ, содержащие вал с приводом вращения, держатели образцов, узел статического нагружения пар трения и контробразцы. Каждый из держателей образцов установлен на концах равноплечего рычага, соединенного с узлом статического нагружения, состоящего из двух, соединенных между собой шарниром стержней, один из которых жестко закреплен, на конце второго размещена штанга с грузом, а контробразцы выполнены в виде двух дисков трения, закрепленных на валу [см. патент РФ №61423 от 24.10.2006 г.].

Недостатком таких машин является большой вес и высокая инерционность, как привода вращения, так и дисков трения, что не позволяет измерять динамические процессы, возникающие при трении.

Известна машина для испытания материалов на трение и износ содержащая два диска, на торцевых поверхностях которых закреплены образцы, один из дисков имеет привод вращения от размещенного в станине электродвигателя, а другой установлен в корпусе на нагружающем штоке и соединен гибкой связью с охватывающим шток полым валом, на котором установлен рычаг, взаимодействующий с датчиком момента трения (далее силы трения), закрепленным на корпусе, а также узел силонагружения, системы измерения и управления, причем консольный упругий элемент датчика момента трения, работающего на изгиб, установлен перпендикулярно линии действия силы от рычага, а узел силонагружения содержит манометры для измерения давления на образцы [Патент RU 2381481 С1].

Недостатком известной машины для испытания материалов на трение и износ является большая инерционность не только маятника, но и большая масса деталей всей совокупности конструкции узла силонагружения, что не позволяет измерять динамические процессы во время работы сил трения и препятствует ее использованию для научно-лабораторных исследований.

Задачей предлагаемого технического решения является создание надежной малогабаритной машины для испытания материалов на трение и износ с улучшенными метрологическими свойствами.

Поставленная задача решается тем, что в машине для испытания материалов на трение и износ, содержащей размещенный в станине электродвигатель привода вращения диска, фрикционную пару образцов из различных материалов, один из которых находится в непосредственном контакте с диском, узел силонагружения с датчиком и системой измерения силы трения, размещенный в отдельном корпусе, согласно новому техническому решению, электродвигатель привода вращения диска установлен в станине так, что ось вращения диска расположена вертикально, узел силонагружения дополнительно включает поводковое устройство, а в другом образце фрикционной пары выполнено гнездо для его сопряжения с поводковым устройством узла силонагружения.

На Фиг. 1 представлена схематически машина для испытания материалов на трение и износ. На фиг. 2 и 3 - изометрия и общий вид устройства машины без нагрузки исследуемого образца. На фиг. 4 - изометрия узла силонагружения. На фиг. 5 - разрез узла силонагружения.

Машина для испытания материалов на трение и износ содержит станину 1, с Т-образным пазом 2, а также электродвигатель 3 с вертикально расположенным валом. На торцевой части вала электродвигателя 3 установлена ступица 4 с опорным диском 5. На опорном диске 5 закреплен сменный образец 6 дисковой конфигурации, выполненный из исследуемого материала. На стойке 7 станины 1 установлен корпус 8 узла силонагружения, посредством шайб 9 и гаек 10. В корпусе 8 с крышкой 11 размещено поводковое устройство с крестообразной подвижной кареткой 12 и роликами 13. Крестообразная подвижная каретка 12 снабжена отверстием 14, с размещенным в нем поводковым стержнем 15 с конусообразным наконечником 16. На сменном образце 6 дисковой конфигурации уложен второй образец 17 фрикционной пары, в котором выполнено гнездо (например, в виде конусообразного отверстия), посредством которого осуществляется сопряжение образца 17 с наконечником 16 поводкового стержня 15, являющегося ведущим элементом подвижной каретки 12 поводкового устройства. На поводковом стержне 15 установлен сменный разновес 18, являющийся осевой нагрузкой для второго образца 17. В узле силонагружения непосредственно перед подвижной крестообразной кареткой 12 установлена фасонная пружина 19, обратная сторона которой находится также в сопряжении и с индикатором 20 посредством измерительного стержня 21 системы измерения силы трения.

Работа машины для испытания материалов на трение и износ совершается следующим образом.

На опорном диске 5 машины для испытания материалов на трение и износ крепят сменный образец 6 дисковой конфигурации из исследуемого материала. На сменный образец 6 дисковой конфигурации укладывают второй образец 17 (известной массы) фрикционной пары с гнездом в виде конусообразного отверстия, сопряженного с наконечником 16 (также конусообразной формы) поводкового стержня 15 поводкового устройства узла силонагружения. Затем настраивают систему измерения момента трения с индикатором 20 и его измерительным стержнем 21, т.е. перемещают его до контакта с фасонной пружиной 19 с некоторым натягом, и это положение фиксируют. На поводковый стержень 15 поводкового устройства узла силонагружения устанавливают сменный разновес 18, с помощью которого второй образец 17 прижимается к сменному образцу 6, и регистрируют показания на шкале индикатора 20 (в качестве которого использована, например, измерительная головка часового типа ИЧ-10). Включают электродвигатель 3 для вращения опорного диска 5 вместе со сменным образцом 6. Сменный образец 6 посредством сил трения приводит в движение второй образец 17. Посредством сопряженного с образцом 17 конусообразного наконечника 16 поводковое устройство перемещается вместе с подвижной крестообразной кареткой 12, которая непосредственно воздействует на пружину 19 (датчик силы трения), деформируя ее. Величина силы трения Р_тр, воспринимаемая фасонной пружиной 19 (датчиком силы трения), посредством измерительного стержня 21 передается на индикатор 20 и регистрируется.

При этом соблюдается условие равновесия

NfR=P_тpR.

Отсюда можно определить основной показатель трущейся пары - коэффициент трения.

f=P_тр/N

где f - коэффициент трения трущейся пары (образцов 6 и 17);

N - осевая нагрузка на образец 17, кг;

Р_тр - сила трения, кг;

R - радиус расположения образца 17, м.

В зависимости от длительности работы данной пары и величины потери массы определяют величину износа образца 17.

Таким образом, предлагаемая машина для испытания материалов на трение и износ в сравнении с известной характеризуется тем, что

- относительная погрешность измерения усилия прижима (т.е. осевой нагрузки на исследуемый образец 17) снижается за счет того, что определяется непосредственно усилие прижима образцов с помощью разновеса 18, а не замеряемая по манометру косвенная величина давления в пневмоцилиндре;

- в основе ее создания заложена однодисковая пара трения, с компактным узлом силонагружения, содержащим минимальное количество вращающихся деталей с уменьшенной инерционностью, что позволило упростить конструкцию, повысив ее надежность, и долговечность;

- она используется для исследования малогабаритных образцов, т.е. повышается скорость износа образца 17, что сказывается на повышении производительности исследования.

Такая машина может быть использована для ведения научно-исследовательских работ в области испытания материалов на трение и износ в стесненных лабораторных условиях.

Claims (1)

1. Машина для испытания материалов на трение и износ, содержащая размещенный в станине электродвигатель привода вращения диска, фрикционную пару образцов из различных материалов, один из которых находится в непосредственном контакте с диском, узел силонагружения с датчиком и системой измерения силы трения, размещенный в отдельном корпусе, отличающаяся тем, что электродвигатель привода вращения диска установлен в станине так, что ось вращения диска расположена вертикально, узел силонагружения дополнительно включает поводковое устройство, а в другом образце фрикционной пары выполнено гнездо для сопряжения его с поводковым устройством узла силонагружения.

   

Images