RU166759U1

RU166759U1 - MACHINE FOR TESTING SAMPLES FOR FRICTION-MECHANICAL FATIGUE

Info

Publication number: RU166759U1
Application number: RU2016121779/28U
Authority: RU
Inventors: Петр Олегович Русинов; Жесфина Михайловна Бледнова; Эътибар Юсиф Оглы Балаев
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-12-10

Abstract

1. Машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость, состоящая из смонтированных на станине механизма нагружения, узла измерения, содержащего левую шпиндельную бабку и правую шпиндельную бабку, при этом левая шпиндельная бабка опирается на стойку станины через неподвижный подшипники, а правая шпиндельная бабка через подвижные подшипники, причем в корпусе каждой шпиндельной бабки размещен шпиндель с конусной цангой, в которой зажимают испытуемый образец, и привод, состоящий из электродвигателя, шкива, ремня и шкив-вала, сообщенного со счетчиком оборотов и шпинделем левой бабки, при помощи гибкой муфты, при этом на корпусе каждой шпиндельной бабки расположены цапфы, через которые с помощью серег узел измерения связан с механизмом нагружения, состоящим из маховика нагружения, соединенного через винт с грузовым рычагом, связанным с грузом, перемещающимся по нему при помощи маховика, и со шкалой нагрузки по средством червячной пары, отличающаяся тем, что между левой шпиндельной бабкой и правой шпиндельной бабкой перпендикулярно оси вращения образца дополнительно установлен механизм трения, размещенный на стойке, в которую вмонтированы четыре направляющих стержня с установленными на них неподвижным упором и выполненными с возможностью перемещения по ним двумя подвижными упорами, в каждый из которых вмонтирован шток, на каждом из подвижных упоров размещено контртело, связанное через пружину со стаканом, при этом один из которых вкручен в стойку, а другой - в неподвижный упор.2. Машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве контртела используют пластины1. Machine for testing samples for frictional-mechanical fatigue, consisting of a loading mechanism mounted on a bed, a measurement unit containing a left headstock and a right headstock, while the left headstock is supported on the bed stand through the stationary bearings, and the right headstock is through movable bearings, and in the case of each headstock there is a spindle with a conical collet in which the test sample is clamped, and a drive consisting of an electric motor, pulley, belt and pulley shaft, connected with the revolution counter and spindle of the left headstock, using a flexible coupling, while on the body of each spindle headstock there are pins through which the measuring unit is connected with the loading mechanism by means of earrings, consisting of a loading flywheel connected through a screw to a cargo lever connected to load moving along it with the flywheel, and with a load scale by means of a worm pair, characterized in that between the left spindle headstock and the right spindle headstock perpendicular to the axis of rotation of the sample a friction mechanism is installed on a stand, in which four guide rods are mounted with a fixed stop mounted on them and made with the possibility of moving two movable stops on them, in each of which a rod is mounted, a counterbody connected through a spring is placed on each of the movable stops with a glass, one of which is screwed into the rack, and the other into the fixed stop. 2. A machine for testing samples for frictional mechanical fatigue according to claim 1, characterized in that plates are used as a counterbody

Description

Полезная модель относится к испытательному оборудованию и, в частности, к машинам для испытаний на фрикционно-механическую усталость образцов из различных материалов.The utility model relates to testing equipment and, in particular, to machines for testing the frictional mechanical fatigue of samples of various materials.

В качестве аналога известен патент №2396541 машина для испытания образцов на трение и износ, авторов Морозов Ю.С., Смушкович Б.Л., состоящая из станины, на которой установлен электродвигатель, посредством механических передач связанный с нижним образцом через вращающийся датчик момента трения и с верхним образцом, закрепленным на выходном валу откидной каретки, которая установлена на подвижном в осевом направлении суппорте, механизм радиального нагружения образцов и системы измерения параметров испытания, отличающиеся тем, что она дополнительно снабжена устройством для осевого нагружения образцов, а вал верхнего образца выполнен подвижным в осевом направлении и связан с устройством осевого нагружения образцов через шарнир, ось вращения которого совпадает с осью вращения вала.As an analogue, patent No. 2396541 is known for a machine for testing samples for friction and wear, authors Morozov Yu.S., Smushkovich BL, consisting of a bed on which an electric motor is mounted, through mechanical gears connected to the lower sample through a rotating friction torque sensor and with the upper sample mounted on the output shaft of the hinged carriage, which is mounted on a support movable in the axial direction, the radial loading mechanism of the samples and the system for measuring test parameters, characterized in that it is additional tionary provided with means for axial loading of the samples, and the sample top shaft is movable in the axial direction and is connected to an axial loading device samples across a hinge, the rotational axis of which coincides with the rotational axis.

Недостатком данной машины является отсутствие возможности проведения испытания влияния совместного действия трения и механической усталости на долговечность образцов, из-за отсутствия механизма усталостного нагружения, которое позволяло бы проводить испытание на механическую усталость.The disadvantage of this machine is the inability to test the effect of the combined action of friction and mechanical fatigue on the durability of the samples, due to the lack of a fatigue loading mechanism that would allow a mechanical fatigue test to be performed.

Также аналогом является машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость патент №2140066. Машина для испытаний на фрикционно-механическую усталость преимущественно плоских образцов при чистом изгибе в одной плоскости, состоящая из рычагов динамометра, один из которых закреплен на станине с помощью шарнира, а второй рычаг с помощью подшипника присоединен к ползуну, совершающему возвратно-поступательное движение, при этом машина дополнительно содержит систему фрикционного нагружения поверхности образцов, которая состоит из двух горизонтальных рычагов, шарнирно связанных со станиной, один из которых расположен над испытуемым образцом, а другой ниже испытуемого образца, двух контробразцов, закрепленных на горизонтальных рычагах с возможностью поворота вокруг осей, которые находятся в плоскости движения рычагов динамометра, подвесов и грузов, расположенных на краях горизонтальных рычагов.Also an analog is a patent No. 2140066 for testing friction-mechanical fatigue samples. A machine for testing frictional mechanical fatigue of predominantly flat specimens with pure bending in one plane, consisting of dynamometer levers, one of which is fixed to the frame using a hinge, and the second lever is attached to the slider using a bearing with a reciprocating motion this machine further comprises a system of frictional loading of the surface of the samples, which consists of two horizontal levers pivotally connected to the bed, one of which is located above the test m sample and the other below the test specimen, two kontrobraztsov mounted on horizontal arms pivotable about axes which are in the plane of movement of the dynamometer levers suspensions and goods arranged at the edges of the horizontal arm.

Недостатком данной машины является то, что она рассчитана на малоцикловую усталость, что значительно увеличивает время испытания, и позволяет изучать совместное действие только трения скольжения и усталостной нагрузки, хотя ряд деталей работают на трение качение, а также дороговизна и сложность изготовления и тарировки.The disadvantage of this machine is that it is designed for low-cycle fatigue, which significantly increases the test time, and allows you to study the combined effect of sliding friction and fatigue load, although a number of parts work on rolling friction, as well as the high cost and complexity of manufacturing and calibration.

В качестве прототипа взята машина МУИ-6000 [Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов. - М.: Машиностроение, 1965. С. 316. Рис. 189]. Машина МУИ-6000 предназначена для испытания цилиндрических образцов на многоцикловую усталость чистым изгибом при вращении, и состоит из смонтированных на станине механизм нагружения, узла измерения, содержащего левую шпиндельную бабку и правую шпиндельную бабку, при этом левая шпиндельная бабка опирается на стойку станины через неподвижные подшипники, а правая шпиндельная бабка через подвижные подшипники, в корпусе каждой шпиндельной бабки размещен шпиндель с конусной цангой, в которой зажимают испытуемый образец, и привод, состоящий из электродвигателя, шкива, ремня и шкив-вала, сообщенного со счетчиком оборотов и шпинделем левой бабки при помощи гибкой муфты, при этом на корпусе каждой шпиндельной бабки расположены цапфы, через которые с помощью серег узел измерения связан с механизмом нагружения, состоящим из маховика нагружения, соединенного через винт с грузовым рычагом, связанным с грузом, перемещающимся по нему при помощи маховика, и со шкалой нагрузки по средством червячной пары.As a prototype taken machine MUI-6000 [Avdeev B.A. Technique for determining the mechanical properties of materials. - M.: Mechanical Engineering, 1965. S. 316. Fig. 189]. The MUI-6000 machine is designed to test cylindrical samples for multi-cycle fatigue by pure bending during rotation, and consists of a loading mechanism mounted on the bed, a measurement unit containing a left headstock and a right headstock, while the left headstock rests on the bed frame through the stationary bearings and the right spindle head through movable bearings, in the body of each spindle head there is a spindle with a conical collet in which the test sample is clamped, and a drive consisting h of an electric motor, a pulley, a belt and a pulley-shaft, connected with the revolution counter and the spindle of the left headstock with the help of a flexible coupling, while on the case of each headstock there are pins, through which the measuring unit is connected to the loading mechanism, consisting of a loading flywheel, using earrings connected through a screw with a load lever connected with a load moving along it with a flywheel, and with a load scale by means of a worm pair.

Недостатком данной машины является отсутствие возможности проведения испытаний образцов на долговечность при совместном действии трения и механической усталости.The disadvantage of this machine is the lack of the ability to test samples for durability under the combined action of friction and mechanical fatigue.

Задачей полезной модели является усовершенствование машины для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость, позволяющее исследовать совместное действие механической усталости и трения на долговечность образца.The objective of the utility model is to improve the machine for testing samples for frictional mechanical fatigue, which allows us to investigate the combined effect of mechanical fatigue and friction on the durability of the sample.

Техническим результатом является обеспечение возможности одновременного испытания образца на действие механической усталости и трения.The technical result is to enable simultaneous testing of the sample for the action of mechanical fatigue and friction.

Технический результат достигается тем, что машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость содержит смонтированные на станине механизм нагружения, узел измерения, содержащий левую шпиндельную бабку и правую шпиндельную бабку, при этом левая шпиндельная бабка опирается на стойку станины через неподвижный подшипники, а правая шпиндельная бабка через подвижные подшипники, причем в корпусе каждой шпиндельной бабки размещен шпиндель с конусной цангой, в которой зажимают испытуемый образец, и привод, состоящий из электродвигателя, шкива, ремня и шкив-вала, сообщенного со счетчиком оборотов и шпинделем левой бабки при помощи гибкой муфты, при этом на корпусе каждой шпиндельной бабки расположены цапфы, через которые с помощью серег узел измерения связан с механизмом нагружения, состоящим из маховика нагружения, соединенного через винт с грузовым рычагом, связанным с грузом, перемещающимся по нему при помощи маховика, и со шкалой нагрузки по средством червячной пары, при этом между левой шпиндельной бабкой и правой шпиндельной бабкой перпендикулярно оси вращения образца дополнительно установлен механизм трения, размещенный на стойке, в которую вмонтированы четыре направляющих стержня, с установленными на них неподвижным упором, и выполненными с возможностью перемещения по ним, двумя подвижными упорами, в каждый из которых вмонтирован шток, на каждом из подвижных упоров размещено контртело, связанное через пружину со стаканом, при чем один из которых вкручен в стойку, а другой в неподвижный упор.The technical result is achieved by the fact that the machine for testing the samples for frictional mechanical fatigue contains a loading mechanism mounted on the bed, a measuring unit containing a left headstock and a right headstock, while the left headstock is supported on the bed stand through the stationary bearings, and the right spindle the headstock through movable bearings, and in the case of each headstock there is a spindle with a conical collet in which the test sample is clamped, and a drive consisting of an electric engine, pulley, belt and pulley shaft, connected to the revolution counter and spindle of the left headstock using a flexible coupling, while on the case of each spindle headstock there are pins through which the measuring unit is connected to the loading mechanism, consisting of a loading flywheel, using earrings, connected through a screw with a load lever connected with a load moving along it with a flywheel, and with a load scale by means of a worm pair, while between the left spindle headstock and the right spindle headstock perpendicular to the bp axis In addition to the sample mounting, a friction mechanism is additionally installed, placed on a rack in which four guide rods are mounted, with a fixed stop mounted on them, and made with the possibility of moving along them, two movable stops, in each of which a rod is mounted, on each of the movable stops a counterbody connected through a spring to a glass, one of which is screwed into the rack, and the other into a fixed stop.

При этом в качестве контртела используют платины или ролики.Moreover, platinum or rollers are used as a counterbody.

Для более точного анализа работоспособности и долговечности тех или иных материалов, используемых для изготовления деталей, не достаточно изучения этих характеристик при действии одного типа нагрузки (трения или механической усталости) необходимо проводить испытание на совместное действие трения и механической усталости, так называемое фрикционно-механическую усталость. Тем самым максимально приближая испытания к условиям эксплуатации данных материалов, что позволит проводить более детальный анализ и делать более точные выводы и предсказания эксплуатационных характеристик исследуемых материалов и как следствие изготавливаемых из них деталей.For a more accurate analysis of the performance and durability of certain materials used to manufacture parts, it is not enough to study these characteristics under the action of one type of load (friction or mechanical fatigue), it is necessary to test the combined effect of friction and mechanical fatigue, the so-called frictional-mechanical fatigue . Thus, bringing the tests as close as possible to the operating conditions of these materials, which will allow for a more detailed analysis and more accurate conclusions and predictions of the operational characteristics of the materials under study and, as a consequence, of parts made from them.

В результате, во время работы машины образец, деформированный изгибающими силами, которые создает механизм нагружения, вращается, тем самым обеспечивая многоцикловое усталостное испытание, и одновременно к образцу прижимаются два контртела механизма трения, в результате чего в месте контакта возникает трение, приводящее к изнашиванию образца. Таким образом, возможно изучение влияния совместного действия усталости и износа на долговечность образца.As a result, during operation of the machine, the sample deformed by the bending forces that the loading mechanism creates rotates, thereby providing a multi-cycle fatigue test, and two counter-bodies of the friction mechanism are pressed against the sample, as a result of which friction occurs at the contact point, which leads to wear of the sample . Thus, it is possible to study the effect of the combined action of fatigue and wear on the durability of the sample.

На фиг. 1 и на фиг. 2 изображена машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость, которая состоит из смонтированных на станине 1 механизма нагружения, узла измерения, содержащего левую шпиндельную бабку 2 и правую шпиндельную бабку 3, при этом левая шпиндельная бабка 2 опирается на стойку 4 станины 1 через неподвижные подшипники 5, а правая шпиндельная бабка 3 через подвижные подшипники 6, в корпусе шпиндельной бабки 2 и 3 размещен шпиндель с конусной цангой 7, в которой зажимают испытуемый образец 8, и привод, состоящий из электродвигателя 9, шкива 10, ремня 11 и шкив-вала 12, сообщенного с счетчиком оборотов 13 и шпинделем левой шпиндельной бабки 2 при помощи гибкой муфты 14, при этом на корпусе шпиндельной бабки 2 и 3 расположены цапфы 15, через которые с помощью серег 16 узел измерения связан с механизмом нагружения, состоящим из маховика нагружения 17, связанного через винт 18 с грузовым рычагом 19, который посредством червячной пары 20, связан со шкалой нагрузки 21, и на нем размещен груз 22, который перемещается по грузовому рычагу 19 при помощи маховика 23, и механизма трения, установленного перпендикулярно оси вращения испытуемого образца 8, между левой шпиндельной бабкой 2 и правой шпиндельной бабкой 3 при помощи стойки 24, в которую вмонтированы четыре направляющих стержня 25, с установленными на них неподвижным упором 26, и выполненными с возможностью перемещения по направляющим стержням 25, двумя подвижными упорами 27. В подвижные упоры 27 вмонтированы два штока 28, по рискам которых задают усилие к испытуемому образцу 8. На каждом из подвижных упоров 27 также размешено контртело 29, связанное через пружину 30 со стаканом 31, при чем один из которых вкручен в стойку 24, а другой в неподвижный упор 26.In FIG. 1 and in FIG. 2 shows a machine for testing frictional mechanical fatigue samples, which consists of a loading mechanism mounted on the frame 1, a measuring unit comprising a left headstock 2 and a right headstock 3, while the left headstock 2 is supported on the stand 4 of the frame 1 through fixed bearings 5, and the right headstock 3 through the movable bearings 6, in the housing of the headstock 2 and 3 there is a spindle with a conical collet 7, in which the test sample 8 is clamped, and a drive consisting of an electric motor 9, a pulley and 10, the belt 11 and the pulley shaft 12, in communication with the revolution counter 13 and the spindle of the left headstock 2 with the help of a flexible coupling 14, while on the case of the headstock 2 and 3 there are pins 15 through which the measurement unit is connected using earrings 16 with a loading mechanism consisting of a loading flywheel 17 connected through a screw 18 to a load lever 19, which is connected via a worm pair 20 to a load scale 21, and a load 22 is placed on it, which moves along the load lever 19 using the flywheel 23, and perp friction mechanism in accordance with the axis of rotation of the test specimen 8, between the left spindle head 2 and the right spindle head 3 using a strut 24, into which four guide rods 25 are mounted, with a fixed stop 26 mounted on them and made to move along the guide rods 25, two movable stops 27. Two rods 28 are mounted in movable stops 27, according to the risks of which the force is applied to the test specimen 8. A counterbody 29 is also placed on each of the movable stops 27, connected through the spring 30 to the cup 31, and one of which is screwed into the rack 24, and the other into the fixed stop 26.

При этом, в качестве контртела для создания в месте контакта трения скольжения могут использовать пластины или ролики для создания трения качения.Moreover, as a counterbody to create sliding friction at the contact point, plates or rollers can be used to create rolling friction.

Машина для испытания образцов на фрикционно-механическую усталость работает следующим образом: на станину 1, перпендикулярно оси вращения испытуемого образца 8, между шпиндельными бабками 2 и 3, при помощи стойки 24 устанавливают механизм трения. Для этого в стойку 24 монтируют четыре направляющих стержня 25, два подвижных упора 27 и один неподвижный упор 26, на каждый из подвижных упоров 27 устанавливают контртело 29 и шток 28. Испытуемый образец 8 размещают между контртелами 29 и закрепляют в шпиндели с конусной цангой 7, расположенные в левой шпиндельной бабке 2 и правой шпиндельной бабке 3, которые установлены на стойке 4 станины 1. При этом левую шпиндельную бабку 2 опирают на стойку 4 при помощи неподвижных подшипников 5, а правую шпиндельную бабку 3 опирают на стойку 4 при помощи подвижных подшипников 6, после чего вкручивают стаканы 31 с пружинами 30 в неподвижный упор 26 и стойку 24.The machine for testing the samples for frictional mechanical fatigue works as follows: on the bed 1, perpendicular to the axis of rotation of the test sample 8, between the spindle heads 2 and 3, using the rack 24 set the friction mechanism. To do this, four guide rods 25 are mounted in the rack 24, two movable stops 27 and one fixed stop 26, a counterbody 29 and a rod 28 are installed on each of the movable stops 27. The test sample 8 is placed between the counterbodies 29 and fixed in spindles with a conical collet 7, located in the left headstock 2 and the right headstock 3, which are mounted on the stand 4 of the bed 1. In this case, the left headstock 2 is supported on the rack 4 by means of stationary bearings 5, and the right headstock 3 is supported on the rack 4 by means of movable dshipnikov 6 then screwed cups 31 with springs 30 in the fixed stopper 26 and the rack 24.

Запускают электродвигатель 9, который через шкив 10 и ремень 11 вращает шкив-вал 12 счетчика оборотов 13, который фиксирует количество оборотов, и который через гибкую муфту 14 вращает шпиндель с конусной цангой 7, расположенные в левой шпиндельной бабке 2. Посредством механизма нагружения, задают нагрузку, перемещая груз 22 по грузовому рычагу 19, путем вращения маховика 23. Определяют значение нагружения по шкале нагрузки 21, сообщенной через червячную пару 20 с грузовым рычагом 19. Нагружают на изгиб испытуемый образец 8, вращая маховик нагружения 17 и передавая усилия на цапфы 15 левой шпиндельной бабки 2 и правой шпиндельной бабки 3 при помощи серег 16, связанных с маховиком нагружения 17 через винт 18 и грузовой рычаг 19.An electric motor 9 is started, which, through the pulley 10 and belt 11, rotates the pulley-shaft 12 of the revolution counter 13, which fixes the number of revolutions, and which, through the flexible coupling 14, rotates the spindle with a conical collet 7 located in the left spindle head 2. By means of the loading mechanism, the load by moving the load 22 along the load lever 19 by rotating the flywheel 23. The load value is determined on the load scale 21 communicated via the worm pair 20 with the load lever 19. The test specimen 8 is bent by rotating the load flywheel 17 transferring force on the stud 15 of the headstock 2 left and right of the spindle head 3 with earrings 16 associated with the flywheel 17 through the loading screw 18 and a cargo lever 19.

Усилие прижатия контртел 29 к испытуемому образцу 8 определяют по рискам, нанесенным на шток 28.The pressing force of the counter bodies 29 to the test sample 8 is determined by the risks applied to the rod 28.

Таким образом, испытуемый образец 8, нагруженный на изгиб, по средством механизма нагружения, вращается вместе со шпинделями с конусной цангой 7, расположенными в левой шпиндельной бабке 2 и правой шпиндельной бабке 3, и тем самым, испытывая знакопеременное циклическое нагружение, работает на механическую усталость и одновременно, истираясь о контртела 29 механизма трения, работает на износ трением.Thus, the test sample 8, loaded by bending, by means of the loading mechanism, rotates together with spindles with a conical collet 7 located in the left spindle head 2 and the right spindle head 3, and thereby experiencing alternating cyclic loading, works on mechanical fatigue and at the same time, rubbing against the counterbody 29 of the friction mechanism, it works by friction wear.

Claims

1. Machine for testing samples for frictional-mechanical fatigue, consisting of a loading mechanism mounted on a bed, a measurement unit containing a left headstock and a right headstock, while the left headstock is supported on the bed stand through the stationary bearings, and the right headstock is through movable bearings, and in the case of each headstock there is a spindle with a conical collet in which the test sample is clamped, and a drive consisting of an electric motor, pulley, belt and pulley shaft, connected with the revolution counter and spindle of the left headstock, using a flexible coupling, while on the body of each spindle headstock there are pins through which the measuring unit is connected with the loading mechanism by means of earrings, consisting of a loading flywheel connected through a screw to a cargo lever connected to load moving along it with the flywheel, and with a load scale by means of a worm pair, characterized in that between the left spindle headstock and the right spindle headstock perpendicular to the axis of rotation of the sample a friction mechanism is installed on a stand, in which four guide rods are mounted with a fixed stop mounted on them and made with the possibility of moving two movable stops on them, each of which has a rod mounted, on each of the movable stops there is a counterbody connected through a spring with a glass, one of which is screwed into the rack, and the other into a fixed stop.

2. A machine for testing samples for frictional mechanical fatigue according to claim 1, characterized in that plates or rollers are used as a counterbody.