RU183442U1 - Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость - Google Patents
Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость Download PDFInfo
- Publication number
- RU183442U1 RU183442U1 RU2018122990U RU2018122990U RU183442U1 RU 183442 U1 RU183442 U1 RU 183442U1 RU 2018122990 U RU2018122990 U RU 2018122990U RU 2018122990 U RU2018122990 U RU 2018122990U RU 183442 U1 RU183442 U1 RU 183442U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- sample
- testing
- elastomers
- counter
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 101100010166 Mus musculus Dok3 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области испытаний эластомеров на изнашивание и касается конструкции контробразца пары трения, предназначенной для испытаний их на фрикционную усталость. Контробразец выполнен в виде диска, торцевая поверхность которого оснащена индентером с закругленной вершиной. На торцевой поверхности диска выполнена кольцевая канавка. Индентер выполнен в виде жестко закрепленных в ней шаров, причем длина канавки по ее среднему диаметру, а также профиль ее поперечного сечения выбраны из условия беззазорного сопряжения в ней целого количества упомянутых шаров, образующих на поверхности диска шаровые сегменты, высотой не больше радиуса их сферы. Технический результат: возможность сократить время испытаний при наработке необходимой базы циклов. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области испытаний полимеров, в частности эластомеров, на изнашивание и касается конструкции контробразца пары торцевого трения, предназначенной для испытаний на фрикционную усталость.
Сопротивление разрушению эластомеров при наличии знакопеременных напряжений, обусловленных контактным взаимодействием при скольжении, характеризуется кривой фрикционной усталости, иллюстрирующей связь между амплитудой действующего напряжения (σ) и количеством знакопеременных циклов (N) до отделения частиц износа, которая в общем случае имеет вид
Испытания проводят на «Циклометре» [И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов «Основы расчетов на трение и износ», М. Машиностроение 1977, 525 с], пара трения для которого представляет собой вращающийся диск с закрепленными на его торцевой поверхности образцом испытуемого материала, в который под действием нормальной нагрузки внедрен единичный шаровой индентер на глубину h. По мере наработки некоторого числа циклов ni при данном относительном внедрении (h/R) происходит интенсивное разрушение материала под действием напряжения σi определяемого расчетным путем.
Напряжение σ0, при котором начинается разрушение материала на первом же цикле, определяется экстраполяцией экспериментальной кривой до n=1, а коэффициент «t» динамической усталости (выносливости) определяется по углу наклона кривой, представленной в логарифмических координатах.
Недостаток этого технического решения состоит в том, что за один оборот при относительном перемещении образцов происходит лишь один цикл передеформирования. За пределами зоны контакта материал успевает отрелаксировать в течение времени, существенно большего времени контакта.
В то же время в соответствии с ГОСТ [ГОСТ 3722-2014 - Шарики для подшипников.] нормативная база циклов (Nц), которая должна быть наработана при определении предела выносливости при мало- или многоцикловой усталости материала, составляет порядка 105…108 циклов, что и предопределяет длительность экспериментов.
В значительной степени этого недостатка лишен известный способ испытания полимерных материалов на износостойость, в соответствии с которым в качестве контробразца используется металлическая сетка [С.Б. Ратнер, "О роли усталостных процессов при истирании (износе) полимерных материалов", Докл. АН СССР, 150:4 (1963), 848-851].
Система «тупых выступов», образованных ячейками сетки, позволяет существенно сократить время испытаний, но практика показала, что сетка достаточно быстро забиватеся продуктами изнашивания, что влияет на точность оценки износостойкости исследуемых материалов.
Известны также конструкции узлов трения для испытаний эластомеров на фрикционную усталость, в которых контробразцы выполнены в виде тел вращения с регулярными макропрофилями рабочей поверхности, представляющим собой закругленные выступы. Конструктивно узлы трения могут быть выполнены как по схеме «вал-втулка», так и по схеме торцевого трения [И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов «Основы расчетов на трение и износ», М. Машиностроение 1977, 525 с]. В первом случае такие выступы создаются навивкой калиброванной проволоки на гладкий вал, во втором случае - на торце диска выполняется однозаходная торцевая спираль, образованная трапецевидным выступом с закругленной вершиной. (принято за прототип).
Общим недостатком этих оригинальных технических решений является тот факт, что частота циклов передеформирования (f) оказывается непосредственно равной угловой скорости вращения (n), хотя это не всегда оправдано. Шероховатость поверхности контробразца в реальном сопряжении имеет не меньшее значение. При моделировании процесса изнашивания эти эксплуатационные параметры играют самостоятельную роль и являются независимыми факторами.
Таким образом, задача состоит в сокращении времени испытательного цикла на фрикционную усталость при наработке требуемой нормативной базы циклов без ущерба для точности и достоверности получаемых результатов.
Технический результат состоит в кратном сокращении времени испытательного цикла при всех прочих равных эксплуатационных параметрах, в частности, скорости скольжения и контактном давлении.
Результат достигается тем, что у контробразца пары трения для испытания эластомеров на фрикционную теплостойкость, выполненного в виде диска, торцевая поверхность которого оснащена индентором с закругленной вершиной, на торце диска выполнена кольцевая канавка, индентеры выполнены в виде жестко закрепленных в ней шаров, при этом длина канавки по ее среднему диаметру, а также профиль ее поперечного сечения выбраны из условия беззазорного сопряжения в ней целого количества упомянутых шаров, образующих на поверхности диска шаровые сегменты, высота которых не больше радиуса их сферы.
Предложение иллюстрируется чертежом, на котором представлен контробразец пары трения, выполненный в виде диска, на одном из торцев которого имеется кольцевая канавка. В канавке вплотную друг к другу уложен комплект шаровых индентеров одного типоразмера (dш), жесткая фиксация которых обеспечивается, в частности, эпоксидным термостойким компаундом. Средний диаметр канавки рассчитан из условия беззазорного сопряжения целого числа шаров (т) выбранного типоразмера в соответствии с выражением
Длина канавки по ее среднему диаметру, необходимая для беззазорного сопряжения т-го количества шариков, определена с учетом ряда граничных условий.
Во-первых, исходя из конструктивных соображений, она должна укладываться на предметном столике применительно к ряду типовых настольных триботестеров, в частности, типа UMT-2, у которого Dстол≤100 мм.
Во-вторых, количество шариков, плотно уложенных в канавке, должно выражаться целым числом в соответствии с выражением (1).
В-третьих, желательно подобрать такую длину, которая позволила бы плотно укладывать в канавке шарики не одного, а разных типоразмеров.
Анализ данных сводной таблицы шариков по ГОСТ 3722-2014 «Шарики для подшипников», в котором их размеры представлены в метрической и в дюймовой системах измерения, позволил определить оптимальную длину канавки, удовлетворяющую вышеуказанным условиям. Она оказалась равной 6-ти дюймам (152,4 мм).
Таким образом на длине канавки LK=6'', что соответствует ее среднему диаметру вплотную друг к другу можно разместить 12 шариков диаметром 1/2'', 24 шарика диаметра 1/4'' или 48 шариков диаметром 1/8''.
Тем самым при использовании многопозиционных индентеров разных типоразмеров автоматически соблюдается постоянство относительной скорости скольжения образцов.
Профиль поперечного сечения канавки имеет призматическую форму, что обеспечивает расположение шаровых индентеров в одной диаметральной плоскости, не превышающей уровень торцевой поверхностьи диска. Из геометрических соображений, при угле развала призмы равном 90° глубина канавки (hk) определяется из соотношения hk≥0,71dш.
В окончательном виде контробразец представляет собой диск, на торцевой поверхности которого имеются полусферические индентеры, расположенные по круговой траектории.
За один оборот такого многопозиционного контробразца каждая точка на дорожке трения исследуемого материала подвергается знакопеременному нагружению (деформации) с частотой, равной количеству индентеров, что позволяет существенно, не меньше, чем на порядок, сократить время испытаний при наработке необходимой базы циклов.
Кроме того, комплект таких многопозиционных индентеров с шариками разных типоразмеров позволяет расширить диапазон варьирования такой важной характеристики, как относительное внедрение (h/R) и использовать его как параметр (наряду с давлением (Р) и угловой скоростью вращения (n)) при моделировании процессов фрикционной усталости эластомеров.
Claims (1)
- Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость, выполненный в виде диска, торцевая поверхность которого оснащена индентером с закругленной вершиной, отличающийся тем, что на торцевой поверхности диска выполнена кольцевая канавка, индентер выполнен в виде жестко закрепленных в ней шаров, причем длина канавки по ее среднему диаметру, а также профиль ее поперечного сечения выбраны из условия беззазорного сопряжения в ней целого количества упомянутых шаров, образующих на поверхности диска шаровые сегменты, высотой не больше радиуса их сферы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122990U RU183442U1 (ru) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122990U RU183442U1 (ru) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU183442U1 true RU183442U1 (ru) | 2018-09-24 |
Family
ID=63671416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018122990U RU183442U1 (ru) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU183442U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU69309A1 (ru) * | 1946-10-24 | 1946-11-30 | Б.В. Груздев | Устройство дл испытани металлов на сопротивление износу в подшипниках |
SU1573392A1 (ru) * | 1988-08-11 | 1990-06-23 | Киевское высшее военное авиационное инженерное училище | Способ испытани материалов на усталость при изгибе |
EP1607733A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Rolling ball tribometer |
RU2526223C2 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов |
-
2018
- 2018-06-25 RU RU2018122990U patent/RU183442U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU69309A1 (ru) * | 1946-10-24 | 1946-11-30 | Б.В. Груздев | Устройство дл испытани металлов на сопротивление износу в подшипниках |
SU1573392A1 (ru) * | 1988-08-11 | 1990-06-23 | Киевское высшее военное авиационное инженерное училище | Способ испытани материалов на усталость при изгибе |
EP1607733A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Rolling ball tribometer |
RU2526223C2 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Способ оценки износостойкости полимерных композиционных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nuri et al. | The normal approach between rough flat surfaces in contact | |
Yu et al. | A new stress-based fatigue life model for ball bearings | |
CN109563935A (zh) | 滑动部件 | |
RU183442U1 (ru) | Контробразец пары трения для испытания эластомеров на фрикционную усталость | |
CN107727396A (zh) | 轴承试验设备 | |
Asaduzzaman Chowdhury et al. | The effect of relative humidity and roughness on the friction coefficient under horizontal vibration | |
CN111024524B (zh) | 一种路基弹性模量的测定系统及测定方法 | |
US8689457B2 (en) | Method and device for measuring the protrusion of bearing shells | |
US2468875A (en) | Radial clearance gauge | |
Chowdhury et al. | The influence of natural frequency of the experimental set-up on the friction coefficient of copper | |
KR101288968B1 (ko) | 외경측정장치 및 외경측정방법 | |
Baryshnikova et al. | The study of the mechanical properties of the coatings | |
JP2019174270A (ja) | 弾塑性材料の変形抵抗測定方法 | |
Zhang et al. | Experimental study of normal contact force between a rolling pneumatic tyre and a single asperity | |
JP4986552B2 (ja) | ねじ状ドラム円錐形状部傾斜角度測定方法 | |
RU2706106C1 (ru) | Способ определения ресурса стальных изделий | |
Murray | ASTM G99 Tip’s Perspective Continuous Wear Contact | |
RU2677110C1 (ru) | Способ определения коэффициента трения скольжения | |
SU1193437A1 (ru) | Мера осевого биени колец подшипников качени | |
Muhandes et al. | A slurry-pot abrasive wear test device for several composite materials | |
SU947703A1 (ru) | Способ определени глубины повреждени тел трени | |
US2450003A (en) | Rotating band tester | |
SU970186A1 (ru) | Способ определени в зкости разрушени конструкционного материала | |
Klaffke | Towards a tribological reference test–fretting test? | |
Chowdhury et al. | The Influence of Natural Frequency of the Experimental Set-up on the Friction Coefficient of Stainless Steel-304 |