RU195420U1

RU195420U1 - Device for determining the coefficient of friction of lubricants

Info

Publication number: RU195420U1
Application number: RU2019137507U
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Скакун; Эрвин Джеватович Умеров
Original assignee: Владимир Владимирович Скакун; Эрвин Джеватович Умеров
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-01-28

Abstract

Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов.Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования коэффициента трения различных по составу смазочных материалов.Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов содержит неподвижный вал, фторопластовые втулки, направляющую втулку, коническую втулку (контртело), коническую направляющую втулку, индентор, упорное кольцо, фиксирующие винты, упорный подшипник, втулку для передачи крутящего момента, отверстия для фиксации рычага, прижимные винты, основание, направляющие шпильки, винты для фиксации направляющей втулки, винты, контролирующие усилие контакта металлических пар, стол, шкив, рукоятку, приводной трос, динамометр часового типа и рычаг.Техническим результатом полезной модели является универсальность замены испытуемых образцов и повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.A device for determining the coefficient of friction of lubricants. A useful model relates to the field of mechanical engineering, namely, methods for studying the coefficient of friction of lubricants of various compositions. A device for determining the coefficient of friction of lubricants contains a fixed shaft, fluoroplastic bushings, a guide sleeve, a conical sleeve (counterbody) , tapered guide bush, indenter, thrust ring, retaining screws, thrust bearing, bushing for transmitting torque, holes for fixing lever positions, clamping screws, base, guide pins, screws for fixing the guide sleeve, screws that control the contact force of metal pairs, table, pulley, handle, drive cable, clock type dynamometer and lever. The technical result of the utility model is the universality of the replacement of test samples and improving the accuracy of determining the coefficient of friction of lubricants. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования коэффициента трения различных по составу смазочных материалов.The utility model relates to the field of engineering, namely to methods for studying the coefficient of friction of various lubricants in composition.

Известно устройство для испытания трущихся материалов и масел (А.с. СССР № 983522, МПК G01N 19/02. Устройство для испытания трущихся материалов и масел. Бюл. №47, 1982 г. Аналог), содержащее станину, установленные на ней держатели образца и контробразца, узлы измерения момента трения и нагружения образцов и привод вращения образцов, плиту, установленную перпендикулярно к станине с возможностью перемещения вдоль нее, три платформы, из которых средняя закреплена на плите шарнирно, а две другие установлены под углом 45° к средней, которые расположены на платформах и взаимодействующие с держателями контробразцов, направляющие и поджимные ролики, установленные на плите с возможностью поворота в плоскости держателей, передаточные звенья, взаимодействующие через подшипники качения соответственно с держателями контробразцов и узлами нагружения, а последние снабжены штоками, имеющими две степени свободы (механизмы для передачи нагрузки на контробразцы).A device for testing rubbing materials and oils (AS USSR No. 983522, IPC G01N 19/02. A device for testing rubbing materials and oils. Bull. No. 47, 1982 Analog) containing a frame, sample holders mounted on it and counter-sample, units for measuring the moment of friction and loading of samples and a drive for rotating the samples, a plate mounted perpendicular to the bed with the ability to move along it, three platforms, of which the middle is pivotally mounted on the plate, and the other two are installed at an angle of 45 ° to the middle, which located on pl atforms and interacting with counter sample holders, guide and pinch rollers mounted on the plate with the possibility of rotation in the plane of the holders, transmission links interacting with counter bearings and loading units, respectively, and the latter are equipped with rods having two degrees of freedom (mechanisms for transferring loads on counter samples).

Основной недостаток известного устройства заключается в сложной и точной установке передаточных звеньев под прямым углом к направляющим, что приводит к большим погрешностям полученных результатов при испытаниях.The main disadvantage of the known device is the complex and accurate installation of the transmission links at right angles to the guides, which leads to large errors in the results obtained during testing.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для испытания материалов на трение и износ в условиях космоса, содержащий узел трения «диск-индентор», который представляет собой диск с двумя поверхностями трения и по которым скользят два полусферических индентора (см. Журнал «Трение и износ», т.24, №6, 2003 г., с.626-635). При этом диск жестко закреплен на приводном валу, а инденторы - на специальных рычагах. Нагрузка на инденторы осуществляется с помощью тарированной пружины.The closest in technical essence is a device for testing materials for friction and wear in space, containing a friction unit "disk-indenter", which is a disk with two friction surfaces and on which two hemispherical indenters slide (see the journal "Friction and wear ", T.24, No. 6, 2003, s. 626-635). In this case, the disk is rigidly fixed to the drive shaft, and indenters - on special levers. The load on the indenters is carried out using a calibrated spring.

Все узлы трения приводятся во вращение с помощью выходного вала привода через зубчатые колеса. Момент трения в паре «диск-индентор» измеряется упругой тензометрической балкой. Электрические сигналы поступают на два тензометрических преобразователя, с которых они передаются на регистрирующий прибор.All friction units are driven by the output shaft of the drive through gears. The moment of friction in a pair of "disk-indenter" is measured by an elastic tensometric beam. Electrical signals are fed to two strain gauge transducers, from which they are transmitted to a recording device.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная использованием большого количества элементов, сложностью его использования из-за постоянной тарировки нагружающих пружин, влияющие на погрешность измерения, а также невысокие скорости скольжения и удельные давления в контакте индентора и диска.The disadvantages of the known device are the design complexity due to the use of a large number of elements, the complexity of its use due to the constant calibration of the loading springs, affecting the measurement error, as well as low sliding speeds and specific pressures in the contact of the indenter and the disk.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов (патент на полезную модель РФ №192398 МПК G01N 19/02, опубл. 16.09.2019. Бюл. №26. Прототип), содержащее основание для установки устройства, неподвижный вал с индетором, втулку с коническим отверстием (конртело), втулку из фторопласта, нагружающих (фиксирующих) винтов, упорное кольцо, упорный подшипник, и втулки для передачи крутящего момента.The closest in technical essence is a device for determining the coefficient of friction of lubricants (patent for utility model of the Russian Federation No. 192398 IPC G01N 19/02, publ. 09/16/2019. Bull. No. 26. Prototype), containing the base for installing the device, a fixed shaft with an indexer, a sleeve with a tapered bore (countertel), a sleeve made of fluoroplastic, loading (fixing) screws, a thrust ring, a thrust bearing, and bushings for transmitting torque.

Принцип работы устройства заключается в следующем: индентор закрепляют в отверстии неподвижного вала устройства и устанавливают втулку с коническим отверстием. При помощи нагружающих (фиксирующих) винтов создается давление на контактную пару и контролируется динамометрическим ключом, затем рычаг устанавливается на втулку зацепление которого осуществляется при помощи отверстий расположенных на внешней части, при этом на противоположной стороне рычага закрепляется приводной трос с динамометром. Изменение положения угла рычага осуществляется при помощи шкива и рукоятки, при этом система находится в нагруженном состоянии. При вращении устройства в положение измерения, возникающий при вращении индентора момент трения передается посредством рычага на измерительное устройство, по показаниям которого осуществляется определение коэффициента трения.The principle of operation of the device is as follows: the indenter is fixed in the hole of the stationary shaft of the device and install a sleeve with a conical hole. Using loading (fixing) screws, pressure is created on the contact pair and controlled by a torque wrench, then the lever is mounted on the sleeve, the engagement of which is carried out using holes located on the outer part, while a drive cable with a dynamometer is fixed on the opposite side of the lever. Changing the position of the angle of the lever is carried out using a pulley and a handle, while the system is in a loaded state. When the device is rotated to the measuring position, the frictional moment arising from the indenter rotation is transmitted via the lever to the measuring device, which is used to determine the coefficient of friction.

Недостатками известного устройства являются малая универсальность замены изношенной конической втулки (контртело) на новую, связанная со сложностью ее изготовления, а так же получения отверстий для фиксации и отверстий для направляющих шпилек, приводящее к дополнительным материальным затратам и времени изготовления.The disadvantages of the known device are the small versatility of replacing a worn conical sleeve (counterbody) with a new one, due to the complexity of its manufacture, as well as obtaining holes for fixing and holes for guide pins, resulting in additional material costs and manufacturing time.

Техническим результатом полезной модели является универсальность замены испытуемых образцов и повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов.The technical result of the utility model is the versatility of replacing test samples and improving the accuracy of determining the coefficient of friction of lubricants.

Это достигается тем, что заявляемое устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее основание для установки устройства, неподвижный вал с индетором, винты для фиксации направляющей втулки, винты контролирующие усилие контакта металлических пар, упорное кольцо, упорный подшипник, втулки из фторопласта, направляющую втулку, коническую втулку (контртело), коническую направляющую втулку и втулки для передачи крутящего момента, при этом коническая втулка (контртело) изготовлена отдельно от направляющей втулки и конической направляющей втулки, что упрощает замену испытуемых образцов для расширения технических возможностей устройства.This is achieved by the fact that the inventive device for determining the coefficient of friction of lubricants, containing a base for mounting the device, a fixed shaft with an indexer, screws for fixing the guide sleeve, screws controlling the contact force of metal pairs, a thrust ring, a thrust bearing, PTFE bushings, a guide sleeve , conical sleeve (counterbody), conical guide sleeve and sleeves for transmitting torque, wherein the conical sleeve (counterbody) is made separately from the guide sleeve and conical guide sleeve, which simplifies the replacement of test samples to expand the technical capabilities of the device.

Для надежного сцепления с конической направляющей втулкой угол наклона образующей внешнего конуса конической втулки (контртело) равен углу наклона образующей конуса Морзе.For reliable adhesion with the conical guide sleeve, the angle of inclination of the generatrix of the outer cone of the conical sleeve (counterbody) is equal to the angle of inclination of the generatrix of the Morse cone.

Упорное кольцо изготовлено с дополнительным кожухом, служащий для защиты упорного подшипника от попадания продуктов износа контактирующих пар.The thrust ring is made with an additional casing, which serves to protect the thrust bearing from ingress of wear products of the contacting pairs.

Отличием данного технического решения от прототипа является тот факт, что коническая втулка (контртело) изготовлена отдельно от направляющей втулки и конической направляющей втулки, что упрощает замену испытуемых образцов для расширения технических возможностей устройства с наименьшими материальными затратами. При этом упорное кольцо изготовлено с дополнительным кожухом для защиты упорного подшипника от попадания продуктов износа контактирующих пар. С целью снижения коэффициента трения между втулкой для передачи крутящего момента и неподвижным валом дополнительно установлена фторопластовая втулка.The difference between this technical solution and the prototype is the fact that the conical sleeve (counterbody) is made separately from the guide sleeve and the conical guide sleeve, which simplifies the replacement of test samples to expand the technical capabilities of the device with the lowest material cost. In this case, the thrust ring is made with an additional casing to protect the thrust bearing from ingress of wear products of the contacting pairs. In order to reduce the coefficient of friction between the sleeve for transmitting torque and the fixed shaft, an additional fluoroplastic sleeve is installed.

Полезная модель представлена на чертежах:The utility model is presented in the drawings:

фиг. 1 - конструктивная схема устройства для определения коэффициента трения смазочных материалов в осевом сечении.FIG. 1 is a structural diagram of a device for determining the coefficient of friction of lubricants in an axial section.

фиг. 2 - вид сбоку устройства для определения коэффициента трения смазочных материалов.FIG. 2 is a side view of a device for determining the coefficient of friction of lubricants.

Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов содержит неподвижный вал 1, фторопластовые втулки 2, 14, направляющую втулку 3, коническую втулку (контртело) 4, коническую направляющую втулку 5, индентор 6, упорное кольцо 7, фиксирующие винты 8, упорный подшипник 9, втулку для передачи крутящего момента 10, отверстия для фиксации рычага 11, прижимные винты 12, основание 13, направляющие шпильки 15, винты для фиксации направляющей втулки 16, винты 17 контролирующие усилие контакта металлических пар (4 и 5), стол 18, шкив 19, рукоятку 20, приводной трос 21, динамометр часового типа 22 и рычаг 23.A device for determining the coefficient of friction of lubricants contains a fixed shaft 1, fluoropolymer bushings 2, 14, a guide sleeve 3, a tapered sleeve (counterbody) 4, a tapered guide sleeve 5, an indenter 6, a thrust ring 7, fixing screws 8, a thrust bearing 9, a bush for transmitting torque 10, holes for fixing the lever 11, clamping screws 12, base 13, guide pins 15, screws for fixing the guide sleeve 16, screws 17 controlling the contact force of metal pairs (4 and 5), table 18, pulley 19, handle 20, priv discharge wire 21, the load cell 22 and the dial 23 the lever.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Коническая втулка (контртело) 4 имеет по наружной и внутренней поверхностям коническую форму. Угол наклона образующей внешнего конуса конической втулки (контртело) 4 равен углу наклона конуса Морзе для надежного сцепления с конической направляющей втулкой 5. Внутренний конус конической втулки (контртело) 4 обеспечивает надежный контакт с индентором 6, который расположен в отверстии неподвижного вала 1 перпендикулярно оси конического отверстия. Для снижения силы трения при эксплуатации устройства, дополнительно установлены фторопластовые втулки 2, 14, а так же для снижения силы трения между втулкой для передачи крутящего момента 10 и упорным кольцом 7, установлен упорный подшипник 9. Необходимое усилие контакта индентора 6 и конической втулки (контртело) 4, обеспечивается при помощи винтов 17 и динамометрического ключа (на фиг. 2 не изображен). Во избежание линейного перемещения втулки 10 в процессе затяжки, на валу установлено стопорное кольцо 7, которое фиксируется винтами 8. Для снижения силы трения между втулкой 10 и упорным кольцом 7 при вращении, на валу дополнительно установлен упорный подшипник 9. Устройство надежно фиксируется на основании 13 при помощи прижимных винтов 12. Для передачи крутящего момента от втулки 10 к конической направляющей втулке 5 с закрепленной конической втулкой (контртелом) 4 и направляющей втулке 3 предусмотрены специальные шпильки 15 и винты 17, которые так же служат как направляющие.The principle of operation of the device is as follows. The conical sleeve (counterbody) 4 has a conical shape on the outer and inner surfaces. The angle of inclination of the generatrix of the outer cone of the conical sleeve (counterbody) 4 is equal to the angle of inclination of the Morse cone for reliable engagement with the conical guide sleeve 5. The inner cone of the conical sleeve (counterbody) 4 provides reliable contact with the indenter 6, which is located in the hole of the fixed shaft 1 perpendicular to the axis of the conical holes. In order to reduce the friction force during operation of the device, fluoroplastic sleeves 2, 14 are additionally installed, as well as to reduce the friction force between the sleeve for transmitting torque 10 and the thrust ring 7, a thrust bearing 9 is installed. The required contact force of the indenter 6 and the conical sleeve (counterbody ) 4, is provided with screws 17 and a torque wrench (not shown in FIG. 2). In order to avoid linear movement of the sleeve 10 during the tightening process, a circlip 7 is mounted on the shaft, which is fixed with screws 8. To reduce friction between the bushing 10 and the stop ring 7 during rotation, an additional thrust bearing is installed on the shaft 9. The device is securely fixed on the base 13 using clamping screws 12. To transmit torque from the sleeve 10 to the conical guide sleeve 5 with a fixed conical sleeve (counterbody) 4 and the guide sleeve 3, special studs 15 and screws 17 are provided, which They also serve as guides.

Вращение втулки для передачи крутящего момента 10 и конической направляющей втулки 5 с направляющей втулкой 3 и конической втулкой (контртело) 4 осуществляется путем изменения угла наклона рычага 23 установленного в отверстие 11 относительно стола 18 при помощи рукоятки 20 и шкива 19, где момент срыва фиксируется при помощи динамометра 22, кинематически связанного со шкивом 19 при помощи приводного троса 21.The rotation of the sleeve for transmitting torque 10 and the conical guide sleeve 5 with the guide sleeve 3 and the conical sleeve (counterbody) 4 is carried out by changing the angle of the lever 23 installed in the hole 11 relative to the table 18 using the handle 20 and the pulley 19, where the stall moment is fixed at the help of the dynamometer 22, kinematically connected with the pulley 19 using the drive cable 21.

Устройство работает следующим образом: индентор закрепляют в отверстии неподвижного вала устройства и устанавливают коническую направляющую втулку, затем коническую втулку (контртело), а также направляющую и фторопластовую втулки. При помощи винтов контролирующих усилие контакта металлических пар создается давление на контактную пару, которое контролируется динамометрическим ключом (на чертеже не изображен). Затем рычаг устанавливается в отверстие, расположенное во втулке для передачи крутящего момента, при этом на противоположной стороне рычага закрепляется динамометр часового типа с приводным тросом. Изменение положения угла рычага осуществляется при помощи рукоятки и шкива, при этом система находится в нагруженном состоянии. При вращении устройства в положение измерения, возникающий при вращении индентора момент трения передается посредством рычага на измерительное устройство, по показаниям которого осуществляется определение коэффициента трения.The device operates as follows: the indenter is fixed in the hole of the stationary shaft of the device and the conical guide sleeve is installed, then the conical sleeve (counterbody), as well as the guide and fluoroplastic bushings. Using screws that control the contact force of metal pairs, pressure is created on the contact pair, which is controlled by a torque wrench (not shown in the drawing). Then the lever is installed in the hole located in the sleeve for transmitting torque, while on the opposite side of the lever is mounted a clock-type dynamometer with a drive cable. Changing the position of the angle of the lever is carried out using the handle and pulley, while the system is in a loaded state. When the device is rotated to the measuring position, the frictional moment arising from the indenter rotation is transmitted via the lever to the measuring device, which is used to determine the coefficient of friction.

Claims

1. A device for determining the coefficient of friction of lubricants, containing a base for installing the device, a fixed shaft with an indexer, screws for fixing the guide sleeve, screws that control the contact force of metal pairs, a thrust ring, a thrust bearing, bushings made of fluoropolymer, a guide sleeve, a tapered sleeve (counterbody), conical guide sleeve and sleeves for transmitting torque, characterized in that the conical sleeve (counterbody) is made separately from the guide sleeve and conical direction vlyayuschey sleeve that simplifies the replacement of the test samples for the expansion of the technical capabilities of the device.

2. The device for determining the coefficient of friction of lubricants according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the generatrix of the outer cone of the conical sleeve (counterbody) is equal to the angle of inclination of the generatrix of the Morse cone for reliable engagement with the conical guide sleeve.

3. A device for determining the coefficient of friction of lubricants according to claim 1, characterized in that the thrust ring is made with an additional casing serving to protect the thrust bearing from the ingress of wear products of the contacting pairs.