RU200036U1 - Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов - Google Patents

Abstract

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 подвижный вал, на котором расположены направляющая втулка, направляющая коническая втулка, контртело в виде конической втулки, направляющая цилиндрическая втулка, индентор, линейные подшипники, направляющие винты при этом на подвижном валу расположено кольцо подачи смазывающей технологической среды (СТС) с установленным в нем соплом для возможности подачи СТС в распыленном состоянии, при этом в подвижном валу выполнен канал для подачи СТС в контактную зону. Для предотвращения от вращения кольца подачи СТС и гильзы предусмотрена пластина, установленная на торце кольца подачи СТС, кинематически связанная с неподвижным основанием. Измерение значений крутящего момента осуществляется при помощи электрического динамометра, кинематически связанного с направляющей втулкой. С целью снижения сил трения на подвижном валу установлены линейные подшипники между направляющей цилиндрической и направляющей втулками.Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов и универсальность замены испытуемых образцов.3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования коэффициента трения различных по составу смазочных материалов.

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).

Основной недостаток известного устройства заключается в сложной и точной установке передаточных звеньев под прямым углом к направляющим, что приводит к большим погрешностям получаемых результатов, при испытаниях.

Известно 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. Аналог). При этом диск жестко закреплен на приводном валу, а инденторы - на специальных рычагах. Нагрузка на инденторы осуществляется с помощью тарированной пружины.

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.

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.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов (патент на полезную модель РФ №195420 МПК G01N 19/02, опубл. 28.01.2020. Бюл. №4. Прототип), 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.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Коническая втулка (контртело) имеет по наружной и внутренней поверхностям коническую форму. Угол наклона образующей внешнего конуса конической втулки (контртело) равен углу наклона конуса Морзе для надежного сцепления с конической направляющей втулкой. Внутренний конус конической втулки (контртело) обеспечивает надежный контакт с индентором, который расположен в отверстии неподвижного вала перпендикулярно оси конического отверстия. Для снижения силы трения при эксплуатации устройства, дополнительно установлены фторопластовые втулки, а так же для снижения силы трения между втулкой для передачи крутящего момента и упорным кольцом, установлен упорный подшипник. Необходимое усилие контакта индентора и конической втулки (контртело), обеспечивается при помощи винтов и динамометрического ключа. Во избежание линейного перемещения втулки в процессе затяжки, на валу установлено стопорное кольцо, которое фиксируется винтами. Для снижения силы трения между втулкой и упорным кольцом при вращении, на валу дополнительно установлен упорный подшипник.

Недостатками известного устройства является отсутствие элементов, которые позволяют подавать смазочный материал в контактную зону индентора и конической втулки (контртело) в виде аэрозоли или струей под давлением, а также отсутствие приспособления для отбора использованного смазочного материала с целью его повторного применения, приводящее к дополнительным материальным затратам. Применение механических динамометров часового типа может привести к погрешности полученных данных. Возникаемые силы трения в местах контакта подвижной направляющей втулки и втулки для передачи крутящего момента с неподвижным валом, могут привести к дополнительным погрешностям измерения.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов и универсальность замены испытуемых образцов.

Это достигается тем, что заявляемое устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее подвижный вал, на котором расположены направляющая втулка, направляющая коническая втулка, контртело в виде конической втулки, направляющая цилиндрическая втулка, индентор, линейные подшипники, направляющие винты при этом на подвижном валу расположено кольцо подачи смазывающей технологической среды (СТС) с установленным в нем соплом для возможности подачи СТС в распыленном состоянии, при этом в подвижном валу выполнен канал для подачи СТС в контактную зону.

Для предотвращения от вращения кольца подачи СТС и гильзы, предусмотрены пластина, установленная на торце кольца подачи СТС, кинематически связанная с неподвижным основанием.

Измерение значений крутящего момента осуществляется при помощи электрического динамометра, кинематически связанного с направляющей втулкой.

С целью снижения сил трения на подвижном валу установлены линейные подшипники между направляющей цилиндрической и направляющей втулками.

Отличием данного технического решения от прототипа является тот факт, что подача СТС осуществляется через канал, расположенного в подвижном валу, и сопла, герметично установленного в отверстии кольца подачи СТС при помощи резиновых прокладок, где кольцо подачи СТС герметично установлено на подвижном валу при помощи уплотнительных кольцевых прокладок, обеспечивающих бесперебойную подачу СТС в контактную зону при вращении подвижного вала. Для предотвращения попадания СТС в шпиндель токарного станка (на чертеже не указан), предусмотрен винт с потайной головкой и внутренним шестигранником, установленный в отверстии подвижного вала. Для экономного использования СТС и предотвращения от загрязнения оборудования, конструкцией предусмотрено использование специальной гильзы, герметично установленной на направляющей конической втулке и направляющей цилиндрической втулке при помощи уплотнительных прокладок, и установленной трубкой для отбора смазочного материала, при этом, для снижения трения, возникающего в контакте направляющей втулки и направляющей цилиндрической втулки с подвижным валом, на подвижном валу расположены линейные подшипники, установленные в отверстии направляющей втулки и направляющей цилиндрической втулки, зафиксированные при помощи стопорных колец.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для определения коэффициента трения смазочных материалов в осевом сечении.

Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов содержит вращающийся центр 1, подвижный вал 2, стопорные кольца 3, 6, 14, 17, линейные подшипники 4, 16, направляющую втулку 5, контртело в виде конической втулки 7, индентор 8, направляющие винты 9, направляющую коническую втулку 10, упорное кольцо 11, установочные винты 12, упорный подшипник 13, направляющую цилиндрическую втулку 15, пластину 18, фиксирующие винты 19, кольцо подачи СТС 20, уплотнительные кольцевые прокладки 21, кулачки токарного патрона 22, винт с потайной головкой и внутренним шестигранником 23, резиновые прокладки 24, сопло 25, установочные кольца 26, штангу 27, фторопластовые вставки 28, упор 29, основание 30, уплотнительные прокладки 31, трубку для отбора смазочного материала 32, гильзу 33, подшипники качения 34, шпильку 35, фиксирующие кольца 36, державку 37, динамометр 38.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Индентор 12, установленный перпендикулярно оси подвижного вала 2, контактирует с контртелом в виде конической втулки 7, которая установлена в отверстии направляющей конической втулки 10 и зафиксирована при помощи направляющей втулки 5 и направляющих винтов 9, которыми создается нагрузка на контактную пару образованную индентором 8 и контртелом в виде конической втулки 7. В свою очередь направляющие винты 9 установлены в направляющей цилиндрической втулке 15, линейное перемещение которой предотвращает упорный подшипник 13 и упорное кольцо 11, зафиксированное при помощи установочных винтов 12. Для снижения сил трения, на подвижном валу 2 расположены линейные подшипники 4, 16, установленные в отверстии направляющей втулки 5 и направляющей цилиндрической втулки 15, зафиксированные стопорными кольцами 3, 6, 14, 17. Подача СТС осуществляется через каналы, расположенные в подвижном валу 2, в которые она поступает через кольцо подачи СТС 20 и сопла 25, герметично установленного в отверстии кольца подачи СТС 20 при помощи резиновых прокладок 24. В свою очередь кольцо подачи СТС 20 герметично закреплено на подвижном валу 2 при помощи уплотнительных кольцевых прокладок 21, обеспечивающие подачу СТС в контактную зону при вращении подвижного вала 2, в котором закреплен винт с потайной головкой и внутренним шестигранником 23 для предотвращения попадания СТС в шпиндель токарного станка. Для вторичного использования отработанной СТС, конструкция предусматривает наличие специальной гильзы 33, герметично установленной в направляющей конической втулке 10 и направляющей цилиндрической втулке 15 при помощи уплотнительных прокладок 31, через которую отработанная СТС поступает в трубку для отбора смазочного материала 32 для повторного использования.

Вращение подвижного вала 2 осуществляется при помощи токарного станка (на чертеже не указан), имеющего в наличии частотный преобразователь (на чертеже не указан), обеспечивающий регулировку частоты вращения шпинделя (на чертеже не указан) в широком диапазоне. Фиксация подвижного вала 2 осуществляется при помощи кулачков токарного патрона 22 и вращающегося центра 1. Для предотвращения от вращения кольца подачи СТС 20 и гильзы 33, предусмотрена пластина 18, установленная на торце кольца подачи СТС 20 при помощи фиксирующих винтов 19 и лапка (на чертеже позиция отсутствует), расположенная на гильзе 33, на которых, при помощи установочных колец закреплена штанга 27 с фторопластовыми вставками 28, контактирующая с упором 29, установленным в неподвижном основании 30.

При вращении подвижного вала 2, индентор 8 контактирует с контртелом в виде конической втулки 7 в результате чего, на направляющей втулке 5 возникает крутящий момент, передаваемый через расположенную на направляющей втулке 5 лапку (на чертеже позиция отсутствует), с установленной, при помощи фиксирующих колец 36, шпилькой 35 и расположенными в ней подшипниками качения 34, контактирующие с державкой 37, установленной в динамометре 38, при помощи которого и производится регистрация показаний.

Устройство работает следующим образом. Подвижный вал одним концом устанавливается в кулачках токарного патрона, а противоположным концом поджимается вращающимся центром.

Индентор, расположенный перпендикулярно оси подвижного вала, контактирует с контртелом в виде конической втулки, установленной в отверстии направляющей конической втулки, зафиксированная при помощи направляющей втулки и направляющих винтов. Направляющие винты в свою очередь установлены в направляющей цилиндрической втулке, линейное перемещение которой предотвращает упорное кольцо, расположенное на подвижном валу при помощи установочных винтов. Для снижения сил трения при вращении подвижного вала в отверстиях направляющей втулки и направляющей цилиндрической втулки установлены линейные подшипники, зафиксированные при помощи стопорных колец, при этом между торцовой поверхностью направляющей цилиндрической втулки и упорным кольцом установлен упорный подшипник, служащий также для снижения сил трения.

Подача СТС осуществляется через каналы, расположенные в подвижном валу и сопла, герметично установленного при помощи резиновых прокладок в отверстии кольца подачи СТС, где последнее герметично установлено на подвижном валу, при помощи уплотнительных кольцевых прокладок, обеспечивающих бесперебойную подачу СТС в контактную зону при вращении подвижного вала.

Для предотвращения попадания СТС в шпиндель токарного станка (на чертеже не указан), предусмотрен винт с потайной головкой и внутренним шестигранником, установленный в отверстии подвижного вала. Для экономного использования СТС и предотвращения от загрязнения оборудования, конструкцией предусмотрено использование специальной гильзы, герметично установленной на направляющей конической втулке и направляющей цилиндрической втулке при помощи уплотнительных прокладок, и установленной трубкой для отбора смазочного материала.

Конструкцией предусмотрена специальная пластина, установленная на торцевой поверхности кольца подачи СТС при помощи фиксирующих винтов и специальная лапка (на чертеже позиция отсутствует), расположенная на направляющей втулке, к которым прикреплена штанга при помощи установочных колец, с установленными фторопластовыми вставками, контактирующими с упором, зафиксированным в неподвижном основании, что предотвращает вращение кольца подачи СТС и гильзы при вращении подвижного вала.

При вращении подвижного вала, в контактной паре образованной индентором и контртело в виде конической втулки, возникает крутящий момент, который передается на электрический динамометр, которым производится регистрация показаний, через направляющую втулку посредством кинематической связи

Claims (4)

1. Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее подвижный вал, на котором расположены направляющая втулка, направляющая коническая втулка, контртело в виде конической втулки, направляющая цилиндрическая втулка, индентор, линейные подшипники, направляющие винты, отличающееся тем, что на подвижном валу расположено кольцо подачи смазывающей технологической среды (СТС) с установленным в нем соплом для возможности подачи СТС в распыленном состоянии, при этом в подвижном валу выполнен канал для подачи СТС в контактную зону.

2. Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов по п. 1, отличающееся тем, что с целью предотвращения от вращения кольца подачи СТС и гильзы, предусмотрены пластина, установленная на торце кольца подачи СТС, кинематически связанная с неподвижным основанием.

3. Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов по п. 1, отличающееся тем, что измерение значений крутящего момента осуществляется при помощи электрического динамометра, кинематически связанного с направляющей втулкой.

4. Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов по п. 1, отличающееся тем, что с целью снижения сил трения на подвижном валу установлены линейные подшипники между направляющей цилиндрической и направляющей втулками.

Images