RU2073847C1

RU2073847C1 - Friction unit for friction and wearing test of materials

Info

Publication number: RU2073847C1
Application number: RU93041147A
Authority: RU
Inventors: Олег Вениаминович Сутягин; Эдуард Алексеевич Деменков; Ольга Олеговна Туманова; Владимир Митрофанович Ярош
Original assignee: Олег Вениаминович Сутягин; Эдуард Алексеевич Деменков; Ольга Олеговна Туманова; Владимир Митрофанович Ярош
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1997-02-20

Abstract

FIELD: testing engineering. SUBSTANCE: friction unit has specimen 2 that is set in motion by a rotation drive, counter-specimens 3 and 4 set in spherical holders 5 and 6 that can be self adjusted in the grooves on unit housing, and counter-specimen 7 received in race 8. The race is also a means for measuring moments of friction and wear and can move forward perpendicular to the axis of rotation of specimens under the action of the load applied by spring 13. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике испытания на трение и износ материалов с покрытием, применительно к сопряжению типа вал втулка. The present invention relates to a technique for testing the friction and wear of coated materials, as applied to coupling type shaft sleeve.

Для прогнозирования надежности и долговечности испытуемого сопряжения, а также для определения оптимальных параметров узла трения на стадии проектирования необходимо иметь точную и объективную информацию в данной области техники. To predict the reliability and durability of the tested pairing, as well as to determine the optimal parameters of the friction unit at the design stage, it is necessary to have accurate and objective information in this technical field.

Известно устройство для испытаний на трение и износ (а.с. N 1216710, кл. G 01 N 3/56, 1986 г.), содержащее основание, установленный на нем вал для крепления на нем образца, два рычага, размещенные один параллельно другому, по обе стороны от вала и взаимодействующие с контробразцами, узел нагружения и узел измерения момента трения. Недостатками данного устройства являются схема измерения момента трения, вызывающая появление изгибающего момента в сопряжении, что сказывается на точности результатов эксперимента, и невозможность измерения износа в процессе испытания. A device for testing friction and wear (A.S. N 1216710, class G 01 N 3/56, 1986), containing a base, a shaft mounted on it for mounting a sample on it, two levers placed one parallel to the other , on both sides of the shaft and interacting with counterbores, a loading unit and a unit for measuring the moment of friction. The disadvantages of this device are the scheme for measuring the moment of friction, which causes the appearance of a bending moment in the pair, which affects the accuracy of the results of the experiment, and the inability to measure wear during the test.

Известно устройство для испытания на трение и изнашивание сопряжений типа вал втулка (а.с. N 1698698 А 1, кл. G 01 N 3/56, 1989 г.) содержащее станину, предназначенную для установки на ней с помощью двух опор испытуемого сопряжения вал втулка, обойму, предназначенную для размещения в ней втулки испытуемого сопряжения, узел нагружения, выполненный в виде силового механизма и самоустанавливающегося промежуточного элемента, привод возвратно-поступательного перемещения вала, узел измерения момента трения, выполненный в виде консольно закрепленной на станине тензобалки, взаимодействующей с консольно закрепленным на обойме упором, узел измерения износа. A device for testing friction and wear of couplings of the type shaft sleeve (A.S. N 1698698 A 1, class G 01 N 3/56, 1989) containing a frame, designed to be installed on it using two supports of the tested pairing shaft a sleeve, a clip designed to accommodate the test interface bushings in it, a loading unit made in the form of a power mechanism and a self-installing intermediate element, a shaft reciprocating drive, a friction moment measuring unit made in the form of a console mounted on one ine tenzobalki interacting with a cantilever fixed to a cage abutment wear measurement unit.

Недостатком данного устройства является наличие дополнительного трения между промежуточным элементом устройства нагружения, выполненным в виде самоустанавливающегося двухрядного подшипника качения, и обоймой крепления втулок испытуемого сопряжения, величина которого может быть сравнима с величиной трения в сопряжении вал втулка, что приводит к искажению результатов испытаний. Дополнительные погрешности в измерении момента трения и износа вносит использование опор для установки испытываемого сопряжения в виде подшипников качения, перекос которых приводит к неравномерному распределению нагрузки в сопряжении и повышенному износу. The disadvantage of this device is the presence of additional friction between the intermediate element of the loading device, made in the form of a self-aligning double-row rolling bearing, and the clip of the bushings of the tested coupling, the value of which can be comparable with the friction in the coupling of the shaft sleeve, which leads to distortion of the test results. Additional errors in measuring the moment of friction and wear are introduced by the use of supports for installing the tested interface in the form of rolling bearings, the skew of which leads to an uneven load distribution in the interface and increased wear.

В основу настоящего изобретения была положена задача повышения точности и долговечности результатов испытаний. The present invention was based on the task of increasing the accuracy and durability of test results.

Это достигается тем, что концевые держатели контробразцов выполнены в виде сферических шарниров, самоустанавливающихся в пазах корпуса и имеющих фиксаторы для предотвращения их проворота от крутящего момента привода, центральный контробразец установлен в обойме, на которой жестко закреплены шток, одним концом перпендикулярно ее продольной оси, и траверса, несущая соосный штоку упор, взаимодействующей с консольно установленной на корпусе модуля тензобалкой измерения износа, причем шток имеет возможность возвратно-поступательного перемещения относительно вертикальной оси корпуса, задаваемого перемещением гайки, установленной на нем и подпружиненной относительно упорной крышки, а средство измерения момента трения включает упор, установленный на верхнем конце штока и взаимодействующий с тензобалкой измерения момента трения, размещенной на корпусе испытательного устройства. This is achieved by the fact that the end holders of the counter samples are made in the form of spherical hinges that are self-mounted in the grooves of the housing and have clamps to prevent them from turning from the drive torque, the central counter sample is mounted in a holder on which the rod is rigidly fixed, with one end perpendicular to its longitudinal axis, and a traverse bearing an emphasis coaxial to the rod, interacting with a strain gauge measuring wear, cantileverly mounted on the module body, the rod having the possibility of reciprocating room relative to the vertical axis of the housing, defined by the movement of the nut mounted on it and spring-loaded relative to the thrust cover, and the friction moment measuring device includes an emphasis mounted on the upper end of the rod and interacting with the friction moment measuring beam placed on the housing of the test device.

Такое выполнение предлагаемого устройства для испытания материалов с покрытием на трение и износ, согласно изобретению, обеспечивает высокую достоверность и точность результатов испытаний за счет устранения перекосов и дополнительного трения, вносимого элементами узла испытания. Выполнение концевых держателей контробразцов в виде сферических шарниров, которые самоустанавливаются в пазах корпуса, позволяет компенсировать несоосность и перекос элементов конструкции узла. Предлагаемое средство нагружения позволяет исключить погрешности от дополнительного трения между элементами узла. Кроме того, разработанная конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузки в сопряжении, что весьма важно при испытаниях антифрикционных покрытий. This embodiment of the proposed device for testing materials with a coating for friction and wear, according to the invention, provides high reliability and accuracy of the test results by eliminating distortions and additional friction introduced by the elements of the test unit. The execution of the end holders of counter samples in the form of spherical hinges, which are self-mounted in the grooves of the housing, allows you to compensate for misalignment and skew of the structural elements of the node. The proposed means of loading allows you to exclude errors from additional friction between the elements of the node. In addition, the developed design provides uniform load distribution in the interface, which is very important when testing anti-friction coatings.

Наиболее эффективно применение узла трения в качестве автономного модуля многопозиционного испытательного устройства. Замкнутая силовая схема узла трения позволяет производить переналадку отдельного узла в отрыве от испытательного устройства, не прерывая эксперимент, что дает возможность значительно сократить время испытаний. The most effective use of the friction unit as an autonomous module of a multi-position test device. The closed power circuit of the friction unit allows the readjustment of an individual unit in isolation from the test device without interrupting the experiment, which makes it possible to significantly reduce the test time.

Далее изобретение поясняется предлагаемым чертежом, на котором представлен узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием фиг.1, вид. А фиг.2. Further, the invention is illustrated by the proposed drawing, which shows the friction unit for testing for friction and wear of coated materials of figure 1, view. And figure 2.

Узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием сопряжений типа вал втулка согласно изобретению содержит корпус 1, образец, выполненный в виде вала 2 с буртиком, имеющим пазы для передачи крутящего момента от привода испытательного устройства, контробразцы втулки 3 и 4, шарнирно закрепленные в корпусе 1 с помощью сферических держателей 5 и 6, контробразец втулку 7, жестко зафиксированную в подвижной обойме 8, фиксаторы 9 и 10 держателей 5 и 6. Средство нагружения включает в себя шток 11, жестко закрепленный одним концом на обойме 8 перпендикулярно ее продольной оси, упорную крышку 12, установленную на корпусе 1, пружину 13, одетую на шток 11 и зафиксированную между крышкой 12 и гайкой 14, регулирующей сжатие пружины 13. Гайка 14 перемещается по штоку 11 вдоль шкалы 15. Средство измерения момента трения представляет собой упор 16, установленный консольно на конце штока 11, взаимодействующий с тензобалкой, установленной на корпусе испытательного устройства и регистрирующей аппаратурой (не показано). Средство измерения износа содержит траверсу П-образной формы 17, жестко закрепленную на обойме 8 и несущую упор 18, установленный соосно со штоком 11, регулируемый гайкой 19, контактирующий с тензобалкой 20, установленной консольно на корпусе 1 узла трения. The friction assembly for friction and wear testing of materials with mating of the shaft-sleeve type according to the invention comprises a housing 1, a sample made in the form of a shaft 2 with a shoulder having grooves for transmitting torque from the drive of the test device, counterbores of the bushings 3 and 4, hinged in the housing 1 with the help of spherical holders 5 and 6, a counter-sample sleeve 7, rigidly fixed in a movable holder 8, latches 9 and 10 of the holders 5 and 6. The loading means includes a rod 11, rigidly fixed at one end to the holder 8 perpendicular to its longitudinal axis, a thrust cover 12 mounted on the housing 1, a spring 13, mounted on the rod 11 and fixed between the cover 12 and the nut 14, which regulates the compression of the spring 13. The nut 14 moves along the rod 11 along the scale 15. The means of measuring the friction moment represents an emphasis 16 mounted cantilever at the end of the rod 11, interacting with a strain gauge mounted on the housing of the test device and recording equipment (not shown). The wear measurement tool comprises a U-shaped traverse 17, rigidly fixed to a cage 8 and bearing a stop 18, mounted coaxially with the rod 11, adjustable by a nut 19, in contact with the strain gauge 20 mounted cantilever on the housing 1 of the friction unit.

Первоначально устанавливают втулки 3 и 4 в сферические держатели 5 и 6, а втулку 7 в подвижную обойму 8, совмещают оси вращения втулок 3,4,7 и устанавливают вал 2 в рабочую зону. Нагрузку прикладывают тарированным перемещением гайки 14 вдоль шкалы 15 и сжатием пружины 13, при этом обойма 8, втулка 7 и вал 2 перемещаются относительно вертикальной оси корпуса 1 узла трения до тех пор, пока нагрузка, создаваемая пружиной 13 в сопряжении вал 2
контробразец 7, уравновесится реакциями в сопряжениях вал 2 контробразцы 3 и 4, для этого сумма длин втулок 3 и 4 равна длине втулки 7. Возможные перекосы элементов узла и неравномерность распределения нагрузки компенсируется самоустановкой сферических держателей контробразцов 5 и 6, при этом фиксаторы 9 и 10 удерживают держатели от провода относительно корпуса за счет крутящего момента привода.Initially, sleeves 3 and 4 are installed in spherical holders 5 and 6, and sleeve 7 in a movable holder 8, the axes of rotation of the sleeves 3,4,7 are combined and the shaft 2 is installed in the working area. The load is applied by calibrated movement of the nut 14 along the scale 15 and compression of the spring 13, while the cage 8, the sleeve 7 and the shaft 2 are moved relative to the vertical axis of the housing 1 of the friction unit until the load created by the spring 13 in the coupling shaft 2
counter sample 7, counterbalance reactions in the mating shaft 2 counter samples 3 and 4, for this the sum of the lengths of the sleeves 3 and 4 is equal to the length of the sleeve 7. Possible distortions of the node elements and uneven load distribution is compensated by the self-installation of spherical holders of counter samples 5 and 6, while the latches 9 and 10 the holders are held from the wire relative to the housing due to the drive torque.

Узел трения устанавливают в корпус испытательного устройства, совмещая упор 16 с тензобалкой измерения момента трения, а вал 2 с муфтой привода вращения. The friction unit is installed in the housing of the test device, combining the stop 16 with the friction beam measuring beam, and the shaft 2 with the rotation drive coupling.

В процессе испытаний имеется износ менее износостойкого материала, в результате зазоры в зоне трения увеличиваются и обойма 8 под действием нагрузки перемещается и через траверсу 17 и упор 18 давит на тензобалку 20, консольно закрепленную на корпусе 1 узла трения, сигналы с которой передаются на регистрирующую аппаратуру, показывая величину линейного износа. During the tests, there is wear of less wear-resistant material, as a result, the gaps in the friction zone increase and the yoke 8 moves under the load and, through the yoke 17 and the stop 18, presses on the strain gauge 20, cantilevered on the housing 1 of the friction unit, the signals from which are transmitted to the recording equipment showing the amount of linear wear.

Предполагается применение предлагаемого узла трения в научно-исследовательских лабораториях при проведении испытаний на трение и износ материалов с покрытиями из антифрикционных материалов. It is supposed to use the proposed friction unit in research laboratories when conducting tests for friction and wear of materials coated with antifriction materials.

Claims

Friction unit for testing friction and wear of materials with mating coatings of the shaft-sleeve type, comprising a housing with coaxial holes for installing shaft ends therein, mounted with a sleeve with a sleeve perpendicular to the shaft covering the middle part of the shaft, a loading means, a moment measuring tool friction and wear, including a cantilever beam mounted on the casing in contact with the stop and a shaft rotation drive, characterized in that it is equipped with a stop cover mounted on the casing with an opening a hole, two locks to prevent turning of the sample holder against torque, rigidly fixed by one end on a cage perpendicular to its longitudinal axis by a rod connected with a means of loading with a traverse, a nut and two holders for shaft ends, each of which is made in the form of a self-aligning spherical hinge and located in the corresponding hole in the housing, the middle part of the rod is placed in the hole of the thrust cover, the nut is installed on its free end and spring-loaded relative to its pack polar caps, retainers prevent cranking holders kontrobraztsov torque mounted in the housing assembly and the fence fixed to the cross member coaxially with the rod.