RU216096U1

RU216096U1 - DEVICE FOR TESTING POLYMER MATERIALS FOR RESISTANCE TO ABRASIVE WEAR

Info

Publication number: RU216096U1
Application number: RU2022117979U
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Бирюков; Антон Николаевич Принц; Антон Алексеевич Якубовский
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2023-01-17

Abstract

Полезная модель относится к области испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию. Устройство для испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию содержит держатель образца полимерного материала и контртело с абразивной насадкой, установленные в корпусе с возможностью фрикционного контакта абразива с образцом, и привод вращения контртела. Корпус устройства состоит из горизонтального основания и перпендикулярной ему стойки. На горизонтальном основании установлена платформа, в теле которой выполнен канал с возможностью прокачки через него воды для охлаждения системы. Держатель образца полимерного материала жестко закреплен на платформе и исполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, по длине которого выполнен сквозной прямоугольный паз, в котором расположен повторяющий форму паза и фиксируемый в нем стопорными винтами вкладыш, на поверхности которого закреплен испытуемый образец. На вертикальной стойке корпуса с возможностью передвижения по ней вверх и вниз установлен привод вращения, ось вращения вала которого направлена в центр испытуемого образца. С приводом вращения одним торцем кинематически соединена стальная цилиндрическая оправка, на другом, обращенном к образцу, торце которой закреплена абразивная насадка в виде тонкопленочного плоского кольца из наждачной бумаги. Обеспечивается простота конструкции, что позволяет проводить экспресс-анализ образцов в лабораторных и производственных условиях. 2 ил.

The utility model relates to the field of testing polymeric materials for resistance to abrasive wear. A device for testing polymeric materials for resistance to abrasive wear contains a holder of a sample of a polymeric material and a counterbody with an abrasive nozzle installed in a housing with the possibility of frictional contact between the abrasive and the sample, and a counterbody rotation drive. The body of the device consists of a horizontal base and a stand perpendicular to it. A platform is installed on a horizontal base, in the body of which a channel is made with the possibility of pumping water through it to cool the system. The polymer material sample holder is rigidly fixed on the platform and is made in the form of a rectangular parallelepiped, along the length of which a through rectangular groove is made, in which there is an insert repeating the shape of the groove and fixed in it with locking screws, on the surface of which the test sample is fixed. A rotation drive is installed on the vertical rack of the housing with the possibility of moving up and down, the axis of rotation of the shaft of which is directed to the center of the test sample. A steel cylindrical mandrel is kinematically connected to the rotation drive at one end, on the other end facing the sample, the end of which is fixed with an abrasive nozzle in the form of a thin-film flat ring made of sandpaper. The simplicity of the design is ensured, which allows for express analysis of samples in laboratory and production conditions. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию.The utility model relates to the field of testing polymeric materials for resistance to abrasive wear.

Известно устройство для испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию, содержащее держатель образца полимерного материала и контртело с абразивной насадкой, установленные в корпусе с возможностью фрикционного контакта абразива с образцом, и привод вращения контртела (Полимеры в узлах трения машин и приборов; Справочник / А.В. Чичинадзе, А.Л. Левин, М.М. Бородулин, Е.В. Зиновьев; под общ. ред. А.В. Чичинадзе - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1988, стр. 222).A device for testing polymeric materials for resistance to abrasive wear is known, containing a sample holder of a polymeric material and a counterbody with an abrasive nozzle installed in a housing with the possibility of frictional contact of the abrasive with the sample, and a counterbody rotation drive (Polymers in friction units of machines and devices; Reference book / A V. Chichinadze, A. L. Levin, M. M. Borodulin, E. V. Zinoviev, under the general editorship of A. V. Chichinadze - 2nd ed., revised and additional - M.: Mashinostroenie , 1988, p. 222).

Установка содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с контртелом к которому прижимается образец, который закреплен в образцедержателе. Износ образца определяется путем его взвешивания до и после испытаний.The installation contains a table with a rigid base, an electric motor, a fixed headstock, in which a drive shaft is placed in a bearing support, one end of which is connected to the electric motor through a coupling, and the other end is connected to the counterbody against which the sample is pressed, which is fixed in the sample holder. Sample wear is determined by weighing it before and after testing.

Устройство позволяет имитировать условия изнашивания деталей машин.The device allows you to simulate the wear conditions of machine parts.

Недостаток этого устройства в сложности его эксплуатации, обусловленной необходимостью его настройки для исследований износостойкости различных полимерных материалов.The disadvantage of this device is the complexity of its operation, due to the need to configure it to study the wear resistance of various polymeric materials.

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в упрощении его конструкции и, соответственно, сложности подготовки к проведению испытаний.The task to be solved by the claimed device is to simplify its design and, accordingly, the complexity of preparing for testing.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию, содержащем держатель образца полимерного материала и контртело с абразивной насадкой, установленные в корпусе с возможностью фрикционного контакта абразива с образцом, и привод вращения контртела, что корпус устройства состоит из горизонтального основания и перпендикулярной ему стойки, на горизонтальном основании установлена платформа, в теле которой выполнен канал, с возможностью прокачки через него воды для охлаждения системы, держатель образца полимерного материала жестко закреплен на платформе и исполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, по длине которого выполнен сквозной прямоугольный паз, в котором расположен, повторяющий форму паза и фиксируемый в нем стопорными винтами, вкладыш, на поверхности которого закреплен испытуемый образец, на вертикальной стойке корпуса, с возможностью передвижения по ней вверх и вниз, установлен привод вращения, ось вращения вала которого направлена в центр испытуемого образца, а с приводом вращения, одним торцем кинематически соединена стальная цилиндрическая оправка, на другом, обращенным к образцу торце которой, закреплена абразивная насадка в виде тонкопленочного плоского кольца из наждачной бумаги.The problem is solved due to the fact that in a device for testing polymeric materials for resistance to abrasive wear, containing a sample holder of a polymeric material and a counterbody with an abrasive nozzle installed in a housing with the possibility of frictional contact of the abrasive with the sample, and a drive for rotating the counterbody, which means that the body of the device consists of a horizontal base and a stand perpendicular to it, a platform is installed on the horizontal base, in the body of which a channel is made, with the possibility of pumping water through it to cool the system, the sample holder of the polymer material is rigidly fixed to the platform and is made in the form of a rectangular parallelepiped, along the length of which through rectangular groove, in which is located, repeating the shape of the groove and fixed in it with locking screws, the insert, on the surface of which the test sample is fixed, on the vertical rack of the housing, with the possibility of moving up and down along it, a rotation drive is installed , the axis of rotation of the shaft of which is directed to the center of the test sample, and with the rotation drive, a steel cylindrical mandrel is kinematically connected with one end, on the other end, facing the sample, an abrasive nozzle is fixed in the form of a thin-film flat ring of sandpaper.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства.In FIG. 1 shows a general view of the device.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1In FIG. 2 - section A-A in Fig. 1

Устройство содержит корпус, который состоит из горизонтального основания 1 (фиг. 1) и перпендикулярной ему стойки 2, на основании корпуса установлена система фиксации образца, а на вертикальной стойке - система фиксации контртела, система фиксации образца содержит платформу 3, в теле которой выполнен канал 4, с возможностью прокачки через него воды для охлаждения системы, держатель образца 5 полимерного материала жестко закрепленный на платформе и исполненный в форме прямоугольного параллелепипеда, по длине которого выполнен сквозной прямоугольный паз 6, в котором расположен, повторяющий форму паза и фиксируемый в нем стопорными винтами 7, вкладыш 8, на поверхности которого закреплен испытуемый образец 9, а система фиксации контртела, содержит, закрепленный на вертикальной стойке корпуса, с возможностью передвижения по ней вверх и вниз (по стрелкам С), привод вращения 10, ось вращения вала которого направлена в центр испытуемого образца, стальную цилиндрическую оправку 11, один торец, которой кинематически соединен с приводом вращения, а на другом, обращенным к образцу, торце, закреплена абразивная насадка 12 в виде тонкопленочного плоского кольца из наждачной бумаги. Дорожки трения 13 (фиг. 2), как результат износа образца при его взаимодействии с абразивом, появляются на образце при установке его, путем передвижения в внутри паза в центральном и крайних положениях Р1 и Р2.The device contains a body, which consists of a horizontal base 1 (Fig. 1) and a stand 2 perpendicular to it, a sample fixation system is installed on the body base, and a counterbody fixation system is installed on the vertical stand, the sample fixation system contains a platform 3, in the body of which a channel is made 4, with the possibility of pumping water through it to cool the system, the sample holder 5 of the polymer material is rigidly fixed on the platform and made in the form of a rectangular parallelepiped, along the length of which a through rectangular groove 6 is made, in which it is located, repeating the shape of the groove and fixed in it with locking screws 7, the insert 8, on the surface of which the test sample 9 is fixed, and the counterbody fixation system, contains, fixed on the vertical rack of the housing, with the possibility of moving up and down along it (along the arrows C), a rotation drive 10, the shaft rotation axis of which is directed to center of the test specimen, steel cylindrical mandrel 11, one end, which is kinematically connected to the rotation drive, and on the other end facing the sample, an abrasive nozzle 12 is fixed in the form of a thin-film flat ring made of sandpaper. Friction tracks 13 (Fig. 2), as a result of the wear of the sample during its interaction with the abrasive, appear on the sample when it is installed, by moving inside the groove in the central and extreme positions P1 and P2.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Система фиксации образца собирается следующим образом: The sample fixation system is assembled as follows:

на основании 1 корпуса устройства крепится платформа 3, а на нем держатель образца 5. На вкладыше 8 размещается испытуемый образец 9 и закрепляется на нем при помощи цианоакрилатного клея с последующей установкой вкладыша в паз 6 опоры и фиксации его винтами 7. Система фиксации контртела собирается следующим образом: абразивная насадка 12 закрепляется с помощью того же клея на поверхности оправки 11 с последующим соединением ее к приводу вращения 10, который крепится к стойке 2 корпуса устройства. В собранном виде система фиксации контртела, благодаря возможности свободного перемещения по стойке вверх и вниз (по стрелкам С) вводится в сопряжение с системой фиксации образца, при этом за счет собственного веса системы фиксации контртела, абразивная насадка прижимается к поверхности испытуемого образца. Поскольку вес системы фиксации контртела в сборе - величина постоянная, давление абразивной насадки на любой испытуемый образец неизменно, что исключает необходимость специальной подготовки устройства к проведению испытаний. С включением привода начинает вращаться оправка, обеспечивая взаимодействие абразива с поверхностью образца, оставляя, дорожки трения 13. При этом одновременно для охлаждения основания и контактирующих с ним деталей по каналу 4 пропускают воду.platform 3 is mounted on the base 1 of the body of the device, and a sample holder 5 is mounted on it. The test sample 9 is placed on the insert 8 and fixed on it with cyanoacrylate glue, followed by inserting the insert into the groove 6 of the support and fixing it with screws 7. The system for fixing the counterbody is assembled as follows way: the abrasive nozzle 12 is fixed with the same glue on the surface of the mandrel 11 with its subsequent connection to the rotation drive 10, which is attached to the rack 2 of the device body. In the assembled form, the counterbody fixation system, due to the possibility of free movement up and down along the rack (along the arrows C), is brought into conjugation with the sample fixation system, while due to the own weight of the counterbody fixation system, the abrasive nozzle is pressed against the surface of the test sample. Since the weight of the assembled counterbody fixation system is a constant value, the pressure of the abrasive nozzle on any tested sample is unchanged, which eliminates the need for special preparation of the device for testing. With the drive turned on, the mandrel begins to rotate, ensuring the interaction of the abrasive with the surface of the sample, leaving friction tracks 13. At the same time, water is passed through channel 4 to cool the base and parts in contact with it.

Испытания проходят в три этапа по 5 мин, на каждом из которых вкладыш с размещенным на нем образцом перемещается вдоль паза из начального центрального положения вправо и влево от оси оправки в положение P1 или Р2, соответственно. Образцы перед и после испытаний взвешиваются на аналитических весах. Износ образцов определяется как среднее арифметическое по трем этапам испытаний одного полимерного материала. Износостойкость материала определяется в сравнении полученного результата с известным показателем износостойкости образца данного полимерного материала, полученным в аналогичных условиях и принятого за эталон или иного рода полимерного материала.The tests are carried out in three stages of 5 minutes each, at each of which the insert with the sample placed on it moves along the groove from the initial central position to the right and left of the mandrel axis to position P1 or P2, respectively. Samples before and after testing are weighed on an analytical balance. The wear of samples is determined as the arithmetic average over three stages of testing one polymer material. The wear resistance of a material is determined by comparing the result obtained with the known wear resistance index of a sample of a given polymer material, obtained under similar conditions and taken as a standard or another kind of polymer material.

Предложенное устройство малогабаритно, просто собирается и удобно в эксплуатации из-за отсутствия необходимости специальной подготовки к проведению испытаний на абразивный износ образца из того или иного полимерного материала, что позволяет проводить экспресс-анализ образцов в лабораторных и производственных условиях.The proposed device is small-sized, easy to assemble and convenient to use due to the absence of the need for special preparation for testing abrasion wear of a sample of a particular polymer material, which allows for express analysis of samples in laboratory and production conditions.

Claims

A device for testing polymeric materials for resistance to abrasive wear, containing a sample holder of a polymeric material and a counterbody with an abrasive nozzle installed in a housing with the possibility of frictional contact of the abrasive with the sample, and a counterbody rotation drive, characterized in that the device body consists of a horizontal base and a perpendicular a platform is installed on a horizontal base, in the body of which a channel is made with the possibility of pumping water through it to cool the system, the holder of a polymer material sample is rigidly fixed on the platform and is made in the form of a rectangular parallelepiped, along the length of which a through rectangular groove is made, in which an insert repeating the shape of the groove and fixed in it with locking screws, on the surface of which the test sample is fixed, on the vertical rack of the housing, with the possibility of moving up and down along it, a rotation drive is installed, the axis of rotation of the shaft of which is directed a steel cylindrical mandrel is kinematically connected to the rotation drive at one end, on the other end facing the sample, the end of which is fixed with an abrasive nozzle in the form of a thin-film flat ring of sandpaper.