RU217651U1 - 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 содержит два подвижных вала, где на втором подвижном валу расположена упорная гайка, коническая направляющая втулка, направляющие шпильки, контртело в виде конической втулки с круговым пазом, индентор, направляющая втулка, причем в отверстие первого подвижного вала установлен индентор, имеющий форму сверла с углом при вершине, на трущейся поверхности которого расположен паз, служащий для его заполнения смазочной технологической среды с целью увеличения маслоемкости и обеспечения процесса трения с необходимым объемом смазочного материала в контактной зоне индентора и контртела в виде конической втулки с круговым пазом. При этом нагрузка на контактную пару создается за счет вращающегося центра путем его перемещения. Подача смазывающей технологической среды (СТС) в контактную зону индентора и контртела в виде конической втулки осуществляется при помощи распылителя, где далее СТС в распыленном состоянии поступает через отверстие, выполненное в первом подвижном валу в сопло. Возникаемый крутящий момент между индентором и контртелом в виде конической втулки регистрируется электронным динамометром, при помощи которого осуществляется измерение значений крутящего момента. Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов. 1 ил.

Description

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

Известно устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов (патент на полезную модель РФ №200035 МПК G01N 19/02, опубл. 01.10.2020. Бюл. №28. Аналог), содержащее подвижный вал, установленный во вращающийся центр посредством упорной гайки, контактирующей с упорными подшипниками, направляющую коническую втулку, направляющие шпильки, контртело в виде конической втулки, направляющую втулку, индентор с нагрузочной пружиной и упорное кольцо с установочными винтами.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Подвижный вал одним концом закрепляется в кулачках токарного патрона, а другим поджимается вращающимся центром, при этом индентор установлен в отверстии подвижного вала, контактирующий с контртелом в виде конической втулки. Путем подбора жесткости нагрузочных пружин, устанавливаемых в отверстие подвижного вала создается необходимая контактная нагрузка между индентором и контртелом в виде конической втулки, которая в свою очередь устанавливается в направляющую коническую втулку, установленную на подвижном валу, на котором также установлена направляющая втулка, содержащая линейный подшипник, упорный подшипник и направляющие шпильки, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в конической направляющей втулке. Далее устанавливается на подвижный вал упорное кольцо, фиксируемое при помощи установочных винтов, служащее для предотвращения линейного перемещение направляющей втулки при линейном перемещении направляющей конической втулки относительно оси направляющих шпилек контактирующих с пружинами. Линейное перемещение конической направляющей втулки осуществляется при помощи упорной гайки, расположенной на подвижном валу.

Недостатками данного устройства является то, что во время проведения испытаний взаимодействие индетора с конической втулки происходит не по всей площади, а только по линии контакта, приводящее к высоким нагрузкам и перекосу индетора относительно конической втулки, что приводит к большим погрешностям полученных результатов при испытаниях.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов (патент на полезную модель РФ №213483 МПК G01N 19/02, опубл. 13.09.2022. Бюл. №26. Прототип), содержащее два подвижных вала, упорную гайку, вращающийся центр, упорные подшипники, линейные подшипники, направляющую коническую втулку, направляющие шпильки, контртело в виде конической втулки с круговым пазом, индентор, винт крепления индентора, сопло, пружины, направляющую втулку, установочные винты, упорное кольцо, кулачки токарного патрона, кольцо подачи СТС, распылитель, уплотнительные кольцевые прокладки, державку, динамометр и тензодатчик.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Первый подвижный вал закрепляется в кулачках токарного патрона. Второй подвижный вал поджимается вращающимся центром, при этом индентор имеет форму сверла с углом при вершине и установлен одним концом в отверстии первого подвижного вала, зафиксированный с помощью винта крепления, а другим концом контактирует с контртелом в виде конической втулки с круговым пазом. Упорная гайка служит для фиксации направляющей конической втулки.

Путем линейного перемещения конической направляющей втулки осуществляемая за счет изменения положения вращающегося центра, создается необходимая контактная нагрузка, регистрируемая тензодатчиком, между индентором и контртелом в виде конической втулки с круговым пазом, которая в свою очередь устанавливается в направляющую коническую втулку, содержащую линейный подшипник и упорный подшипник. На подвижном валу установлена направляющая втулка, содержащая линейный подшипник, упорный подшипник и направляющие шпильки, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в конической направляющей втулке. Далее устанавливается на первый подвижный вал упорное кольцо, фиксируемое при помощи установочных винтов, служащее для предотвращения линейного перемещение направляющей втулки при линейном перемещении направляющей конической втулки относительно оси направляющих шпилек, контактирующих с пружинами. Предотвращение перекоса направляющей конической втулки относительно направляющей втулки осуществляется за счет направляющих шпилек.

Подача смазочной технологической среды (СТС) в контактную зону индентора и контртело в виде конической втулки с круговым пазом осуществляется при помощи распылителя, установленного в кольцо для подачи СТС при помощи переходника, герметичность которых осуществляется кольцевыми прокладками и резиновыми прокладками. Далее СТС в распыленном состоянии поступает через отверстие, выполненное подвижном валу в сопло.

На направляющей конической втулке имеется лапка, в которую устанавливается шпилька с подшипниками качения, имеющая кинематическую связь с державкой, установленной в динамометре, при помощи которого производится регистрация значений момента трения.

Недостатками данного устройства является то, что во время проведения испытаний может происходить недостаточное смазывание трущихся поверхностей между индетором с контртелом в виде конической втулки (особенно с высокими частотами вращения), приводящее к погрешностям полученных результатов.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов.

Это достигается тем, что заявляемое устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее первый подвижный вал, на котором установлены направляющая втулка, упорное кольцо, индентор, и в котором выполнено отверстие для подачи смазочной технологической среды в контактную зону индентора, второй подвижный вал, на котором установлены упорная гайка, направляющая коническая втулка и контртело в виде конической втулки с круговым пазом, причем коническая втулка с круговым пазом устанавливается в направляющую коническую втулку, которая содержит линейный подшипник и упорный подшипник, установленные на втором подвижном валу, при этом направляющая втулка первого подвижного вала содержит линейный подшипник, упорный подшипник и направляющие шпильки, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в направляющей конической втулке второго подвижного вала, при этом на трущейся поверхности индентора, имеющего форму сверла с углом при вершине, расположен паз, служащий для его заполнения смазочной технологической среды с целью увеличения маслоемкости и обеспечения процесса трения с необходимым объемом смазочного материала в контактной зоне индентора и контртела в виде конической втулки, причем индентор одним концом установлен в отверстии первого подвижного вала, а другим концом контактирует с контртелом в виде конической втулки с круговым пазом.

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

Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов содержит два подвижных вала 1 и 2, упорную гайку 3, вращающийся центр 4, упорные подшипники 5, 17, линейные подшипники 6, 16, направляющую коническую втулку 7, направляющие шпильки 8, контртело в виде конической втулки 9 с круговым пазом, индентор 10, на котором выполнен паз 11, винт крепления индентора 12, сопло 13, пружины 14, направляющую втулку 15, установочные винты 18, упорное кольцо 19, кулачки токарного патрона 20, болт 21, кольцо подачи СТС 22, резиновые прокладки 23, распылитель 24, переходник 25, уплотнительные кольцевые прокладки 26, державку 27, динамометр 28, шпильку 29, подшипники качения 30 и тензодатчик 31.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Первый подвижный вал 1 закрепляется в кулачках токарного патрона 20. Второй подвижный вал 2 поджимается вращающимся центром 4, при этом индентор 10 имеет форму сверла с углом при вершине, где на трущихся поверхностях выполнен паз 11, и установлен одним концом в отверстии первого подвижного вала 1, зафиксированного с помощью винта крепления 12, а другим концом контактирует с контртелом в виде конической втулки 9 с круговым пазом. Упорная гайка 3 служит для фиксации направляющей конической втулки 7.

Путем линейного перемещения направляющей конической втулки 7 осуществляемая за счет изменения положения вращающегося центра 4, создается необходимая контактная нагрузка, регистрируемая тензодатчиком 31, между индентором 10 и контртелом в виде конической втулки 9 с круговым пазом, которая в свою очередь устанавливается в направляющую коническую втулку 7, содержащую линейный подшипник 6 и упорный подшипник 5. На первом подвижном валу 1 установлена направляющая втулка 15, содержащая линейный подшипник 16, упорный подшипник 17 и направляющие шпильки 8, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в конической направляющей втулке 7. Далее устанавливается на первый подвижный вал 1 упорное кольцо 19, фиксируемое при помощи установочных винтов 18, служащее для предотвращения линейного перемещение направляющей втулки 15 при линейном перемещении направляющей конической втулки 7 относительно оси направляющих шпилек 8, контактирующих с пружинами 14. Предотвращение перекоса направляющей конической втулки 7 относительно направляющей втулки 15 осуществляется за счет направляющих шпилек 8.

Подача смазочной технологической среды (СТС) в контактную зону индентора 10 и контртела в виде конической втулки 9 с круговым пазом осуществляется при помощи распылителя 24, установленного в кольцо для подачи СТС 22 при помощи переходника 25, герметичность которых осуществляется кольцевыми прокладками 26 и резиновыми прокладками 23. Далее СТС в распыленном состоянии поступает через отверстие, выполненное первом подвижном валу 1 в сопло 13.

Паз 11, расположенный на трущейся поверхности индентора 10, служит для заполнения его СТС с целью увеличения маслоемкости, что обеспечит гарантированный процесс трения с необходимым объемом смазочного материала в контактной зоне индентора 10 и контртелом в виде конической втулки 9 с круговым пазом.

На направляющей конической втулке 7 имеется лапка, в которую устанавливается шпилька 29 с подшипниками качения 30, имеющая кинематическую связь с державкой 27, установленной в динамометре 28, при помощи которого производится регистрация значений момента трения.

Устройство работает следующим образом.

Эксплуатация устройства осуществляется на токарном станке, в котором предусмотрен частотный преобразователь, позволяющий в широком диапазоне регулировать частоту вращения шпинделя. Первый подвижный вал закрепляется в кулачках токарного патрона, а второй подвижный вал поджимается вращающимся центром.

Индентор, установленный в отверстии первого подвижного вала, контактирует с контртелом в виде конической втулки с круговым пазом, где нагрузка контактной пары регулируется путем перемещения конической направляющей втулки относительно индентора, за счет изменения положения вращающегося центра, контактирующего со вторым подвижным валом, который в свою очередь контактирует с конической направляющей втулкой через линейный подшипник. Упорная гайка контактирует с упорным подшипником, который установлен на втором подвижном валу и контактирует с направляющей конической втулкой. В свою очередь контртело в виде конической втулки с круговым пазом установлено в отверстии направляющей конической втулки, позволяющая осуществлять прямолинейное и вращательное движение направляющей конической втулки и контртела в виде конической втулки с круговым пазом. В результате чего имеется возможность производить измерения, используя контртело в виде конической втулки с круговым пазом, позволяющим имитировать процесс трения скольжения инструмента по конической поверхности контртела с круговым пазом.

Путем перемещения направляющей конической втулки 7 относительно индентора 10, установленного в отверстие первого подвижного вала 1 создается необходимая контактная нагрузка между индентором 10 и контртелом в виде конической втулки 9 с круговым пазом, которая устанавливается в направляющую коническую втулку 7, содержащую линейный подшипник 6 и упорный подшипник 5, установленные на втором подвижном валу 2.

В свою очередь направляющая втулка 15, линейный подшипник 16, упорный подшипник 17 и направляющие шпильки 8, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в направляющей конической втулке 7 установлены на первом подвижном валу 1. Далее устанавливается упорное кольцо 19 на первый подвижный вал 1, фиксируемое при помощи установочных винтов 18, служащее для предотвращения линейного перемещение направляющей втулки 15 при линейном перемещении направляющей конической втулки 7 относительно оси направляющих шпилек 8 контактирующих с пружинами 14.

Для более точного позиционирования контртела в виде конической втулки с круговым пазом относительно индентора, дополнительно используются пружины, расположенные на направляющих шпильках, между направляющей втулкой и направляющей конической втулкой. Направляющая втулка в свою очередь содержит линейный подшипник, а в качестве упора при линейном перемещении конической направляющей втулки, используется упорный подшипник, зафиксированный при помощи упорного кольца и установочных винтов. В свою очередь в направляющей конической втулке расположена специальная лапка, с закрепленной на ней шпилькой, на которую устанавливаются подшипники качения, контактирующие с державкой, установленной в динамометре. В месте закрепления индентора установлен тензодатчик, подключенный к динамометру, позволяющий регистрировать создаваемую нагрузку между индентором и контртелом в виде конической втулки с круговым пазом.

При вращении первого подвижного вала, индентор контактирует с контртелом в виде конической втулки с круговым пазом, в результате чего создается крутящий момент, который передается через лапку с расположенной в ней шпилькой к державке, установленной в динамометре, при помощи которого производится регистрация показаний. Подача смазывающих технологических сред в контактную зону индентора и контртела в виде конической втулки с круговым пазом осуществляется при помощи распылителя, герметично установленного в переходнике при помощи резиновых прокладок, где в свою очередь переходник установлен в кольце подачи СТС, при помощи которого осуществляется подача СТС при вращательном движении первого подвижного вала, благодаря наличию уплотнительных кольцевых прокладок, далее СТС в распыленном состоянии поступает по каналу, расположенному в первом подвижном валу, и далее поступает в сопло. Также для обеспечения герметичности системы подачи СТС предусмотрено использование дополнительного болта.

Claims (1)

1. Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее первый подвижный вал, на котором установлены направляющая втулка, упорное кольцо, индентор, и в котором выполнено отверстие для подачи смазочной технологической среды в контактную зону индентора, второй подвижный вал, на котором установлены упорная гайка, направляющая коническая втулка и контртело в виде конической втулки с круговым пазом, причем коническая втулка с круговым пазом устанавливается в направляющую коническую втулку, которая содержит линейный подшипник и упорный подшипник, установленные на втором подвижном валу, при этом направляющая втулка первого подвижного вала содержит линейный подшипник, упорный подшипник и направляющие шпильки, контактирующие с направляющими отверстиями, расположенными в направляющей конической втулке второго подвижного вала, отличающееся тем, что на трущейся поверхности индентора, имеющего форму сверла с углом при вершине, расположен паз, служащий для его заполнения смазочной технологической среды с целью увеличения маслоемкости и обеспечения процесса трения с необходимым объемом смазочного материала в контактной зоне индентора и контртела в виде конической втулки с круговым пазом, причем индентор одним концом установлен в отверстии первого подвижного вала, а другим концом контактирует с контртелом в виде конической втулки с круговым пазом, а в направляющей конической втулке расположена лапка, на которой закреплена шпилька с установленными подшипниками качения, контактирующая с державкой, установленной на динамометре, причем устройство выполнено с возможностью закрепления на токарном станке.

Images