RU221895U1 - Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь - Google Patents
Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU221895U1 RU221895U1 RU2023122608U RU2023122608U RU221895U1 RU 221895 U1 RU221895 U1 RU 221895U1 RU 2023122608 U RU2023122608 U RU 2023122608U RU 2023122608 U RU2023122608 U RU 2023122608U RU 221895 U1 RU221895 U1 RU 221895U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processed
- conical
- counter
- lubricant
- friction
- Prior art date
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования физических свойств смазочных материалов, и может быть использована во всех случаях, когда необходимо выбрать оптимальные смазочные материалы для пары трения инструмент - деталь, преимущественно при обработке режущим инструментом с учетом требований к исследуемому смазочному материалу. Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, предполагает нагружение симметрично расположенных плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и конического контробразца из обрабатываемого материала, размещенным между ними коническим индентором одной и той же нормальной нагрузкой с последующим поворотом конического индентора на один и тот же угол в условиях как без исследуемого смазочного материала, так и с размещенным исследуемым смазочным материалом в глухих отверстиях, расположенных в плоскостном контробразце из обрабатываемого материала и коническом инденторе, измеряются в каждом случае приращение силы трения и определяются параметры, с учетом которых выбирается оптимальный смазочный материал, при этом используются плоскостной контробразец из обрабатываемого материала и конический индентор с глухим цилиндрическим отверстием, диаметры которых меньше наибольшего диаметра окружности основания конуса конического индентора и конического контробразца из обрабатываемого материала, в свою очередь, конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и коническому контробразцу из обрабатываемого материала и с учетом измеряемого прироста силы трения определяются параметры, необходимые для выбора оптимального смазочного материала, такие как коэффициент трения ƒ и путь трения LТР для каждого вышеупомянутого случая. Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, путем гарантированного присутствия смазочного материала в контактной зоне металлических пар. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области исследования физических свойств смазочных материалов и может быть использована во всех случаях, при выборе необходимых смазочно-охлаждающих технологических средств для пары трения инструмент - деталь, преимущественно при обработке режущим инструментом, с учетом требований к исследуемому материалу.
Известен способ выбора оптимального материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, (Авт. св. СССР №1797009 А1 МПК G01N 3/58, опубл. 23.02.93. Бюл. №7. Аналог), который предусматривает нагрузку симметрично расположенных плоскостных контробразцов, выполненных из обрабатываемого материала, расположенным между ними индентором одной и той же нормальной нагрузкой с последующим поворотом индентора на один и тот же угол в условиях как без исследуемого материала, так и с предварительно нанесенными исследуемыми материалами на поверхность индентора и/или на контактирующую с ним поверхность контробразцов из обрабатываемого материала, измеряют в каждом случае прирост силы трения и определяют параметры, с учетом которых делают выбор оптимального материала, при этом используют инденторы сферической формы одинакового радиуса из материала державки как без покрытия, так и с покрытием из отобранных материалов, как исследуемый материал, выбирают материал внешнего слоя износостойкого покрытия режущего инструмента, при этом его выбирают из группы материалов с максимальным значением твердости и прочности сцепления с материалом державки и для каждого из них определяют кроме возрастания силы трения сопротивление сдвигу и нормальную площадь трения, как параметры, с учетом которых делают выбор оптимального материала, определяют минимальный из коэффициентов адгезионной активности по предлагаемым уравнениям. Данный способ направлен на решение задачи, которая связана с повышением износостойкости и улучшением условий резания.
Основной недостаток известного способа заключается в том, что его технологические возможности недостаточны, так как его нельзя использовать для выбора смазочно-охлаждающих технологических средств с учетом требований к исследуемому материалу, кроме того, этот способ достаточно относительный, он не позволяет получить количественные характеристики.
Наиболее близким по технической сущности является способ выбора оптимального материала, который используется в паре трения инструмент - деталь (патент на полезную модель Украина №13014 МПК G01N 3/58, опубл. 15.03.2006. Бюл. №3. Прототип). Способ предполагает нагружение симметрично расположенных плоскостных контробразцов, выполненных из обрабатываемого материала, размещенным между ними индентором одной и той же нормальной нагрузкой с последующим поворотом индентора на один и тот же угол в условиях как без исследуемого материала, так и с предварительно нанесенными исследуемыми материалами на поверхность индентора и/или на контактную с ним поверхность плоскостных контробразцов и обрабатываемого материала, измеряют в каждом случае возрастание силы трения и определяют параметры, с учетом которых выбирают оптимальный материал.
Основной недостаток данного способа заключается в сложности обеспечения присутствия смазочного материала в контактной зоне металлических пар в процессе трения.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, путем гарантированного присутствия смазочного материала в контактной зоне металлических пар.
Это достигается тем, что устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент -деталь, содержащее станину, на которой закреплена рама с верхней и нижней осями, между которыми в державках симметрично устанавливаются плоскостной контробразец из обрабатываемого материала и основание с коническим контробразцом из обрабатываемого материала, в свою очередь между которыми установлен поворотный диск с закрепленным коническим индентором с возможностью его вращения и возможностью измерения приращения силы трения, позволяющий определить коэффициент трения ƒ и путь трения LTP для последующего выбора оптимального смазочного материала, при этом плоскостной контробразец из обрабатываемого материала содержит глухое цилиндрическое отверстие, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора, в свою очередь конический индентор также содержит глухое цилиндрическое отверстие, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического контробразца из обрабатываемого материала, при этом конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и цилиндрическому отверстию конического индентора, контактирующий с коническим контробразцом из обрабатываемого материала и плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала, при этом поворотный диск кинематически связан с ходовой гайкой, на которой установлены тензоэлементы, которые в свою очередь связаны через усилитель с двухкоординатным самопишущим потенциометром.
На фиг. 1 представлена схема реализации устройства для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь.
На фиг. 2 представлена конструкция плоскостного контробразца из обрабатываемого материала, конического контробразца из обрабатываемого материала и конического индентора.
Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, содержит станину 1, раму 2 с верхней и нижней осями 3, державки 4, плоскостной контробразец из обрабатываемого материала 5, поворотный диск 6, конический индентор 7, нижнюю шаровую опору 8, гайку 9, призму 10, рычаг 11, груз 12, ходовую гайку 13, ходовой винт 14, электродвигатель 15, тензоэлементы 16, усилитель 17, двухкоординатный самопишущий потенциометр 18, конический контробразец из обрабатываемого материала 19, основание 20.
Принцип работы устройства заключается следующем. К станине 1 прикрепляется рама 2 с верхней и нижней осями 3. Между верхней и нижней осями 3 в державках 4 устанавливается плоскостной контробразец из обрабатываемого материала 5 и основание 20 с коническим контробразцом из обрабатываемого материала 19. Между плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала 5 и основанием 20 с коническим контробразцом из обрабатываемого материала 19 в поворотном диске 6 закрепляется конический индентор 7 диаметром Du с конической поверхностью и углом при вершине 2а. Нижняя ось 3 через нижнюю шаровую опору 8 связанна с гайкой 9, а верхний конец верхней оси 3 с призмой 10, контактирует с рычагом 11. На другом конце рычага 11 подвешивается груз 12. Поворотный диск 6 диаметром D кинематически связан с ходовой гайкой 13, которая устанавливается на ходовом винте 14, соединенном с электродвигателем 15. На ходовой гайке 13 устанавливаются тензоэлементы 16, связанные через усилитель 17 с двухкоординатным самопишущим потенциометром 18.
С помощью описанной конструкции осуществляется нагружение симметрично расположенных плоскостного контробразца из обрабатываемого материала 5 и основания 20 с коническим контробразцом из обрабатываемого материала 19, с размещенным между ними коническим индентором 7 одной и той же нормальной нагрузкой с последующим поворотом конического индентора 7 на один и тот же угол в условиях как без исследуемого материала, так и с предварительно размещенным исследуемым смазочным материалом в глухих отверстиях, которые изготавливаются в теле плоскостного контробразца из обрабатываемого материала 5 и коническом инденторе 7. Далее измеряется в каждом случае приращение силы трения и определяются параметры, с учетом которых осуществляется выбор оптимального смазочного материала. В свою очередь, по мере внедрения конического индентора 7, в отверстие плоскостного контробразца из обрабатываемого материала 5, путем вытеснения, смазочный материал проникает в контактную зону металлических пар.
Согласно полезной модели, используется плоскостной контробразец из обрабатываемого материала 5 с глухим цилиндрическим отверстием, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора 7, в свою очередь диаметр глухого цилиндрического отверстия в коническом инденторе 7 также меньше наибольшего диаметра конического контробразца из обрабатываемого материала 19. Конический индентор 7 устанавливается соосно цилиндрическому отверстию плоскостного контробразца из обрабатываемого материала 5 и цилиндрическому отверстию конического индентора 7 и с учетом измеряемого прироста силы трения, определяются такие параметры для выбора оптимального смазочного материала как коэффициент трения ƒ и путь трения LTP для каждого вышеупомянутого случая по следующим зависимостям:
где F - экспериментально определяемая тангенциальная сила, Н;
D - диаметр вращающегося поворотного диска 6, в котором закрепляется конический индентор 7, мм;
Р - осевая нагрузка, Н;
d0 и d1 - диаметры отверстий и фасок, расположенных в плоскостном контробразце из обрабатываемого материала 5 и коническом инденторе 7, соответственно, мм;
2α - угол при вершине конуса конического индентора 7 и конического контробразца из обрабатываемого материала 19, также:
где n - частота вращения, об/мин;
tC - время в секундах,
при этом оптимальный смазочный материал выбирается по графикам зависимости ƒ=ƒ(LTP) с учетом требований к исследуемому смазочному материалу. Например, наибольшие значения коэффициента трения на всем пути трения свидетельствуют о худшей смазывающей способности данного смазочного материала по сравнению с эталоном.
Устройство работает следующим образом. Эксплуатация устройства осуществляется с использованием станины, к которой закреплена рама, содержащая верхнюю и нижнюю оси. Между верхней и нижней осями в державках устанавливается плоскостной контробразец из обрабатываемого материала и основание с коническим контробразцом из обрабатываемого материала. Между плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала и основанием с коническим контробразцом из обрабатываемого материала в поворотном диске закрепляется конический индентор диаметром Du, с углом при вершине, аналогичном углу при вершине конического контробразца из обрабатываемого материала - 2α. Нижняя ось через нижнюю шаровую опору связанна с гайкой, а верхний конец верхней оси - с призмой, контактирующий с рычагом. На другом конце рычага подвешивается груз. Поворотный диск диаметром D кинематически связан с ходовой гайкой, которая устанавливается на ходовом винте, соединенном с электродвигателем. На ходовой гайке устанавливаются тензоэлементы, связанные через усилитель с двухкоординатным самопишущим потенциометром.
С помощью описанной конструкции происходит нагружение симметрично расположенных плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и основания с коническим контробразцом из обрабатываемого материала, с размещенным между ними коническим индентором одной и той же нормальной нагрузкой с последующим поворотом конического индентора на один и тот же угол в условиях как без исследуемого материала, так и с предварительно размещенным исследуемым смазочным материалом в глухих отверстиях, которые изготавливаются в теле плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и коническом инденторе. Далее измеряется в каждом случае приращение силы трения и определяются параметры, с учетом которых осуществляется выбор оптимального смазочного материала. В свою очередь, по мере внедрения конического индентора, в отверстие плоскостного контробразца из обрабатываемого материала, путем вытеснения, смазочный материал проникает в контактную зону металлических пар.
Согласно полезной модели, используется плоскостной контробразец из обрабатываемого материала с глухим цилиндрическим отверстием, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора, в свою очередь диаметр глухого цилиндрического отверстия в коническом инденторе также меньше наибольшего диаметра конического контробразца из обрабатываемого материала. Конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и цилиндрическому отверстию конического индентора, с учетом измеряемого прироста силы трения определяются параметры для выбора оптимального смазочного материала, такие как коэффициент трения ƒ и путь трения LTP для каждого вышеупомянутого случая по следующим зависимостям:
где F - экспериментально определяемая тангенциальная сила, Н;
D - диаметр вращающегося поворотного диска, в котором закрепляется конический индентор, мм;
Р - осевая нагрузка, Н;
d0 и d1 - диаметры отверстий и фасок, расположенных в плоскостном контробразце из обрабатываемого материала и коническом инденторе, соответственно, мм;
2α - угол при вершине конуса конического индентора и конического контробразца из обрабатываемого материала, а также
где n - частота вращения, об/мин;
tC - время в секундах,
при этом оптимальный смазочный материал выбирается по графикам зависимости ƒ=ƒ(LTP) с учетом требований к исследуемому смазочному материалу.
При использовании предлагаемого устройства и с проведением простейших расчетов можно определить такие параметры как коэффициент трения и путь трения, суть которого заключается в том, что ограничиваются площадь контакта конического индентора с плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала и коническим контробразцом из обрабатываемого материала, при этом предварительно изготавливают глухое отверстие в коническом инденторе и в плоскостном контробразце из обрабатываемого материала и снимая также в отверстиях фаску.
Контакт производится поверхностью вращения по усеченному конусу малой высоты с длиной образующей, равной Рекомендуемый угол 2α=120°.
В силу малости где Du - диаметр цилиндрической части конического индентора и диаметр основания конического контробразца из обрабатываемого материала, распределение контактных давлений pn по ширине контакта можно считать равномерным, т.е. можно принять pn=const.
При данной схеме определения сопротивления относительному движению (сначала нагрузки, а затем вращения) сводятся к пренебрежительно малой величине сопротивления, обусловленные деформированием поверхностных слоев. Поэтому коэффициент трения, зависит от величины контактного давления и определяется из соотношения:
где τn - касательные напряжения.
Вращающий момент сил трения в силу малости :
Контактное давление определяется исходя из условий статики:
Тогда
отсюда
Экспериментально обусловленная тангенциальная сила F, необходимая для вращения поворотного диска диаметром D с закрепленным на нем коническим индентором, является суммарной. Конический индентор имеет две поверхности трения, поскольку он зажат плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала и коническим контробразцом из обрабатываемого материала сверху и снизу. В результате момент сил трения определяется как:
и
Если n - частота вращения (об/мин), то путь трения LTP можно рассчитать, как:
где tM - время в минутах.
Если tC - время в секундах, то
Таким образом, предлагаемое устройство с приведенными расчетами, позволяет определить такие параметры как коэффициент трения и путь трения и тем самым расширить технологические возможности процесса, а также, с учетом требований выбрать необходимые смазочные материалы для дальнейшего процесса резания.
Claims (1)
- Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент – деталь, содержащее станину, на которой закреплена рама с верхней и нижней осями, между которыми в державках симметрично устанавливаются плоскостной контробразец из обрабатываемого материала и основание с коническим контробразцом из обрабатываемого материала, в свою очередь, между которыми установлен поворотный диск с закрепленным коническим индентором с возможностью его вращения и возможностью измерения приращения силы трения, позволяющий определить коэффициент трения ƒ и путь трения LТР для последующего выбора оптимального смазочного материала, отличающееся тем, что плоскостной контробразец из обрабатываемого материала содержит глухое цилиндрическое отверстие, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора, в свою очередь, конический индентор также содержит глухое цилиндрическое отверстие, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического контробразца из обрабатываемого материала, при этом конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию плоскостного контробразца из обрабатываемого материала и цилиндрическому отверстию конического индентора, контактирующий с коническим контробразцом из обрабатываемого материала и плоскостным контробразцом из обрабатываемого материала, при этом поворотный диск кинематически связан с ходовой гайкой, на которой установлены тензоэлементы, которые, в свою очередь, связаны через усилитель с двухкоординатным самопишущим потенциометром.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU221895U1 true RU221895U1 (ru) | 2023-11-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225964U1 (ru) * | 2024-02-15 | 2024-05-15 | Азиз Ибрахимович Алиев | Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260785C1 (ru) * | 2004-06-01 | 2005-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Лабораторная установка для испытания высокоэластичных материалов на трение и износ |
| UA13014U (en) * | 2005-08-16 | 2006-03-15 | Krym State Engineering And Ped | Method for selecting optimal material for reducing friction between a tool and a workpiece |
| EP2639569A1 (en) * | 2010-04-06 | 2013-09-18 | Varel Europe S.A.S. | Acoustic emission toughness testing for pdc, pcbn, or other hard or superhard materials |
| RU195420U1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-01-28 | Владимир Владимирович Скакун | Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2260785C1 (ru) * | 2004-06-01 | 2005-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Лабораторная установка для испытания высокоэластичных материалов на трение и износ |
| UA13014U (en) * | 2005-08-16 | 2006-03-15 | Krym State Engineering And Ped | Method for selecting optimal material for reducing friction between a tool and a workpiece |
| EP2639569A1 (en) * | 2010-04-06 | 2013-09-18 | Varel Europe S.A.S. | Acoustic emission toughness testing for pdc, pcbn, or other hard or superhard materials |
| RU195420U1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-01-28 | Владимир Владимирович Скакун | Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225964U1 (ru) * | 2024-02-15 | 2024-05-15 | Азиз Ибрахимович Алиев | Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102128758A (zh) | 一种镀层摩擦磨损性能测试仪 | |
| CN101339113A (zh) | 机床主轴轴颈轴瓦摩擦学性能试验机 | |
| RU221895U1 (ru) | Устройство для выбора оптимального смазочного материала, который используется в паре трения инструмент - деталь | |
| CN201251536Y (zh) | 一种机床主轴轴颈轴瓦摩擦磨损性能试验装置 | |
| Liu | Influence of sample tilt and applied load on microscratch behavior of copper under a spherical diamond indenter | |
| US4311036A (en) | Method and device for testing lubricating properties of lubricating means | |
| RU222485U1 (ru) | Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь | |
| JP2006162301A (ja) | 摩耗試験機 | |
| Grzesik et al. | Development of tribo-testers for predicting metal cutting friction | |
| JP2008151691A (ja) | 湿式潤滑剤の特性測定方法及び特性測定装置 | |
| RU205033U1 (ru) | Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов | |
| RU2303773C1 (ru) | Способ определения износостойкости покрытий | |
| Moyar et al. | Cumulative plastic deformation in rolling contact | |
| RU2553829C1 (ru) | Способ механического испытания металла | |
| JP2008151690A (ja) | 湿式潤滑剤の特性測定方法及び特性測定装置 | |
| RU2740874C1 (ru) | Установка для оценки трибологических свойств смазывающих материалов | |
| Konopka et al. | CHARACTERIZATION OF AN ANTI-WEAR COATING FOR THE APPLICATION OF HIGHLY LOADED SMART THIN-FILM SENSORS | |
| Kholikulovich et al. | INSTALLATION FOR MEASURING STRESS RELAXATION IN POLYMER MATERIALS UNDER FRICTION AND WEAR CONDITIONS | |
| UA13014U (en) | Method for selecting optimal material for reducing friction between a tool and a workpiece | |
| Murray | ASTM G99 Tip’s Perspective Continuous Wear Contact | |
| Wang et al. | Rolling-contact fatigue of ceramics | |
| Dykha et al. | Computational and experimental diagnostics of the shear properties of greases | |
| JPH0373816B2 (ru) | ||
| Leroux et al. | Performance characterization of an innovative dual-load controlled tribometer | |
| RU2751459C1 (ru) | Способ оценки износостойкости тонкослойных керамических покрытий с применением метода акустической эмиссии |