RU223457U1

RU223457U1 - Трибометр

Info

Publication number: RU223457U1
Application number: RU2023131524U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Андреев; Василий Александрович Чанчиков; Аршавир Петрович Перекрестов; Борис Матвеевич Славин; Александр Евгеньевич Семенов
Filing date: 2023-12-01
Publication date: 2024-02-16

Abstract

Полезная модель относится к испытанию материалов трением, в частности к способам измерения коэффициента трения трущихся пар. Технический результат - повышение эффективности устройства при его использовании. Трибометр содержит размещенное в корпусе устройства рабочее тело - волчок Томсона, выполненное с возможностью установки в ненагруженном состоянии на неподвижный образец, рабочее тело соединено с электродвигателем, закреплённым на корпусе. На валу электродвигателя установлен и фиксирован тахометр, тензодатчики, определяющие усилие от вращения волчка Томсона, соединённые с электродвигателем. Механическая муфта связывает рабочее тело и электродвигатель. Демпфирующая проставка установлена между корпусом устройства и тензодатчиками для демпфирования вибраций волчка Томсона. Подъёмный столик выполнен с возможностью жесткого закрепления неподвижного образца и состоит из верхнего и нижнего оснований, скреплённых подвижными перекладинами, и винтового подъёмного механизма, фиксированного на нижнем основании столика. Нижнее основание столика жёстко закреплено на нижнем основании корпуса, имеется хомут, соединяющий электродвигатель с демпфирующей проставкой через тензодатчики. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к испытанию материалов трением, в частности к устройствам для измерения коэффициента трения трущихся пар.

Известно устройство - трибометр, содержащий подвижный и неподвижный образцы, помещенные в камеру, состоящую из корпуса, в котором размещена ванночка с испытуемой жидкостью, нагрев которой обеспечивается нагревательным элементом, причем подвижный образец по поверхности неподвижного образца, жестко скрепленного с сердечником дроссельной катушки, может совершать возвратно-поступательное движение, при этом в зоне трения образцов нагрузочным устройством обеспечивается необходимая нагружающая сила (патент РФ 72069, 2007 г.). Однако данное устройство имеет низкую точность и сложность измерения.

Наиболее близким по технической сути является трибометр, содержащий неподвижный образец и держатель, имеется рабочее тело, волчок Томсона, установленный на неподвижный образец и закреплённый на двух жёстких подвесах, рабочее тело и подвесы соединены через подшипник скольжения, с возможностью свободного вращения волчка в подвесе, подвесы закреплены на корпусе устройства, между корпусом и подвесами установлены тензодатчики, определяющие усилие от вращения волчка Томсона, соединённые с компьютером, рабочее тело соединено с пускателем, связанным с электродвигателем, пускатель имеет захват для отсоединения рабочего тела в момент начала прецессии, а на валу электродвигателя установлен тахомет (патент РФ 2785527, 2022 г.). Однако данное устройство имеет сложную конструкцию.

Техническая задача - создание устройства, позволяющего повысить точность измерения коэффициента трения трущихся пар путём усовершенствования конструкции.

Технический результат - повышение эффективности устройства при его использовании.

Он достигается тем, что в трибометре, содержащем размещённое в корпусе устройства рабочее тело - волчок Томсона, выполненное с возможностью установки в ненагруженном состоянии на неподвижный образец, рабочее тело соединено с электродвигателем, закреплённым на корпусе, на валу электродвигателя установлен и фиксирован тахометр, тензодатчики, определяющие усилие от вращения волчка Томсона, соединённые с электродвигателем, имеется механическая муфта, связывающая рабочее тело и электродвигатель, демпфирующая проставка, установленная между корпусом устройства и тензодатчиками, для демпфирования вибраций волчка Томсона, подъёмный столик, выполненный с возможностью жёсткого закрепления рабочего образца, состоящий из верхнего и нижнего оснований, скреплённых подвижными перекладинами, и винтового подъёмного механизма, фиксированного на нижнем основании столика, при этом нижнее основание столика жёстко закреплено на нижнем основании корпуса, имеется хомут, соединяющий электродвигатель с демпфирующей проставкой через тензодатчики.

Использование механической муфты позволяет передавать усилия на тензодатчики без разъединения электродвигателя и рабочего тела, также механическая муфта позволяет увеличить передаваемые усилия от гироскопического момента при вращении волчка Томсона за счёт высокой скорости вращения при касании неподвижного образца и рабочего тела, а также большого плеча гироскопического момента (расстояния) от точки касания рабочее тело – образец до тензодатчиков. Демпфирующая проставка компенсирует передачу вибраций от волчка Томсона на корпус. Подъёмный столик позволяет плавно подвести неподвижный образец к рабочему телу.

На чертеже изображено предлагаемое устройство (фиг. 1 - общий вид).

Устройство содержит корпус 1, рабочее тело 2 - волчок Томсона, размещённое в корпусе 1 и выполненное с возможностью установки в ненагруженном состоянии на неподвижный образец 3, соединено с электродвигателем 4 закреплённым на корпусе 1, на валу электродвигателя 4 установлен и фиксирован тахометр 5, тензодатчики 6, соединённые с электродвигателем 4, механическая муфта 7, связывающая рабочее тело 2 и электродвигатель 4, демпфирующая проставка 8, установленная между корпусом 1 и тензодатчиками 6, для демпфирования вибраций валика Томсона 2, подъёмный столик 9, выполненный с возможностью жёсткого закрепления неподвижного образца 3, состоящий из верхнего 10 и нижнего 11 оснований, скреплённых подвижными перекладинами 12, и винтового подъёмного механизма 13, фиксированного на нижнем основании столика 8, при этом нижнее основание 10 подъёмного столика 8 жёстко закреплено на нижнем основании корпуса 1, имеется хомут 14, соединяющий электродвигатель 4 с демпфирующей проставкой 8 через тензодатчики 6.

Устройство работает следующим образом.

Рабочее тело 2 - волчок Томсона - раскручивают с помощью электродвигателя 4 через механическую муфту 7 до оборотов начала прецессии. Затем неподвижный образец 3 с помощью подъёмного столика 8 подводят к рабочему телу 2 до касания. Для этого с помощью винтового подъёмного механизма 13 приводят в движение перекладины 12, верхнее основание 10 столика 9 поднимается, и неподвижный образец 3, закреплённый на верхнем основании 10 подъёмного столика 9 входит в соприкосновение с рабочим телом 2. Рабочее тело 2, вращаясь на неподвижном образце 3 давит на тензодатчики 6, за счёт возникновения гироскопического момента. Сигнал от тензодатчиков 6 поступает в компьютер, где обрабатывается, после чего рассчитывается коэффициент трения.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ.

Подъёмный столик 9 плавно подводит неподвижный образец 3 до точки касания с рабочим телом 2, что позволяет регулировать нагрузку между неподвижным образцом 3 и рабочем телом 2 при прецессии. Демпфирующая проставка 8 позволяет устранить вибрации от рабочего тела 2 , не допуская их передачу на корпус 1 и исключить ослабление креплений корпуса 1. Расположение электродвигателя 4, подвешенного через хомут 14 на большом плече до точки касания рабочего тела 2 и неподвижного образца 3, позволяет облегчить измерение усилий от возникающего гироскопического момента, а применение механической муфты 7 позволяет передать эти усилия от рабочего тела 2 до тензодатчиков 6 через электродвигатель 4.

Пример конкретного выполнения устройства:

1) Вращающееся тело 2 – волчок Томсона, установленное в корпусе 1 и позволяющие использовать усилия от гироскопического момента для измерения коэффициента трения (Andreev A. I., Perekrestov A. P. Analysis on non-stationary gyroscopes and their application in measurement technology //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2021. – Т. 2091. – №. 1. – С. 012006) - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%87%D0%BE%D0%BA

2) Механическая муфта 7, соединяющая рабочее тело 2, представляющее собой волчок Томсона, с электродвигателем 4, позволяющая передать вращения от электродвигателя 4 на рабочее тело 2 (https://www.ozon.ru/product/soedinitelnaya-mufta-gibkaya-3h6-35-mm 299959074/).

3) Тензодатчики 6, установленные между электродвигателем 4 и демпфирующей проставкой 8, позволяющие измерить усилия от гироскопического момента волчка Томсона 2 - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%BE% D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA

4. Демпфирующая проставка 8, позволяет компенсировать вибрации рабочего тела 2 от распространения на корпус 1 - https://www.capitalhobbies.com/catalog/radioupravlyaemye-modeli/radioupravlyaemye-mashiny/zapchasti-avtomodeley/dlya-avtomodeley-hpi/hpi-savage-x/dempfer-rezinovyy-4sht-4939/

5. Подъёмный столик 9, выполненный с возможностью жёсткого закрепления неподвижного образца 3, состоящий из верхнего 10 и нижнего 11 оснований, скреплённых подвижными перекладинами 12, и винтового подъёмного механизма 13, позволяющий плавно подвести неподвижный образец 3 и рабочее тело 2 до касания, что позволяет более точно регулировать нагрузку - https://www.ozon.ru/product/stolik-podemnyy-dlya-lazernogo-urovnya-807157617/

Положительный эффект – предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения коэффициента трения трущихся пар и существенно упростить конструкцию.

Claims

Трибометр, содержащий размещенное в корпусе устройства рабочее тело – волчок Томсона, выполненное с возможностью установки в ненагруженном состоянии на неподвижный образец, рабочее тело соединено с электродвигателем, закреплённым на корпусе, на валу электродвигателя установлен и фиксирован тахометр, тензодатчики, определяющие усилие от вращения волчка Томсона, соединённые с электродвигателем, отличающийся тем, что имеется механическая муфта, связывающая рабочее тело и электродвигатель, демпфирующая проставка, установленная между корпусом устройства и тензодатчиками для демпфирования вибраций волчка Томсона, подъёмный столик, выполненный с возможностью жесткого закрепления неподвижного образца, состоящий из верхнего и нижнего оснований, скреплённых подвижными перекладинами, и винтового подъёмного механизма, фиксированного на нижнем основании столика, при этом нижнее основание столика жёстко закреплено на нижнем основании корпуса, имеется хомут, соединяющий электродвигатель с демпфирующей проставкой через тензодатчики.