RU225964U1 - Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования физических свойств смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использована во всех случаях, когда необходимо выбрать оптимальные СОТС для пары трения инструмент - деталь, преимущественно при обработке режущим инструментом. Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь, предполагает нагружение контробразца и конического индентора одной и той же нормальной нагрузкой с последующим вращением конического индентора в условиях как без исследуемой СОТС, так и в присутствии СОТС, измеряются в каждом случае приращение силы трения и определяются параметры, с учетом которых выбирается оптимальная СОТС, при этом используется контробразец со сквозным цилиндрическим отверстием и фаской, диаметр которого меньше наибольшего диаметра окружности основания конуса индентора, в свою очередь, конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию контробразца, и с учетом измеряемого прироста силы трения определяются параметры, необходимые для выбора оптимальной СОТС, такие, как коэффициент трения ƒ и путь трения L _TP для каждого вышеупомянутого случая. Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения оптимальной СОТС, которая используется в паре трения инструмент - деталь. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования физических свойств смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и может быть использована во всех случаях, когда необходимо выбрать оптимальные СОТС для пары трения инструмент - деталь, преимущественно при обработке материалов резанием.

Известен способ выбора оптимального материала, который используется в паре трения инструмент - деталь, (Авт. св. СССР №1797009 A₁, 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.

Известен 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. Аналог). 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 из 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 исследуемого материала в контактной зоне металлических пар в процессе трения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь (патент на полезную модель РФ №222485 МПК G01N 19/02, опубл. 28.12.2023. Бюл. №1. Прототип).

Устройство содержит станину с рычагом и грузом, конический индентор, контробразцы, выполненные со сквозными цилиндрическими отверстиями и фасками, диаметр которых меньше наибольшего диаметра конического индентора, при этом конический индентор устанавливается соосно цилиндрическим отверстиям контробразцов, и с учетом измеряемого прироста силы трения определяются такие параметры для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, как коэффициент трения ƒ и путь трения L _TP, в свою очередь конический индентор выполнен с пазами, расположенными на образующей конуса, контактирующий с контробразцами, выполненными с возможностью размещения сопел.

Основной недостаток данной полезной модели заключается в отсутствии возможности производить испытания различных СОТС на высоких скоростях трения.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения оптимальной СОТС, которая используется в паре трения инструмент - деталь.

Это достигается тем, что устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь, содержащее станину с рычагом и грузом, конический индентор, контробразец, выполненный со сквозным цилиндрическим отверстием и фаской, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора, при этом конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию контробразца, и с учетом измеряемого прироста силы трения определяются такие параметры для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, как коэффициент трения ƒ и путь трения L _TP, в свою очередь конический индентор выполнен с пазами, расположенными на образующей конуса, контактирующий с контробразцом, выполненным с возможностью размещения сопла, также контробразец, расположенный в цанге с оправкой, связан через токарный патрон с динамометром трехкомпонентным М30-3-6к, выполненным с возможностью регистрации как осевой нагрузки, так и момента сил трения, при этом конический индентор, через соответствующую цангу с оправкой, установлен в шпинделе устройства, расположенном со стаканом в отверстиях линейных подшипников и связанным через зубчатую передачу с серводвигателем.

На фиг. 1 представлена схема реализации устройства для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь.

На фиг. 2 представлена конструкция шпиндельного узла.

На фиг. 3 представлена конструкция контробразца и конического индентора.

Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь, содержит усилитель-преобразователь 1, USB - адаптер 2, персональный компьютер 3, блок управления 4, фиксирующие винты 5, 31, 39, 45, 53, 56, 61, 97, 98, 106, 108, 109, 112, токарный патрон 6, оправки 7, 11, контробразец 8, конический индентор 9, стаканы 10, 74, 76, 79, 82, разрезные втулки 12, 49, 86, 105, 107, крышки 13, 38, корпус 14, серводвигатели 15, 28, 41, шпиндель 16, линейные подшипники 17, 24, 26, 35, 43, 68, 99, 57, 104, 111, вал-шестерню 18, ведомую шестерню 19, переходник 20, направляющие оси 21, 40, 47, 55, кронштейны 22, 23, 30, ходовой винт 25, ролики 27, 34, втулки 29, 33, ушко 32, рычаг 36, корпус 37, зубчатые колеса 42, 48, 89, тягу 44, пружину 46, станину 50, груз 51, опорные ножки 52, 62, стол 54, направляющие 58, 60, 102, динамометр трехкомпонентный М30-3-6к 59, канал для подачи СОТС 63, гайки 64, 92, 66, 72, 83, цанги 65, 93, упорные подшипники 67, 85, радиальные подшипники 69, 84, 91, стопорные кольца 70, 103, упорную втулку 71, сальники 73, 100, 101, подшипники роликовые радиально-упорные 75, 77, 78, 81, крышку подшипника 80, зубчатые рейки 87, 88, 90, сопло 94, кольцевые уплотнительные прокладки 95, блок питания 96, фланец 110.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Конический индентор 9 диаметром D _u с конической поверхностью и углом при вершине 2α устанавливается в цанге 65, расположенной в отверстии оправки 11 и закрепленной при помощи гайки 64, при этом контробразец 8 устанавливается в цанге 93, расположенной в отверстии оправки 7, закрепленной при помощи гайки 92. Контакт между коническим индентором 9 и контробразцом 8, а также необходимая нагрузка обеспечивается при помощи рычага 36, на противоположной стороне которого закреплена тяга 44 с грузом 51. Рычаг 36 создает осевую нагрузку, контактируя с роликом 27, расположенным на направляющей оси 21, на противоположном конце которой расположен переходник 20 для передачи осевой нагрузки вращающемуся шпинделю 16.

Направляющая ось 21 подвижна лишь в осевом направлении, в свою очередь для передачи осевой нагрузки на вращающийся шпиндель 16, в переходнике 20 расположены упорный подшипник 85 и радиальный подшипник 84, зафиксированные при помощи гайки 83, в свою очередь вращательное движение от шпинделя 16 на переходник 20 передается через шлицевое соединение. Для снижения трения в процессе движения направляющей оси 21 предусмотрен линейный подшипник 26, расположенный в отверстии втулки 29 и закрепленный при помощи стопорных колец (на чертеже позиция отсутствует).

Для плавного регулирования нагрузки на контактную пару, образованную коническим индентором 9 и контробразцом 8, предусмотрен узел, который включает в себя расположенные на корпусе 37 кронштейны 22 и 30, на которых закреплены направляющие 102 с ходовым винтом 25, приводящийся в движение серводвигателем 28, управление которого осуществляется при помощи блока управления 4, соединенного с персональным компьютером 3, в свою очередь на направляющих 102 установлены линейные подшипники 24 с закрепленным кронштейном 23. Кронштейн 23 также соединен с рычагом 36. Путем изменения длины плеча от контактной точки рычага 36 и ролика 27 до груза 51 плавно регулируется нагрузка на конический индентор 9 и контробразец 8.

Место соединения рычага 36 с тягой 44 закрыто крышкой 38, закрепленной при помощи фиксирующих винтов 31, 39.

Шпиндель 16 приводится во вращение при помощи серводвигателя 15, управление которого осуществляется при помощи блока управления 4 и персонального компьютера 3. В свою очередь, серводвигатель 15 соединен с редуктором (позиция на чертеже отсутствует), а именно через шлицевое соединение, вал серводвигателя 15 передает вращательное движение на вал-шестерню 18, которая затем передает вращательное движение на ведомую шестерню 19 через зубчатое зацепление, при этом ведомая шестерня 19 соединена с втулкой (позиция на чертеже отсутствует), в отверстии которой расположены шлицы, аналогично шпинделю 16, для передачи вращательного движения и осевого перемещения коническому индентору 9.

Вал-шестерня 18 и ведомая шестерня 19 закреплены в корпусе 14 при помощи подшипников роликовых радиально-упорных 75, 77, 78, 81, которые в свою очередь закреплены при помощи стаканов 74, 76, 79, 82, а также при помощи крышки подшипника 80. Во избежание утечки масла с редуктора, предусмотрены сальники 73, 100, 101. Шпиндель 16 закреплен в корпусе 14, при помощи разрезной втулки 12, в свою очередь для снижения трения использованы линейные подшипники 17, 68, установленные в отверстии разрезной втулки 12 и закрепленные посредством стопорных колец 70, 103.

Линейные подшипники 17, 68 контактируют со стаканом 10, осуществляющим осевое перемещение, при этом шпиндель 16 осуществляет и осевое и вращательное движение. Для того чтобы вращательное движение от шпинделя 16 не передавалось на стакан 10, используют радиальные подшипники 69, 91 и упорный подшипник 67, расположенные в отверстии стакана 10 и контактирующие со шпинделем 16. Радиальные подшипники 69, 91 закреплены в стакане 10 при помощи гаек 66, 72, а также при помощи упорной втулки 71. Редуктор (позиция на чертеже отсутствует), серводвигатель 15, шпиндель 16 со стаканом 10 и линейными подшипниками 17, 68, а также переходником 20 защищены от внешнего воздействия крышкой 13. Для установки и снятия конического индентора 9, предусмотрен серводвигатель 41, который через зубчатую передачу, образованную зубчатым колесом 42 и зубчатой рейкой 87, в осевом направлении перемещает направляющую ось 40 с закрепленным роликом 34, расположенную в отверстиях линейных подшипников 43, 104, при этом линейные подшипники 43, 104 расположены в отверстиях разрезных втулок 86, 105, соединенных со станиной 50 при помощи фиксирующих винтов 45, 106.

Управление серводвигателем 41 осуществляется через блок управления 4, который соединен с персональным компьютером 3. Для повышения жесткости в процессе работы, направляющая ось 40 контактирует с линейным подшипником 35, установленным в отверстии втулки 33. При перемещении, направляющая ось 40 контактирует с рычагом 36, изменяя его угол положения, в результате чего снимается нагрузка со шпинделя 16. В процессе снятия нагрузки, шпиндель 16 с оправкой 11 и коническим индентором 9 следует за рычагом 36 по мере его перемещения, при помощи возвратного механизма, состоящего из направляющей оси 47 установленной в отверстиях линейных подшипников 99,111, закрепленных на станине 50 при помощи разрезных втулок 49, 107 и фиксирующих винтов 97, 98. Передача движения в осевом направлении от направляющей оси 47 к стакану 10, осуществляется при помощи зубчатой передачи, образованной зубчатой рейкой 88, расположенной на направляющей оси 47, зубчатыми колесами 48, 89, закрепленными на корпусе 14 и зубчатой рейкой 90, закрепленной на стакане 10 при помощи фиксирующих винтов 112. Осевое перемещение направляющей оси 47, обеспечивается через пружину 46, закрепленную противоположным концом на ушке 32.

Устройство содержит стол 54, на котором установлена станина 50, опорные ножки 52, 62, выполненные для ровной и надежной установки устройства, закрепленные при помощи фиксирующих винтов 53, 61. Также на столе 54 установлены направляющие 58, 60, выполненные с возможностью линейного перемещения контробразца 8 и динамометра трехкомпонентного М30-3-6к 59 по оси X, в свою очередь на направляющих 58, 60 закреплены направляющие оси 55 и линейные подшипники 57, выполненные с возможностью перемещения контробразца 8 и динамометра трехкомпонентного М30-3-6к 59 по оси Y, что позволяет осуществлять центрирование контробразца 8 относительно оси конического индентора 9. Динамометр трехкомпонентный М30-3-6к 59, закреплен на корпусе (позиция на чертеже отсутствует), при помощи фиксирующих винтов 56, 108. Оправка 7 зафиксирована в токарном патроне 6, который в свою очередь, при помощи фланца ПО и фиксирующих винтов 5, 109, закреплен на динамометре трехкомпонентном М30-3-6к 59.

Использование динамометра трехкомпонентного М30-3-6к 59, позволяет осуществлять контроль создаваемой нагрузки на контробразец 8, коническим индентором 9, а также фиксировать значения момента сил трения, создаваемого в процессе трения конического индентора 9 и контробразца 8.

В процессе работы устройства, от динамометра трехкомпонентного М30-3-бк 59, по кабелю передается сигнал на усилитель-преобразователь 1, который соединен в свою очередь с блоком питания 96, затем от усилителя-преобразователя 1, через USB - адаптер 2 сигнал поступает на персональный компьютер 3, для дальнейшего построения графика.

Для подачи СОТС в контактную зону контробразца 8 и конического индентора 9, предусмотрено специальное сопло 94, расположенное в отверстии контробразца 8, соединенное с каналом для подачи СОТС 63. Герметичность установки сопла 94, обеспечивается при помощи кольцевых уплотнительных прокладок 95. Для отвода СОТС, в контробразце 8 предусмотрены специальные отверстия. Конический индентор 9 выполнен с пазами по образующей конуса, которые обеспечивают доступ СОТС в контактную зону трущихся металлических пар.

С помощью описанной конструкции осуществляется нагружение конического индентора 9 и контробразца 8 одной и той же нормальной нагрузкой с последующим вращением конического индентора 9 с необходимой частотой, в условиях как без исследуемой СОТС, так в условиях присутствия СОТС в контактной зоне металлических пар. Далее измеряется в каждом случае приращение силы трения и определяются параметры, с учетом которых осуществляется выбор оптимальной СОТС. Согласно полезной модели, используется контробразец 8 со сквозным цилиндрическим отверстием, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора 9.

Конический индентор 9 устанавливается соосно цилиндрическому отверстию контробразца 8 и с учетом измеряемого прироста силы трения, определяются такие параметры для выбора оптимальной СОТС, как коэффициент трения ƒ и путь трения L _TP для каждого вышеупомянутого случая по следующим зависимостям:

,

где М _TP - экспериментально определяемый момент сил трения, Н м;

Р - осевая нагрузка, Н;

d ₀ и d ₁ - диаметр отверстия и фаски, расположенных в контробразце 8, соответственно, мм;

2α - угол при вершине конуса конического индентора 9, также:

где n - частота вращения, об/мин;

t _C - время в секундах, при этом оптимальная СОТС выбирается по графикам зависимости ƒ=ƒ(L_TP) с учетом требований к исследуемой СОТС. Например, наибольшие значения коэффициента трения на всем пути трения свидетельствуют о худшей смазывающей способности данной СОТС по сравнению с эталоном.

Устройство работает следующим образом. Конический индентор диаметром D _u с конической поверхностью и углом при вершине 2α, устанавливают в цанге, расположенной в отверстии оправки. Цангу зажимают при помощи гайки, расположенной на оправке. Контробразец также устанавливают в цанге, расположенной в отверстии оправки, затем при помощи гайки зажимают цангу с контробразцом. Контакт между коническим индентором и контробразцом, а также необходимая нагрузка обеспечивается благодаря рычагу, на противоположной стороне которого закреплена тяга с грузом.

Контактирующий с роликом рычаг создает осевую нагрузку, при этом ролик расположен на направляющей оси, на противоположном конце которой расположен переходник, для передачи осевой нагрузки вращающемуся шпинделю. Направляющая ось подвижна лишь в осевом направлении, в свою очередь для передачи осевой нагрузки на вращающийся шпиндель, в переходнике расположены упорный подшипник и радиальный подшипник, которые фиксируют при помощи гайки, при этом, вращательное движение от шпинделя на переходник, передается через шлицевое соединение. Для снижения трения в процессе перемещения направляющей оси используют линейный подшипник, который располагают в отверстии втулки и закрепляют при помощи стопорных колец.

Для плавного регулирования нагрузки на контактную пару, образованную коническим индентором и контробразцом, предусмотрен узел, который включает в себя расположенные на корпусе кронштейны, на которые закрепляют направляющие с ходовым винтом. Ходовой винт приводит в движение серводвигатель, управление которого осуществляют при помощи персонального компьютера и блока управления. При этом, на направляющих устанавливают линейные подшипники с кронштейном, который соединяют с рычагом. Путем изменения длины плеча от контактной точки рычага и ролика, расположенного на осевой направляющей, связанной со шпинделем, до груза, который располагают на тяге, плавно регулируют нагрузку на контактную пару, образованную коническим индентором и контробразцом.

Место соединения рычага с тягой закрыто специальной крышкой, которую закрепляют при помощи фиксирующих винтов.

Шпиндель приводится во вращение серводвигателем, управление которого осуществляют при помощи персонального компьютера, соединенного с блоком управления. В свою очередь серводвигатель, соединен с редуктором через шлицевое соединение. В процессе работы, вал серводвигателя передает вращательное движение на вал-шестерню, которая затем передает вращательное движение на ведомую шестерню, через зубчатое зацепление. Ведомая шестерня, соединена с втулкой, в отверстии которой расположены шлицы, аналогично шпинделю, для передачи крутящего момента на конический индентор.

Вал-шестерня и ведомая шестерня расположены в корпусе и закреплены, при помощи подшипников роликовых радиально-упорных, стаканов, а также, крышки подшипника. Во избежание утечки масла с редуктора, предусмотрены сальники. Шпиндель установлен в корпусе при помощи разрезной втулки, в свою очередь для снижения трения, используют линейные подшипники, которые устанавливают в отверстии разрезной втулки и закрепляют стопорными кольцами. Линейные подшипники контактируют со стаканом, осуществляющим перемещение в осевом направлении, при этом шпиндель осуществляет помимо осевого, также и вращательное движение. Для того, чтобы вращательное движение от шпинделя не передавалось на стакан, используют радиальные подшипники и упорный подшипник, который располагают в отверстии стакана. Внутреннее кольцо радиальных подшипников контактирует со шпинделем. Радиальные подшипники закрепляют при помощи специальных гаек и упорной втулки. Редуктор, серводвигатель, шпиндель со стаканом и линейными подшипниками, а также переходником, защищены от внешнего воздействия при помощи крышки. Для установки и снятия конического индентора предусмотрен механизм, содержащий серводвигатель, который через зубчатую передачу, образованную зубчатым колесом и зубчатой рейкой, приводит в движение направляющую ось, расположенную в отверстиях линейных подшипников. Линейные подшипники зафиксированы при помощи разрезных втулок, соединенных со станиной фиксирующими винтами. При помощи персонального компьютера, соединенного с блоком управления, осуществляется работа серводвигателя.

Для повышения жесткости системы, направляющая ось, служащая для углового перемещения рычага, расположена в отверстии линейного подшипника, установленного в отверстии втулки, расположенной в станине устройства. При вертикальном перемещении, направляющая ось контактирует с рычагом, изменяя его угол положения, в результате чего снимается нагрузка со шпинделя, а соответственно и с контактной пары, образованной коническим индентором и контртелом. В процессе снятия нагрузки с контактной пары, шпиндель с оправкой, а также коническим индентором, следует за рычагом по мере его перемещения. Реализуется это, при помощи возвратного механизма, состоящего из направляющей оси, установленной в отверстиях линейных подшипников, которые закрепляют на станине, при помощи разрезных втулок и фиксирующих винтов. Передача движения в осевом направлении от направляющей оси к стакану, осуществляется при помощи зубчатой передачи, образованной зубчатой рейкой, расположенной на направляющей оси, зубчатыми колесами, закрепленными на корпусе и зубчатой рейкой, закрепленной на стакане фиксирующими винтами. Для вертикального перемещения направляющей оси, используют пружину, которую закрепляют противоположным концом к ушку.

Также устройство содержит стол, с расположенной станиной, опорными ножками, выполненными для ровной и надежной установки устройства, которые закреплены при помощи фиксирующих винтов, расположенными направляющими, предназначенными для линейного перемещения контробразца с динамометром трехкомпонентным М30-3-6к по оси X, при этом, на направляющих также закреплены направляющие оси с линейными подшипниками, предназначенные для перемещения контробразца по оси Y, что позволяет осуществлять его центрирование относительно оси конического индентора. Динамометр трехкомпонентный М30-3-6к закрепляют на корпусе с линейными подшипниками при помощи фиксирующих винтов.

При помощи фланца и фиксирующих винтов, на динамометр трехкомпонентный М30-3-6к, устанавливают токарный патрон, а затем оправку с контробразцом. При помощи динамометра трехкомпонентного М30-3-6к, осуществляют контроль создаваемой нагрузки на контробразец коническим индентором, а также фиксируют значения момента сил трения, возникающего в процессе трения конического индентора и контробразца.

В процессе работы устройства, динамометр трехкомпонентный М30-3-6к, по кабелю передает сигнал на усилитель-преобразователь, который соединен в свою очередь с блоком питания, затем от усилителя-преобразователя, через USB - адаптер, сигнал поступает на персональный компьютер, для дальнейшего построения графика.

Для подачи СОТС в контактную зону контробразца и конического индентора, используют сопло, которое размещают в отверстии контробразца и соединяют с каналом для подачи СОТС. Герметичность установки сопла, обеспечивается при помощи кольцевых уплотнительных прокладок. Для отвода СОТС, предусмотрены специальные отверстия, выполненные в контробразце. Конический индентор изготовлен с пазами по образующей конуса, которые обеспечивают доступ СОТС в контактную зону трущихся металлических пар.

С помощью описанной конструкции осуществляют нагружение конического индентора и контробразца одной и той же нормальной нагрузкой с последующим вращением конического индентора с необходимой частотой, в условиях как без исследуемой СОТС, так в условиях присутствия СОТС в контактной зоне металлических пар. Далее измеряют в каждом случае приращение силы трения и определяют параметры, с учетом которых выбирают оптимальную СОТС. Согласно полезной модели, используют контробразец со сквозным цилиндрическим отверстием, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора.

Конический индентор устанавливают соосно цилиндрическому отверстию контробразца и с учетом измеряемого прироста силы трения, определяют такие параметры для выбора оптимальной СОТС, как коэффициент трения ƒ и путь трения L _TP для каждого вышеупомянутого случая по следующим зависимостям:

,

где M _TP - экспериментально определяемый момент сил трения, Н м;

Р - осевая нагрузка, Н;

d ₀ и d ₁ - диаметр отверстия и фаски, расположенных в контробразце, соответственно, мм;

2α - угол при вершине конуса конического индентора, также

где n - частота вращения, об/мин;

t _C - время в секундах, при этом оптимальная СОТС выбирается по графикам зависимости ƒ=ƒ(L _TP) с учетом требований к исследуемой СОТС. Например, наибольшие значения коэффициента трения на всем пути трения свидетельствуют о худшей смазывающей способности данной СОТС по сравнению с эталоном. При использовании предлагаемого устройства и с проведением необходимых расчетов можно определить такие параметры как коэффициент трения и путь трения, суть которого заключается в том, что ограничиваются площадь контакта конического индентора с контробразцом, при этом, предварительно изготавливают сквозное отверстие в контробразце, 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 D _u - диаметр цилиндрической части конического индентора, распределение контактных давлений р _n по ширине контакта l _K можно считать равномерным, т.е. можно принять р _n=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 τ _n - касательные напряжения.

Вращающий момент сил трения в силу малости l _K:

.

Контактное давление определяется исходя из условий статики:

.

Тогда

,

отсюда

.

Если n - частота вращения (об/мин), то путь трения L _TP можно рассчитать, как:

,

где t _M - время в минутах.

Если t _c - 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 СОТС для дальнейшего процесса резания.

Claims (1)

1. Устройство для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, которые используются в паре трения инструмент - деталь, содержащее станину с рычагом и грузом, конический индентор, контробразец, выполненный со сквозным цилиндрическим отверстием и фаской, диаметр которого меньше наибольшего диаметра конического индентора, при этом конический индентор устанавливается соосно цилиндрическому отверстию контробразца, и с учетом измеряемого прироста силы трения определяются такие параметры для выбора оптимальных смазочно-охлаждающих технологических средств, как коэффициент трения ƒ и путь трения LTP, в свою очередь конический индентор выполнен с пазами, расположенными на образующей конуса, контактирующий с контробразцом, выполненным с возможностью размещения сопла, отличающееся тем, что контробразец, расположенный в цанге с оправкой, связан через токарный патрон с динамометром трехкомпонентным М30-3-6к, выполненным с возможностью регистрации как осевой нагрузки, так и момента сил трения, при этом конический индентор, через соответствующую цангу с оправкой, установлен в шпинделе устройства, расположенном со стаканом в отверстиях линейных подшипников и связанном через зубчатую передачу с серводвигателем.