RU2693796C1 - Устройство для испытания материалов на трение и износ - Google Patents
Устройство для испытания материалов на трение и износ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693796C1 RU2693796C1 RU2018141350A RU2018141350A RU2693796C1 RU 2693796 C1 RU2693796 C1 RU 2693796C1 RU 2018141350 A RU2018141350 A RU 2018141350A RU 2018141350 A RU2018141350 A RU 2018141350A RU 2693796 C1 RU2693796 C1 RU 2693796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- friction
- reference marks
- disk
- pair
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области исследования триботехнических характеристик материалов пар трения и может быть использовано для их определения с высокой точностью не только в нормальных, но и в специфических условиях, в частности в условиях открытого космоса, в зоне действия ионизирующих излучений, экстремальных температур и т.п. Устройство содержит корпус, в котором на подшипниках установлен ротор для крепления испытуемого образца, выполненного в виде диска, держатель контробразца, выполненный в виде закреплённой на корпусе тензометрической балки с установленным на ней винтовым механизмом нормального нагружения пары трения, обеспечивающим её упругое деформирование, в котором установлен пальчиковый контробразец, образующий с диском испытуемую пару трения, а также привод вращения ротора. Устройство снабжено жёстко закреплённым на роторе диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками, регистратором местоположения реперных меток, муфтой, отключающей ротор от привода, а тензобалка держателя контробразца закреплена по концам, при этом её продольная ось совпадает с вектором силы трения. Технический результат: повышение точности определения триботехнических свойств исследуемых материалов, упрощение конструкции, уменьшение массогабаритных характеристик устройства, снижение трудоёмкости испытаний, перспектива практически полной автоматизации, вплоть до роботизации, процесса испытаний и контроля, расширение области его использования. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области исследования триботехнических свойств материалов и касается конструкции устройства для этих целей, обеспечивающего возможность исследования фрикционных характеристик не только в нормальных условиях, но и в специфических условиях, в частности в условиях космоса, воздействия радиации, излучений.
Известно многопозиционное устройство для испытания материалов на трение и износ в условиях космоса (см. журнал «Трение и износ», т.24, №6, 2003г., с.626-635), содержащее узлы трения типа «диск-индентор», каждый из которых представляет собой диск с двумя поверхностями трения, по которым скользят два полусферических индентора. Диск жёстко закреплён на валу привода, а инденторы – на специальных рычагах. Нормальная нагрузка на инденторы задается с помощью тарированной пружины.
Все узлы трения приводятся во вращение выходным валом привода через зубчатый редуктор. Момент трения в паре «диск-индентор» измеряется упругой тензометрической балкой. Электрические сигналы поступают на два тензометрических преобразователя, с которых они передаются на регистрирующий прибор при наземных испытаниях или в бортовую систему телеметрии космического аппарата при испытаниях в космическом пространстве.
Недостатками известного устройства являются достаточно большие массогабаритные характеристики, что обусловлено использованием в качестве привода двигателя с редуктором, относительно невысокая точность измерения фрикционных характеристик, обусловленная использованием значительных масс, участвующих в измерениях, а также невысокие скорости скольжения и удельные давления в контакте индентора и диска.
Решением, наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому и принятому за прототип, является устройство для испытания материалов на трение и износ, содержащее корпус, внутри которого на подшипниках установлен ротор для крепления испытуемого образца, держатель контробразца, выполненный в виде закреплённой на корпусе тензометрической балки с гнездом под пальчиковый контробразец, образующий с диском испытуемую пару трения, механизм её нормального нагружения, выполненный в виде винтовой пары, обеспечивающей упругое деформирование тензометрической балки, а также привод вращения ротора (патент RU №2379648, МПК G01N 3/00, опубл. 20.01.2010 г.).
Заявляемое в качестве изобретения устройство для испытания материалов на терние и износ направлено на повышение точности определения фрикционных характеристик испытуемой пары материалов и их зависимости от скорости, а также на существенное снижение трудоёмкости при проведении экспериментов.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что
- оно снабжено жёстко закреплённым на роторе диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками,
- регистратором местоположения реперных меток,
- и разъёмной муфтой, соединяющей вал привода с ротором,
- а упругая балка держателя контробразца закреплена по концам, при этом её продольная ось совпадает с вектором силы трения.
Указанный результат достигается также тем, что в качестве регистратора использована кинокамера.
Указанный результат достигается также тем, что тензобалка установлена с возможностью её радиального смещения.
Указанный результат достигается также тем, что реперных меток наносится как минимум две, одна из которых расположена на оси вращения ротора.
Указанный результат достигается также тем, что при проведении испытаний кинокамера устанавливается из условия постоянного удержания в поле зрения всех реперных меток.
Указанный результат достигается также тем, что кинокамера выбрана из условия, чтобы частота кадров съёмки превышала частоту вращения инерционного диска.
На фиг. 1 схематично представлено продольное сечение предложенного устройства для испытания материалов на трение и износ.
На фиг. 2 представлено расположение образца и пальчикового контробразца.
На фиг. 3 представлен вид по стрелке А со снятым инерционным диском.
Устройство для испытания материалов на трение и износ содержит корпус 1, внутри которого на подшипниках 2 установлен ротор 3 с инерционным диском 4 и диском 5 из испытуемого материала. На торце инерционного диска 4 расположены (выполнены) реперные метки, в качестве которых могут быть использованы метки любого типа, в т.ч. отражатели, штыри, сквозные прорези и т.п. (не показаны). Пальчиковый контробразец 6 установлен в механизме нормального нагружения пары трения 8, закреплённом на тензобалке 7 (фиг.3), которая в свою очередь жёстко закреплена по обоим концам на торце корпуса таким образом, чтобы её продольная ось совпадала с вектором силы трения. При этом тензобалка 7 может быть не единственной (фиг. 3), и устанавливаться с возможностью её радиального смещения для расположения контробразцов 6 на разных дорожках трения.
Механизм нормального нагружения пары трения выполнен в виде винтового пары 8, обеспечивающей упругое деформирование тензобалок7.
Электропривод 9, соединённый с помощью муфты 10 с ротором 3, обеспечивает вращение ротора и, при необходимости, отключается по достижении им заданной угловой скорости.
Движение реперных меток регистрируется во времени кинокамерой 11 (фиг.1).
Момент инерции диска 4выбирается из условия, чтобы запас кинетической энергии раскрученного ротора 3 с инерционным диском 4 до заданной рабочей скорости был достаточным для преодоления момента трения испытуемой пары материалов за требуемый промежуток времени.
В качестве регистратора импульсов от реперных меток может быть использован излучатель-приемник сигналов от них любого типа – электрических, световых, лазерных и пр. (не показан), а также кинокамера, в частности скоростная.
Определение потерь на трение испытуемой пары материалов осуществляется на данном устройстве по разности зарегистрированных скоростных зависимостей моментов сопротивления вращению ротора при наличии испытуемой пары трения и при её отсутствии.
Для этого электроприводом 9 с помощью муфты 10 раскручивают ротор 3 с установленными на нём инерционным диском 4 и испытуемым диском 5, к которому с заданным нормальным усилием прижимается пальчиковый контробразец 6, создавая необходимое контактное давление. При этом непрерывно контролируют (записывают) скоростную зависимость развиваемого двигателем крутящего момента, которая включает в себя потери на трение в опорах самого двигателя и в опорах ротора, а также потери на трение сопряжённой пары испытуемых материалов. По достижении заданной угловой скорости с помощью разъёмной муфты 10 отключают ротором 3 от привода 9. Таким образом, ротор 3 оказывается в состоянии свободного вращения, и его торможение обусловлено потерями на трение в опорах ротора и трением испытуемой пары. В течение выбранного интервала времени, в частности вплоть до полного останова, фиксируют (записывают) временную зависимость скорости вращения ротора 3 с помощью, в частности, скоростной камеры 11.
Повторяют эту же операцию при отведенном от испытываемого диска 5контробразце 6.При этом замедление вращения ротора 3 обусловлено потерями на трение только в его подшипниках, и записывают скоростную зависимость момента сопротивления подшипников.
Сопоставляя обе скоростные зависимости, полученные при прочих равных условиях, определяют зависимость коэффициента трения испытуемой пары от скорости скольжения.
Оснащение известного устройства для испытаний на трение и износ инерционным диском с расположенными на нем реперными метками (например, нанесённой заданной шероховатостью поверхности, метками в виде штырей, сквозных прорезей и т.п.), регистратором их положения (излучатель-приемник сигналов от них любого типа – электрических, световых, лазерных и пр. (не показан), кинокамера, в частности скоростная, стробоскоп и т.п.) в течение всего периода измерений, а также муфтой для отключения ротора от привода, обеспечивает возможность непрерывной регистрации движения меток при вращении ротора, в том числе на этапе замедления вращения ротора после отключения привода. Разработанная специальная компьютерная программа позволяет по движению меток рассчитать момент сопротивления в подшипниках и коэффициенты трения скольжения в парах исследуемых материалов.
Тем самым исключается необходимость многократного повторения эксперимента при различных скоростях скольжения и качения, и повышается точность измерения определяемых параметров.
Кроме того, точность измерений трибологических характеристик повышается за счёт исключения влияния разогрева статора привода на испытываемые материалы.
Кроме того, точность измерений повышается за счёт исключения влияния вибраций привода на трение испытываемых материалов.
Кроме того, точность измерений повышается за счёт исключения взаимного влияния средств измерения тангенциальных и нормальных сил.
Кроме того, точность измерений повышается за счёт уменьшения влияния широкого диапазона температур, радиации, излучений на датчики тензометрических устройств.
Кроме того, упрощается конструкция устройства.
Claims (8)
1. Устройство для испытания материалов на трение и износ, содержащее корпус, в котором на подшипниках установлен ротор для крепления испытуемого образца, выполненного в виде диска, держатель контробразца, выполненный в виде закреплённой на корпусе тензометрической балки с установленным на ней винтовым механизмом нормального нагружения пары трения, обеспечивающим её упругое деформирование, в котором установлен пальчиковый контробразец, образующий с диском испытуемую пару трения, а также привод вращения ротора, отличающееся тем, что оно снабжено жёстко закреплённым на роторе диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками, регистратором местоположения реперных меток, муфтой, отключающей ротор от привода, а тензобалка держателя контробразца закреплена по концам, при этом её продольная ось совпадает с вектором силы трения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число реперных меток минимум две, одна из которых расположена на оси вращения ротора.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тензобалка установлена с возможностью её радиального смещения.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве регистратора использована кинокамера.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что при проведении испытаний кинокамера устанавливается из условия непрерывного удержания в поле съёмки всех реперных меток.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что кинокамера выбрана из условия, чтобы частота её кадров превышала максимальную частоту вращения диска.
7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что видеофиксация кинокамерой производится с регистрацией времени.
8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что частота кадров камеры выбирается из условия получения в кадре следа реперных точек в виде дуги окружности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141350A RU2693796C1 (ru) | 2018-11-24 | 2018-11-24 | Устройство для испытания материалов на трение и износ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141350A RU2693796C1 (ru) | 2018-11-24 | 2018-11-24 | Устройство для испытания материалов на трение и износ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693796C1 true RU2693796C1 (ru) | 2019-07-04 |
Family
ID=67252093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141350A RU2693796C1 (ru) | 2018-11-24 | 2018-11-24 | Устройство для испытания материалов на трение и износ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693796C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766270C1 (ru) * | 2021-03-01 | 2022-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1035467A1 (ru) * | 1982-04-09 | 1983-08-15 | Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации | Устройство дл испытани материалов на трение и износ |
JPH05133867A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 摩耗試験機 |
RU2139517C1 (ru) * | 1997-07-22 | 1999-10-10 | Кретинин Олег Васильевич | Способ оценки интенсивности изнашивания контактирующих поверхностей |
RU91171U1 (ru) * | 2009-07-13 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" | Установка для измерения пятен износа при испытании смазочного материала |
JP5133867B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2013-01-30 | 台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司 | マイクロコンポーネント用のパッケージ |
RU172556U1 (ru) * | 2016-11-21 | 2017-07-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Лабораторная установка для проведения испытаний на износ образцов валков станов холодной прокатки |
-
2018
- 2018-11-24 RU RU2018141350A patent/RU2693796C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1035467A1 (ru) * | 1982-04-09 | 1983-08-15 | Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации | Устройство дл испытани материалов на трение и износ |
JPH05133867A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 摩耗試験機 |
RU2139517C1 (ru) * | 1997-07-22 | 1999-10-10 | Кретинин Олег Васильевич | Способ оценки интенсивности изнашивания контактирующих поверхностей |
JP5133867B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2013-01-30 | 台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司 | マイクロコンポーネント用のパッケージ |
RU91171U1 (ru) * | 2009-07-13 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" | Установка для измерения пятен износа при испытании смазочного материала |
RU172556U1 (ru) * | 2016-11-21 | 2017-07-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Лабораторная установка для проведения испытаний на износ образцов валков станов холодной прокатки |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766270C1 (ru) * | 2021-03-01 | 2022-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108291900B (zh) | 摩擦检测设备和方法 | |
Eriten et al. | Development of a lap joint fretting apparatus | |
RU188751U1 (ru) | Устройство для определения трибологических характеристик материалов | |
RU2709444C1 (ru) | Устройство для измерения силы трения | |
RU2693796C1 (ru) | Устройство для испытания материалов на трение и износ | |
US4253326A (en) | Apparatus for determining the properties of a lubricant | |
US5372033A (en) | EHL test machine for measuring lubricant film thickness and traction | |
RU2587758C1 (ru) | Стенд для циклических испытаний газодинамических подшипников | |
RU2381481C1 (ru) | Машина для испытания материалов на трение и износ | |
CN109975017A (zh) | 摩擦副性能综合测试仪 | |
RU2766270C1 (ru) | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ | |
Robert et al. | Applications | |
KR20180014827A (ko) | 충전 장치용 테스트 벤치 | |
RU2379648C1 (ru) | Устройство для испытания материалов на трение и износ | |
RU2695042C1 (ru) | Машина для испытания на трение и изнашивание | |
RU2289119C1 (ru) | Устройство для испытания материалов на трение | |
Kartal et al. | Measurement of tangential contact stiffness in frictional contacts: the effect of normal pressure | |
Macek et al. | Energy-saving mechatronic system for fatigue tests of materials under variable-amplitude proportional bending and torsion | |
Bruns et al. | Traceability of dynamic force and torque calibrations by means of laser Doppler interferometry | |
RU2468352C1 (ru) | Способ экспериментально-теоретического определения фрикционных характеристик элемента кинематической цепи для передачи вращательного движения с учетом частоты вращения и устройство для его осуществления | |
SU911225A1 (ru) | Ротационный вискозиметр | |
SU954856A1 (ru) | Устройство дл измерени силы трени | |
RU83335U1 (ru) | Машина трения | |
BR102020025935A2 (pt) | Sistema de análise tribológica | |
RU2141106C1 (ru) | Склерометр |