RU2766270C1 - Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ - Google Patents
Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766270C1 RU2766270C1 RU2021105197A RU2021105197A RU2766270C1 RU 2766270 C1 RU2766270 C1 RU 2766270C1 RU 2021105197 A RU2021105197 A RU 2021105197A RU 2021105197 A RU2021105197 A RU 2021105197A RU 2766270 C1 RU2766270 C1 RU 2766270C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearings
- rotor
- friction
- housing
- wear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
- G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к области исследования триботехнических характеристик материалов подшипников 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 с жёстко закреплённым на нём диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками, регистратор местоположения реперных меток во времени, и электрический привод вращения ротора. Устройство снабжено механизмом осевого нагружения подшипников и датчиком измерения вибраций корпуса, а статорная и якорная обмотки привода смонтированы соответственно в корпусе и на роторе. Технический результат: повышение точности определения триботехнических характеристик материалов подшипников, упрощение конструкции, уменьшение массогабаритных характеристик устройства. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области исследования триботехнических свойств материалов подшипников и касается конструкции устройства для измерения сил трения и величин износа в подшипниках качения и скольжения, обеспечивающего возможность их исследования в земных условиях, и в условиях космоса, воздействия радиации, излучений.
Известно многопозиционное устройство для испытания на трение и износ (патент RU №2379648, МПК G01N 3/00, опубл. 20.01.2010 г.).
Изобретение относится к технике исследования трибкотехнических свойств конструкционных и смазочных материалов. Техническим результатом является повышение точности измерения. Устройство для испытания материалов на трение и износ содержит привод вращения, статор которого через подшипник соединен с ротором, в котором закреплены с промежутком между ними два испытываемых диска, каждый из которых взаимодействует с испытываемыми инденторами, расположенными на тензометрических балках, закрепленных на статоре и осуществляющих за счет собственной упругости прижатие инденторов к плоской поверхности соответствующего диска и данного диска к ротору, и тензодатчики, установленные на балках, соединенные с регистрирующим прибором. Каждая балка выполнена в виде моноблока, состоящего из двух пар плоскопараллельных пружин, соединенных с обоих концов между собой попарно перемычками и повернутых относительно друг друга на 90° вдоль их оси, параллельной плоскости пружин, с соединением в единое целое по одной из перемычек, принадлежащей каждой из пар пружин, при этом балки закреплены на статоре с расположением плоскости одной из пар пружин параллельно поверхности испытываемого диска.
Устройство для испытания материалов на трение и износ по патенту RU№2379648 не позволяет измерить сопротивление вращению подшипников.
Решением, наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому и принятому за прототип, является устройство для испытания материалов на трение и износ по патенту RU №2693796, (51) МПК G01 N3/56, опубл. 04.07.2019 г., бюллетень №19).
Устройство для испытания материалов на трение и износ по патенту RU №2693796, 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 гнездом под пальчиковый контробразец, образующим с диском испытуемую пару трения, резьбовой механизм нормального нагружения пары трения, обеспечивающей упругое деформирование тензометрической балки, а также привод вращения ротора, 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 упругая балка держателя контробразца закреплена по концам, при этом её продольная ось совпадает с вектором силы трения.
Недостатком этого устройства является то, что оно не содержит механизма создания требуемой степени натяга подшипников, который необходим для испытания подшипников в режимах нагружения, характерных для их реальной работы. Кроме того, устройство не предусматривает измерение износа подшипников.
Наличие привода в отдельном исполнении и муфты, соединяющей привод с ротором и отключающей привод от ротора, усложняет конструкцию устройства, требует дополнительных каналов управления и связи. При использовании устройства в открытом космосе проведение дополнительных кабелей сопряжено с большими дополнительными затратами. Его использование на внешней стороне спутников и космических станций требует проведения дополнительных трудоёмких работ. Для Международной космической станции они связаны с необходимостью выхода космонавтов в открытое космическое пространство.
Заявляемое в качестве изобретения устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ направлено на создание возможности определения моментов сопротивления в подшипниках при требуемых величинах их натягов, измерение их износа, а также на существенное упрощение конструкции устройства.
Для измерения износа материалов подшипников в конструкцию устройства включён датчик измерения вибраций корпуса, который связывает параметры вибраций корпуса с величиной износа материалов подшипников. По мере работы устройства единственным сопряжением, которое изнашивается, являются исследуемые подшипники. Они создают вибрации корпуса, параметры которых связаны с величинами износа, и по ним можно однозначно судить о величинах износа подшипников.
Испытание материалов подшипников (материалов тел качения, сепараторов, колец, а также смазывающих материалов) в составе подшипников даёт возможность наиболее достоверно определять их фрикционные характеристики и работоспособность.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ, содержащее корпус, в котором на подшипниках установлен ротор с жёстко закреплённым на нём диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками, регистратор местоположения реперных меток во времени, и электрический привод вращения ротора, снабжено механизмом осевого нагружения подшипников и датчиком измерения вибраций корпуса, а статорная и якорная обмотки привода смонтированы соответственно в корпусе и на роторе.
Поставленная задача также достигается тем что, механизм осевого нагружения подшипников выполенен в виде тарированной пружинной мембраны, соединенной посредством резьбы с прижимной гайкой.
Поставленная задача также достигается тем что, механизм осевого нагружения подшипников выполнен на роторе.
Поставленная задача также достигается тем что, датчик измерения вибраций корпуса выполнен в виде электронного устройства измерения ускорений и величин перемещения корпуса.
Поставленная задача также достигается тем что, обмотка ротора выполнена в виде постоянных магнитов.
Наличие привода ротора внутри корпуса устройства даёт возможность исключить из его конструкции отдельно расположенный привод вращения и муфту, соединяющую привод с ротором.
На фиг. 1 схематично представлено продольное сечение предложенного устройства для испытания материалов подшипников на трение и износ.
Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ содержит корпус 1, внутри которого на исследуемых подшипниках 2 установлен ротор 3 с инерционным диском 4. На инерционном диске 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). Движение реперных меток регистрируется во времени регистратором местоположения реперных меток 5, выполненным в виде электронного устройства. В качестве регистратора импульсов от реперных меток может быть использован излучатель-приемник сигналов от них любого типа - электрических, световых, лазерных и др.
Вращение ротора, снабжённого обмотками или постоянными магнитами 6 производится вращающимся магнитным полем, создаваемым обмотками корпуса 7.
Момент инерции диска 4 выбирается из условия, чтобы запас кинетической энергии раскрученного до заданной частоты вращения ротора 3 с инерционным диском 4 был достаточным для преодоления сопротивления вращения подшипников в состоянии свободного выбега, а также обеспечивал требуемую точность измерений. Для достижения требуемой точности измерений величину момента инерции диска задают в зависимости от натяга подшипников.
Измерение потерь на трение в испытываемых подшипниках осуществляется методом выбега по изменению частоты вращения ротора во времени вследствие преодоления сопротивления в подшипниках.
Устройство снабжено механизмом осевого нагружения подшипников 2. В частности, оно включает тарированную пружинную шайбу 8, упирающуюся во внутреннее кольцо испытываемого подшипника 2 и прижимаемую гайкой 9 путём её поворота по резьбе неподвижного ротора 3. При повороте гайки 9 относительно рототра 3 производится сжатие тарированной пружинной шайбы 8, которое создает требуемое усилие натяга подшипников 2.
Датчик измерения вибраций 10 измеряет ускорения и величины перемещений в требуемых точках корпуса 1 , по которым судят об износе подшипников 2. В устройстве могут испытываться как подшипники качения, так и подшипники скольжения.
Устройство работает следующим образом. Включением тока раскручивают ротор 3 с установленными на нём инерционным диском 4 до требуемой частоты вращения. Устройство включается до наработки требуемого ресурса подшипников 2 при требуемой частоте вращения ротора 3.
После этого выключают ток, подаваемый на устройство. Происходит торможение ротора 3, обусловленное потерями на трение в исследуемых подшипниках 2. В течение выбранного интервала времени, в частности вплоть до полного останова, фиксируют (записывают) временную зависимость скорости вращения инерционного диска 4 с помощью электронного регистратора 5. Скорость замедления вращающегося ротора 3, определяемая массой инерционного диска 4 и сопротивлением вращению в подшипниках 2, выбирается из условия получения требуемой точности измерений. В открытом космосе в условиях вакуума исключаются погрешности, связанные с трением вращающегося ротора о воздух.
Для исследования могут быть использованы как подшипники качения, так и подшипники скольжения.
Компьютерная программа позволяет по замедлению вращения диска рассчитать момент сопротивления в подшипниках, а по нему силы трения в подшипниках. Величина момента сопротивления подшипников зависит от степени их изношенности, физико-химического и механического состояния их трущихся поверхностей, старения смазочного материала. При воздействии космических излучений свойства смазочных материалов и, как результат, их старение и работоспособность подшипников изменяются быстрее, чем в земных условиях. Это является одной из причин потери работоспособности подшипников. Для получения достоверных результатов испытания материалов должны проводиться в составе подшипников. При этом испытания должны проводиться при требуемой степени нагружения подшипников.
Claims (5)
1. Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ, содержащее корпус, в котором на подшипниках установлен ротор с жёстко закреплённым на нём диском с заданным моментом инерции и с выполненными на нём реперными метками, регистратор местоположения реперных меток во времени, и электрический привод вращения ротора, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмом осевого нагружения подшипников и датчиком измерения вибраций корпуса, а статорная и якорная обмотки привода смонтированы соответственно в корпусе и на роторе.
2. Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ по п.1, отличающееся тем, что механизм осевого нагружения подшипников выполнен в виде тарированной пружинной мембраны, соединенной посредством резьбы с прижимной гайкой.
3. Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ по п.1, отличающееся тем, что механизм осевого нагружения подшипников выполнен на роторе.
4. Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ по п.1, отличающееся тем, что датчик измерения вибраций корпуса выполнен в виде электронного устройства измерения ускорений и величин перемещения корпуса.
5. Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ по п.1, отличающееся тем, что обмотка ротора выполнена в виде постоянных магнитов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105197A RU2766270C1 (ru) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105197A RU2766270C1 (ru) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766270C1 true RU2766270C1 (ru) | 2022-02-10 |
Family
ID=80214942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021105197A RU2766270C1 (ru) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766270C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117705449A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 聊城大学 | 一种向心关节轴承磨损寿命试验系统及试验方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU219842A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл ИССЛЕДОВАНИЯ вли ни НАГРУЗКИ НА ВЕЛИЧИНУ ВИБРАЦИИ ШАРИКОПОДШИПНИКА | |||
SU1298611A1 (ru) * | 1985-11-18 | 1987-03-23 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М.Кирова | Способ испытани подшипников на износ |
CN101153834A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | 李东生 | 自动控制的摩擦、磨损性能试验机 |
RU2693796C1 (ru) * | 2018-11-24 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Устройство для испытания материалов на трение и износ |
-
2021
- 2021-03-01 RU RU2021105197A patent/RU2766270C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU219842A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл ИССЛЕДОВАНИЯ вли ни НАГРУЗКИ НА ВЕЛИЧИНУ ВИБРАЦИИ ШАРИКОПОДШИПНИКА | |||
SU1298611A1 (ru) * | 1985-11-18 | 1987-03-23 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М.Кирова | Способ испытани подшипников на износ |
CN101153834A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | 李东生 | 自动控制的摩擦、磨损性能试验机 |
RU2693796C1 (ru) * | 2018-11-24 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Устройство для испытания материалов на трение и износ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117705449A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 聊城大学 | 一种向心关节轴承磨损寿命试验系统及试验方法 |
CN117705449B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-04-26 | 聊城大学 | 一种向心关节轴承磨损寿命试验系统及试验方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10078026B2 (en) | Multi-component force-torque sensing device with reduced cross-talk for twist-compression testing machine | |
RU2766270C1 (ru) | Устройство для испытания материалов подшипников на трение и износ | |
RU195420U1 (ru) | Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов | |
US3913377A (en) | Friction testing machine for lubricants | |
CN108692925A (zh) | 弹性环刚度测量装置及测量方法 | |
US4253326A (en) | Apparatus for determining the properties of a lubricant | |
RU2587758C1 (ru) | Стенд для циклических испытаний газодинамических подшипников | |
US20160091403A1 (en) | Apparatus for mapping liner wear of a bearing | |
CN108444661B (zh) | 一种斜圈弹簧疲劳试验台 | |
RU2693796C1 (ru) | Устройство для испытания материалов на трение и износ | |
RU2381481C1 (ru) | Машина для испытания материалов на трение и износ | |
CN109297706B (zh) | 界面形貌对湿式离合器滑摩特性影响的试验装置及方法 | |
RU2336512C1 (ru) | Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления | |
SU1751654A1 (ru) | Устройство дл контрол подшипников качени | |
JP2018119803A (ja) | 摩擦摩耗試験機 | |
KR20180014827A (ko) | 충전 장치용 테스트 벤치 | |
CN214121593U (zh) | 一种轴承静刚度试验装置 | |
RU2379648C1 (ru) | Устройство для испытания материалов на трение и износ | |
JPH04273040A (ja) | ブロックオンリング型摩耗試験装置 | |
KR102228680B1 (ko) | 균형 검사 장치 | |
SU1594361A1 (ru) | Стенд дл испытани подшипников качени | |
SU1386859A1 (ru) | Устройство дл измерени момента сил трени в подшипниках | |
KR20000075336A (ko) | 고무 마찰시험기 | |
RU2164676C1 (ru) | Установка для диагностики несущей способности поверхностных слоев изделий | |
SU954856A1 (ru) | Устройство дл измерени силы трени |