RU91171U1

RU91171U1 - INSTALLATION FOR MEASURING WEAR SPOTS WHEN TESTING LUBRICANTS

Info

Publication number: RU91171U1
Application number: RU2009126467/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Фёдорович Ермаков; Андрей Петрович Свирский; Валерий Владимирович Мулярчик; Владимир Иванович Колесников; Александр Павлович Сычёв
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2010-01-27

Abstract

1. Установка для измерения пятен износа при испытании смазочного материала, содержащая четырехшариковую машину трения, микроскоп, предметный столик, отличающаяся тем, что микроскоп имеет цифровую видеокамеру, которая соединена с блоками обработки и визуализации экспериментальных данных. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что цифровая видеокамера фиксируется так, что матрица на приборах с зарядовой связью располагается в фокусе микроскопа.1. Installation for measuring wear spots when testing a lubricant containing a four-ball friction machine, a microscope, a stage, characterized in that the microscope has a digital video camera that is connected to the processing and visualization units of the experimental data. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the digital video camera is fixed so that the matrix on charge-coupled devices is located in the focus of the microscope.

Description

Полезная модель относится к области методов и средств измерения износа твердых тел, в частности, к средствам микроскопического измерения износа поверхностей трения и предназначена для компьютерной обработки параметров изображения пятна износа, которая выполняется сразу, или в дальнейшем по сохраненному материалу.The utility model relates to the field of methods and means of measuring wear of solids, in particular, to means of microscopic measurement of wear of friction surfaces and is intended for computer processing of image parameters of a wear spot, which is performed immediately, or later on, using stored material.

Известна методика и установка для оценки противоизносных и противозадирных свойств смазок посредством измерения пятен износа шаров, получаемых после трения по схеме: вращающийся диск - неподвижный шар [1].A known method and installation for evaluating the antiwear and extreme pressure properties of lubricants by measuring the wear spots of balls obtained after friction according to the scheme: a rotating disk is a fixed ball [1].

Известна экспериментальная установка для испытания смазочного материала, включающая четырехшариковую машину трения, предметный столик для закрепления исследуемых образцов и инструментальный микроскоп для анализа размеров пятен износа шариков после их испытаний на четырехшариковой машине трения [2]. Микроскоп имеет систему наведения резкости изображения. На предметный столик помещают объект исследования, выполняется регулировка положения объекта, по меньшей мере, по двум осям Х и Y. На ручках регулировки положения столика нанесены деления, по которым осуществляется отсчет при измерении большего диаметра пятна износа, например по оси X, а меньшего диаметра - по оси Y, или наоборот. Свойства смазок (показатель износа и критическая нагрузка) на четырехшариковой машине определяются по ГОСТ 9490-75 [3].A well-known experimental setup for testing a lubricant, including a four-ball friction machine, a stage for fixing the test samples, and an instrumental microscope for analyzing the sizes of wear spots of balls after testing them on a four-ball friction machine [2]. The microscope has an image sharpening system. The object of study is placed on the stage, the position of the object is adjusted along at least two axes X and Y. The marks are applied to the adjustment knobs of the table, which are counted when measuring a larger diameter of the wear spot, for example along the X axis, and a smaller diameter - along the Y axis, or vice versa. The properties of lubricants (indicator of wear and critical load) on a four-ball machine are determined according to GOST 9490-75 [3].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является установка для испытания смазочного материала в лабораторных условиях, включающая четырехшариковую установку трения, предметный столик и микроскоп, позволяющий посредством винтового перемещения окулярмикрометра определять диаметры пятен износа шариков, установленных на предметном столике, в двух диаметрально противоположных направлениях [4].The closest in technical essence to the claimed utility model is an installation for testing a lubricant under laboratory conditions, including a four-ball friction unit, a stage and a microscope, which allows the diameters of the wear spots of balls mounted on the stage in two diametrically opposite directions to determine the diameters of the wear spots on the stage. [four].

Недостатком конструкции в известных установках для измерения пятен износа при испытании смазочного материала является то, что процесс измерения диаметров пятен износа после проведения испытаний на четырехшариковой машине трения требует выполнения нескольких этапов (установки исследуемых шариков на предметном столике микроскопа так, чтобы по одной из осей передвижения столика или винтового окулярмикрометра измерялся наибольший диаметр пятна износа, а по другой - наименьший, перемещения столика или винтового окулярмикрометра для проведения измерений в двух взаимно перпендикулярных направлениях и т.д.), что занимает много времени. При этом точность результата измерений находится в прямой зависимости от увеличения используемого микроскопа, в поле зрения окуляра которого при этих измерениях обязательно должен наблюдаться полный, а не частичный, размер исследуемого пятна износа. В то же время следует отметить, что поле зрения окуляра как правило имеет ограниченные и сравнительно небольшие размеры. В известных установках также отсутствует фиксация характера микрорельефа исследуемых пятен износа и архивирование их изображения и параметров, которые в совокупности необходимы, например, при последующем более детальном сравнительном анализе работоспособности различных смазок.A disadvantage of the design in known installations for measuring wear spots when testing a lubricant is that the process of measuring the diameters of wear spots after testing on a four-ball friction machine requires several steps (installing the test balls on the microscope stage so that one of the axes moves the table or a screw eyepiece micrometer, the largest diameter of the wear spot was measured, and on the other the smallest, moving the table or screw eyepiece micrometer for taking measurements in two mutually perpendicular directions, etc.), which takes a lot of time. Moreover, the accuracy of the measurement result is directly dependent on the magnification of the used microscope, in the field of view of the eyepiece of which, during these measurements, the full, and not partial, size of the studied wear spot should be observed. At the same time, it should be noted that the field of view of the eyepiece usually has limited and relatively small sizes. In known installations, there is also no fixation of the nature of the microrelief of the studied wear spots and archiving of their image and parameters, which are collectively necessary, for example, in the subsequent more detailed comparative analysis of the performance of various lubricants.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение точности измерения и информативности за счет получения изображения пятна износа, компьютерной обработки его характеристик и архивирования полученных результатов.The objective of the claimed utility model is to increase the measurement accuracy and information content by obtaining an image of the wear spot, computer processing of its characteristics and archiving of the results.

Решение поставленной задачи достигается тем, что, согласно изобретению, установка для измерения пятна износа при испытании смазочного материала содержит четырехшариковую машину трения, предметный столик, микроскоп с присоединенной к нему видеокамерой и блок обработки данных, причем в качестве видеокамеры используют цифровую видеокамеру, которая фиксируется так, чтобы матрица на приборах с зарядовой связью располагалась в фокусе микроскопа. Изображение исследуемого объекта с цифровой видеокамеры передается в блок обработки данных в реальном масштабе времени, а позицирование шарика с пятном износа происходит с координацией по изображению на мониторе. В результате, за счет дополнительного (при неизменных других условиях, например, увеличении самого микроскопа и т.д.) увеличения пятна износа при выводе его изображения на монитор и гораздо больших размеров поля зрения самого монитора в сравнении, например, с полем зрения окуляра микроскопа повышается точность определения пограничной линии пятна износа, а, следовательно, и точность определения диаметральных размеров пятна износа.The solution to this problem is achieved by the fact that, according to the invention, the installation for measuring the wear spot when testing a lubricant contains a four-ball friction machine, a stage, a microscope with a video camera attached to it and a data processing unit, and a digital video camera that is fixed as so that the matrix on charge-coupled devices is located at the focus of the microscope. The image of the test object from a digital video camera is transmitted to the data processing unit in real time, and the positioning of the ball with a wear spot occurs with coordination according to the image on the monitor. As a result, due to an additional (under unchanged other conditions, for example, an increase in the microscope itself, etc.), an increase in the wear spot when displaying its image on the monitor and a much larger field of view of the monitor itself in comparison, for example, with the field of view of the microscope eyepiece the accuracy of determining the boundary line of the wear spot increases, and, therefore, the accuracy of determining the diametrical dimensions of the wear spot.

Для построения изображения исследуемой поверхности пятна износа выполняются следующие этапы. Перпендикулярно объективу располагается плоскость, задаваемая эллипсом края пятна износа. Изменением фокуса объектива производится настройка резкости изображения для увеличения количества уровней яркости, по которым в дальнейшем будут определяться пятна и фон. Запускается программный комплекс для фиксации и сохранения изображения. С помощью тестовых объектов для всех используемых типов объективов выставляются масштабные коэффициенты, позволяющие рассчитать действительное увеличение наблюдаемого на экране монитора изображения, т.е. осуществляется калибровка системы измерений реальных размеров на мониторе при выбранном увеличении. С помощью компьютерных программ автоматически или интерактивно, причем независимо от положения исследуемого объекта (шарика) на предметном столике, во взаимно перпендикулярных направлениях определяются наибольший D₁ и наименьший D₂. диаметры пятна износа, рассчитываются параметры пятна по полученным данным в ходе измерений. Исследуется профиль пятна по текущему сечению или по построенной трехмерной модели. При этом следует отметить, что благодаря компьютерным программам, используемым в предлагаемой установке, обеспечивается возможность исследования поверхностей объектов не только овальной, но и произвольной формы. Полученные экспериментальные данные архивируются для последующего более глубокого анализа.To construct an image of the studied surface of the wear spot, the following steps are performed. Perpendicular to the lens is a plane defined by the ellipse of the edge of the wear spot. By changing the focus of the lens, image sharpness is adjusted to increase the number of brightness levels by which spots and background will be determined in the future. The software package for fixing and saving the image is launched. Using test objects, scale factors are set for all types of lenses used to calculate the actual increase in the image observed on the monitor screen, i.e. calibration of the system for measuring real sizes on the monitor at the selected magnification is carried out. Using computer programs, automatically or interactively, and regardless of the position of the studied object (ball) on the stage, in the mutually perpendicular directions the largest D ₁ and the smallest D _{2 are} determined. wear spot diameters, spot parameters are calculated from the data obtained during measurements. The profile of the spot is studied by the current section or by the constructed three-dimensional model. It should be noted that thanks to the computer programs used in the proposed installation, it is possible to study the surfaces of objects not only oval, but also of arbitrary shape. The obtained experimental data are archived for subsequent deeper analysis.

На чертеже приведена блок-схема установки.The drawing shows a block diagram of the installation.

Установка для измерения пятен износа состоит из четырехшариковой машины трения 1, микроскопа 2; предметного столика 3 с ручками регулировки положения исследуемого объекта по горизонтали 4 и вертикали 5. Исследуемый шарик с пятном износа устанавливается на предметном столике микроскопа. Цифровая видеокамера 6 фиксируются на микроскопе так, чтобы матрица на приборах с зарядовой связью располагалась в фокусе микроскопа. Блок обработки данных 4 оснащен монитором 8. Программный комплекс является составной частью работы устройства и предоставляет возможность визуального контроля исследуемой поверхности в виде растрового изображения 9 с возможностью интерактивного указания области исследования и выбора сечения.The installation for measuring wear spots consists of a four-ball friction machine 1, a microscope 2; stage 3 with knobs for adjusting the position of the investigated object horizontally 4 and vertical 5. The test ball with a wear spot is mounted on the microscope stage. The digital video camera 6 is fixed on the microscope so that the matrix on charge-coupled devices is located at the focus of the microscope. The data processing unit 4 is equipped with a monitor 8. The software package is an integral part of the operation of the device and provides the ability to visually control the surface under study in the form of a raster image 9 with the possibility of interactively specifying the study area and selecting a section.

Установка работает следующим образом: после проведения испытаний на четырехшариковой машине трения 1 нижний шарик помещается на предметный столик 3 так, чтобы перпендикулярно объективу располагалась плоскость, задаваемая эллипсом края пятна износа. Затем запускается программный комплекс блока обработки данных 7. Настраивается камера 6 для получения четкого изображения пятна износа на мониторе 8. Программным комплексом автоматически или интерактивно делаются необходимые измерения изображения 9 пятна износа, которые затем сохраняются (архивируется) для обработки в дальнейшем.The installation works as follows: after testing on a four-ball friction machine 1, the lower ball is placed on the stage 3 so that the plane defined by the ellipse of the edge of the wear spot is perpendicular to the lens. Then the software complex of the data processing unit 7 is launched. The camera 6 is set up to obtain a clear image of the wear spot on the monitor 8. The software complex automatically or interactively takes the necessary measurements of the image 9 of the wear spot, which are then saved (archived) for further processing.

Источники информацииInformation sources

1. Калинин А.А., Замятина Н.И., Мельников В.Г., Тонкушина С.В., Горболетова Г.Г. Использование стеклянных микросфер в качестве наполнителя пластичных смазок // Трение и износ. - 1991, т.12, №3. - С.557-560.1. Kalinin A.A., Zamyatina N.I., Melnikov V.G., Tonkushina S.V., Gorboletova G.G. The use of glass microspheres as a filler for greases // Friction and wear. - 1991, v. 12, No. 3. - S.557-560.

2. Войтов В.А., Левченко А.В. Интегральный критерий оценки трибологических свойств смазочных материалов на четырехшариковой машине трения // Трение и износ. - 2001, т.22, №4. - С.441-447.2. Voitov V.A., Levchenko A.V. Integral criterion for evaluating the tribological properties of lubricants on a four-ball friction machine // Friction and Wear. - 2001, t.22, No. 4. - S. 441-447.

3. ГОСТ 9490-75. МАТЕРИАЛЫ СМАЗОЧНЫЕ ЖИДКИЕ И ПЛАСТИЧНЫЕ. Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине. - С.211-220.3. GOST 9490-75. MATERIALS LUBRICANTS LIQUID AND PLASTIC. Method for determination of lubricating properties on a four-ball machine. - S.211-220.

4. Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. - М.: Наука, 1971. - 228 с.4. Matveevsky P.M. Temperature resistance of boundary lubricating layers and solid lubricant coatings during friction of metals and alloys. - M.: Science, 1971. - 228 p.

Claims

1. Installation for measuring wear spots when testing a lubricant containing a four-ball friction machine, a microscope, a stage, characterized in that the microscope has a digital video camera that is connected to the processing and visualization units of the experimental data.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the digital video camera is fixed so that the matrix on charge-coupled devices is located in the focus of the microscope.