SU1651154A1 - Способ испытани трибологических свойств магнитной жидкости и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  испытаний материалов и может быть использовано дл  проведени  испытаний трибологи- ческих свойств магнитных жидкостей в контакте тел трени , например в подшипниках скольжени . Целью иэоб- ретени   вл етс  повышение достовер-1 ности результатов испытани  магнитной жидкости, а также расширение номенклатуры моделируемых узлов трени . Это достигаетс  путем создани  с помощью посто нных магнитов с периодическим намагничиванием магнитного пол , убывающего по высоте зазора и однородное в двух других направлени х . Дл  реализации способа используетс  устройство, включающее вал с дискЪм, который состоит кз набора магнитов, контртело, контактирующее с диском, узел нагружени , в котором Нагрузка передаетс  с помощью скобы с ножевыми опорами, расположенной в . касательной к поверхности диска плоскости и перпендикул рно к образующей диска. Это исключает поворот диска и обеспечивает равномерное распределение нагрузки. 2 с.п. и 1 з.п, Ь-лы, 8 ил. W

Description

ф :л

Изобретение касаетс  испытаний материалов, в частности испытаний трибологических свойств (трение, без- ызносные нагрузки, толщины смазочных слоев, структурна  прочность слоев и др.) магнитной жидкости в контакте тел трени  применительно к узлам трени , рабочие поверхности которых образуют внутренний контакт, К числу таких уалов трени  относ тс  шарниры с цилиндрической поверхностью, зубчатые передачи с внутренним зацеплением Новикова, подшипники скольжени , уплотнительные узлы и фрикционные передачи.

Цель изобретени  - повышение достоверности путем организации требуемой топографии магнитного пол  и обеспечени  равномерности распределени  нагрузки в зоне контакта.

На фиг,1 представлено устройство дл  испытаний, общий вид; на фиг.2 - конструкци  скобы, оправки и диска; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид на ножевые опоры скобы и оправки; на фиг.5 и 6 - варианты

СЛ

Ј

(диск

конструкции диска; на фиг. 7 и 8 - схема испытани  диск-колодка выполнен по фиг.6),

Устройство содержит станину 1 , установленный на ней с возможностью вращени  вал 2 с диском 3, узел 4 на- гружени , оправку 5 с контртелом 6 и узел 7 измерени  силы трени .

Скоба 8 (см,фиг,.) установлена между оправкой 5 и узлом 7 нагружени  С последним скоба 8 .;св зана через насадку и призму (на чертежах не показаны ) , Скоба 8 снабжена двум  ножевыми опорами 9, взаимодействующими с коническими углублени ми 10„ выполненными в оправке 5, Оси ножевых опор 9 размещены в плоскости, касательной к внешней цилиндрической поверхности диска 3, по разные стороны относительно зоны контакта диска 3 с контртелом 6 и перпендикул рно обраэутацей диска 3, по которой происходит начальный контакт диска 3 с контртелом 6. В результате этого возникающа  в контакте диска 3 с контртелом 6 сила трени  компенсируетс  силами трени  опор 9 с углублени ми 10, что исключает проворо оправки 5 под действием силы трени  Кроме этого, в направлении продоль-. ной оси диска 3 обеспечиваетс  рав- номерное распределение нагрузки. Дис , 3 закрепл етс  на валу 2 с помощью гайки 1 1 и- пружинной шайбы 1 2,

Диск 3 (см.фиг.5) выполнен в виде чередующихс  кольцевых посто нных магнитов 13-21 с радиальным и осевым направлени ми намагниченности (векторы намагниченности изображены стрелками). В зазоре между диском 3 и контртелом 6 магнитна  жидкость 22 удерживаетс  магнитным полем, создавемым посто нными магнитами 13-21. Направлени  намагниченности соседних идентичных магнитов (например, магнитов 13 и 15, 4 и 16, 15 и 179 16 и 18 и т.д.) выбирают противоположными друг другу. Магниты с радиальным направлением намагниченности (например, магниты 15, 17е 19 и т.д.) обращены к магнитной жидкости полюсом, одноименным с обращенными к нему полюсами соседних магнитов с осевпй намагниченностью (соответст

венно магниты 14 и 16, 16 и 18 и т.Да) Крайние магниты 13 и 21 имеют радиальное направление намагниченности и обращены к магнитной жидкое5

0

Q 5 О

35

40

45

50

55

ТИ 22 южным полюсом Р, Причем ширину этих магнитов берут равной половине ширкгы магнитов 14-20. Вал 2 выполнен из магнитного материала, а контртело 6 - из немагнитного материала.

Оси ножевых опор 9 скобы 8 и углублений 10 оправки 5 размещены в плоскости, проход щей через середину среднего магнита 17 (см.фиг.5,) или магнита 15 (см.фиг.6), у которых направление намагниченности радиальное . Суммарную прот женность ножевых опор 9 выбирают из услови  отсутстви  их перемещени  по углублени м Н) дл  худшего случа  (разрушенный слой жидкости в контакте диска 3 с контр-телом 6) .

Дл  аскиренн  номенклатуры моделируемых уьлов трени  предусмотрены кроме испытаний магнитных жидкостей по схеме диск-втулка (см.фиг.28 где контртело 6 выполнено в виде втулки) испытани  по схеме диск-колодка (см,фиг,7), где контртело 6 выполнено в виде колодки с исполнением диска 3 по фиг,6. В этом случае на пальце 23 каретки 24 установлен рычаг 7.5, к которому с помощью болтов 26 и пружинных шайб (на чертежах не показаны) крепитс  скоба 80 Причем в ходе испытаний магнитной жидкости рассто ние между ос ми пальца 23 каретки 24 и валом 2 с диском 3 обеспечивают равным радиусу диска 3,

Конструктивное размещение ножевых опор 9 и оси пальца 23 в плоскости действи  возникающей в контакте диска 3 с контртелом 6 силы трени  исключает опрокидывающий момент от этой СЕ-ЩЫ (плечо равно нулю), Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки в контакте, что, в свою очередь , повышает достоверность результатов испытани  магнитной жидкости,

В описанной выгае конструкции диска 3 векторы намагниченности соседних магнитов составл ют пр мой угол. Чередование магнитов, показанное на фиг.5 и 6, приводит к замыканию магнитного потока через магнитную жидкость 22, в то врем  как на противоположной стороне магнитный лоток практически отсутствует. Использование крайних магнитов с радиальным направлением намагниченности снижает краевой эффект в сравнении с вариантом , когда крайние магниты имеют осо-  ое направление намагниченности. Дл 

5f6

этой же цели берут ширину крайних магнитов в два раза меньше ширины внутренних магнитов. В результате этого концентрируют магнитное поле Б заполненном магнитной жидкость зазоре между диском 3 и контртелом 6. Дл  обеспечени  симметричного распределени  магнитного пол  вдоль оси диска 3 крайние магниты берут с оди- наковыч направлением намагниченности , что выполн етс  при количестве магнитов, равном (4п+1), где (см.Лиг.6), (см.фиг.5), и т.д.

Дл  измерени  температуры используют хромель-копелевые термопары (на чертежах не -показаны), взаимодействующие с контртелом 6 и магнитной жидкостью.

Предусмотрен вариант с электрической изол цией контртела 6 от станины дл  определени  толщины сло  жидкости и его структурой прочности известными способами, основанными на ре- гистрации электрического сопротивлени  контакта.

Устройство работает следующим образом .

Устанавливают на вал 2 магнит 13 с радиальным направлением намагниченности , у которого к магнитной жидкости 22 обращен полюс S. Р дом устанавливают магнит 14 с осевым направлением намагниченности так, чтобы к уже установленному магниту был обращен полюс К. Далее устанавливают магнит I5 с радиальным направлением намагниченности , обращенный к магнитной жидкости полюсом N. Магнит 16 с осевым направлением намагниченности устанавливают полюсом N к магниту 15. Магниты 17-20 устанавливают соответственно магнитам 13-16. Магнит 21 устанавливают аналогично магниту 13,

При указанном расположении магнитов магнитные потоки, выход  из полюсов N магнитов, намагниченных в осевом направлении, например магниты 14 и 16, проход т через радиально намаг- ничейный магнит 15, складываютс  с его магнитным потоком и выход т из полюса N последнего. Далее магнитный поток искривл етс  и замыкаетс  через ближайшие радиально намагниченные магниты 13 и 17. С другой стороны, магнитный поток, выход щий из полюса N магнита 17, компенсируетс  направленными встречно магнит

п 5

0

5

о п

5

5

546

ными потоками магнитов 16 и 18. Закрепл ют набор этих магнитов на валу 2 с помощью шайбы 12 и гайки 11. .После этого закрепл ют контртело 6 ц оправке 5 и размещают последнюю на диске 3. Затем с помощью узла 4 на- гружени , скобы 8, ножевых опор 9 прикладывают сжимающую нагрузку Р к контртелу 6 и диску 3, разделенных слоем магнитной жидкости 22, удерживаемой в зазоре магнитным полем. Провод т во вращение вал 2 и регистрируют возникающую в контакте силу трени  с помощью узла 7.

В ходе испытаний магнитной жидкости измен ют скорости вращени  вала 2, нагрузку на контакт, температуру диска 3 и магнитной жидкости 22. Регистрируют указанные параметры. Регистрируют также силу трени , безыз- носные нагрузки, нагрузки, при которых превосходитс  структурна  прочность сло  магнитной жидкости и начинаетс  износ контртела, диапазоны изменени  контактных параметров, при которых не превосходитс  несуща  способность сло  магнитной жидкости при воздействии на нее сформированным в зазоре магнитным полем, напр женность которого определ етс  по приведенной зависимости.

Эффективность изобретени  обусловлена повышением достоверности испытани  магнитной жидкости путем приближени  условий испытани  к эксплуатационным и формировани  в зазоре тел трени  магнитного пол  требуемых топографии и напр женности. Э.то ста.- ло возможным благодар  созданию существенно асимметричного магнитного пол , удерживающего магнитную жидкость в зазоре тел трени , концентрации магнитного пол  на обращенной к магнитной жидкости поверхности одного из тел трени , определению напр женности магнитного пол  с максимальным использованием магнитных свойств магнитов, конструктивному исполнению узлов устройства, исключающему опрокидывающий момент от силы трени  и обеспечивающему равномерность распределени  нагрузки по зоне контакта.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1. Способ испытани  трибологичес- ких свойств магнитной жидкости, заключающийс  в том, что сообщают относительное перемещение двум разделенным магнитной жидкостью и нагруженным телам и регистрируют параметры трени , по которым оценивают свойства магнитной жидкости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности результатов испытани , формируют в зазоре между телами с ПОМОРЬЮ набора чередующихс  посто нных магнитов с радиальным и осевым направлени ми намагниченности магнитное поле, убывающее по высоте зазора и однородное в двух других направлени х, концентрируют магнитное поле на обращенной к магнитной жидкости поверхности одного из тел - трени , на кра х зоны контакта тел трени  направление магнитного потока выбирают радиальным, а напр женность К магнитного пол  по высоте зазора измен ют по зависимости

   о J7 -Ы 4cb Н м (1 - е ) е ,

   где М - намагниченность магнитов; d - ширина одного из средних

   магнитовJ4 h - высота зазора между телами

   трени , k-2fi/ft;

   ft - рассто ние между двум  магнитами с одинаковым направлением намагниченности, 2, Устройство дл  испытани  три- бологических свойств магнитной жидкости , содержащее станину, установленный на ней с возможностью вращени  вал с диском, установленные на станине каретку с пальцем и узел на- гружени , св занную с последним опра ку с контртелом, предназначенным дл  контактировани  с диском через слой магнитной жидкости, и узел измерени  параметров трени  в контакте, отличающеес  тем, что оно снабжено установленной между оправкой и узлом нагружени  скобой с двум  ножевыми опорами, оси которых расположены в касательной к внешней цилиндрической поверхности диска плоскости и по разные стороны от зоны

   контакта диска и контртела, на оправке выполнены предназначенные дл  взаимодействи  с ножевыми опорами конические углублени , оси которых расположены в этой же плоскости, диск

   с выполнен в виде набора чередующихс  кольцевых посто нных магнитов с радиальным и осевым направлени ми намагниченности и с противоположным направлением намагниченности у сосед„ них идентичных магнитов, соседние

   магниты с радиальным и осевым направлени ми намагниченности обращены к зазору между диском и контртелом одноименными полюсами, ширина крайних

   5 магнитов набора равна половине ширины остальных, вал выполнен из магнитного материала, контртело - из немагнитного материала, а оси ножевых опор скобы и конических углублений

   Q оправки размещены в плоскости, проход щей через середину среднего магнита с радиальным направлением чама:- ниченности.

   3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, чтоs с целью расширени  номенклатуры моделируемых узлов трени , оно снабжено эакреп- ленным на пальце каретки рычагом, на котором закреплена скоба, рассто ние между ос ми вала и пальца равно

   радиусу , а контртело выполнено в виде колодки.

   Фиг.1

   фиг.З

   10

   аа

   €

   5

   Фиг Ц

   HQZ6L 81 it 9t si Ы #

   veiIS9i

   гг

   tt 91 Si Ы Ј1

   $ ЗЛф

   /

   ii

   Фиг. 8