UA105964U

UA105964U - DEVICE FOR SLIPPING SURVEY IN VIBRATION

Info

Publication number: UA105964U
Application number: UAU201510176U
Authority: UA
Inventors: Сергій Петрович Шимчук; Андрій Володимирович Силивонюк; Володимир Семенович Бондар; Олександр Устимович Стельмах; Едуард Леонідович Селезньов; Наталія Петрівна Зайчук; Юрій Петрович Шимчук; Олена Олександрівна Микитюк
Original assignee: Луцький Національний Технічний Університет
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-04-11

Abstract

Прилад для дослідження тертя ковзання в умовах вібрації містить циліндричний контрзразок, систему навантаження, систему вимірювання основних параметрів. Додатково містить вузол встановлення певних радіальних відхилень, який складається з гнучкого вала, виконаного з можливістю обертання, на якому закріплений циліндричний контрзразок, а вимушені коливання несучого тіла вібростенда, на якому закріплено металеву станину, здійснені дебалансними віброзбудниками.The device for the study of sliding friction under vibration conditions contains a cylindrical counter-sample, a loading system, a system for measuring the basic parameters. Additionally contains a node for the establishment of certain radial deviations, consisting of a flexible shaft, rotatable, on which a cylindrical counter-sample is fixed, and forced vibrations of the supporting body of the vibrating stand, on which is fixed a metal frame made by unbalance vibrators.

Description

Корисна модель належить до області трибології граничного мащення та може бути використана для дослідження на тертя та зношування широкого спектра конструкційних і мастильних матеріалів під впливом вібрацій різної частоти та амплітуди.The useful model belongs to the field of boundary lubrication tribology and can be used to study the friction and wear of a wide range of structural and lubricating materials under the influence of vibrations of different frequencies and amplitudes.

Відома машина тертя, яка містить корпус, на якому встановлений рухомий важіль з розміщеним на ньому тримачем зразка, на пласкій опорній базовій поверхні якого закріплено зразок, циліндричний контрзразок, привод обертання циліндричного контрзразка, систему навантаження та систему вимірювання основних параметрів. (А.с. СССР Мо1635069, кл. С 01A friction machine is known, which contains a body on which a movable lever is installed with a sample holder placed on it, a sample, a cylindrical counter-sample, a cylindrical counter-sample rotation drive, a load system and a system for measuring the main parameters are fixed on the flat supporting base surface. (A.s. of the USSR Mo1635069, class C 01

М3/56, 1991р.).M3/56, 1991).

Найбільш близькою до запропонованого винаходу є відома машина тертя, яку побудовано по принципу лінійного контактування поверхонь модельної трибопари. Машина тертя містить корпус, рухомий важіль, тримач зразка, опорну базову поверхню тримача зразка у вигляді клина, циліндричний контрзразок, привід обертання циліндричного контрзразка, систему навантаження, систему вимірювання основних параметрів. (Патент України Мо24695, кл. С 0О1М 3/56, 2007 р.).The closest to the proposed invention is the well-known friction machine, which is built on the principle of linear contact of the surfaces of a model tribocouple. The friction machine includes a body, a movable lever, a sample holder, a support base surface of the sample holder in the form of a wedge, a cylindrical counter sample, a drive for rotating the cylindrical counter sample, a loading system, and a system for measuring the main parameters. (Patent of Ukraine Mo24695, class C 0O1M 3/56, 2007).

Недоліком відомих конструкцій машин тертя є те, що вони проводять дослідження взаємодії елементів тертя без урахування коливань, які присутні в усіх трибосистемах, наприклад, підшипниках кочення, гальмах, парах тертя двигунів, коробок швидкостей, редукторів та інших.The disadvantage of the known designs of friction machines is that they conduct research on the interaction of friction elements without taking into account the vibrations that are present in all tribosystems, for example, rolling bearings, brakes, friction pairs of engines, gearboxes, gearboxes and others.

Відомо, що вібрації мають суттєвий вплив на характеристики тертя та інтенсивність зношення, тому визначення основних параметрів тертя без врахування вібрацій у відповідних межах не відповідає реальним умовам експлуатації існуючих вузлів тертя.It is known that vibrations have a significant effect on the characteristics of friction and the intensity of wear, therefore, the determination of the main parameters of friction without taking into account vibrations within the appropriate limits does not correspond to the real operating conditions of existing friction units.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення машини тертя шляхом зміни її конструкції, отримання нового технічного результату, який полягає у визначенні основних трибологічних параметрів досліджуваної пари тертя з урахуванням вібрацій системи.The useful model is based on the task of improving the friction machine by changing its design, obtaining a new technical result, which consists in determining the main tribological parameters of the studied friction pair, taking into account the vibrations of the system.

Поставлена задача вирішується тим, що прилад для дослідження тертя ковзання в умовах вібрації містить циліндричний контрзразок, систему навантаження, систему вимірювання основних параметрів. Додатково містить вузол встановлення певних радіальних відхилень, який складається з гнучкого вала, виконаного з можливістю обертання, на якому закріплений циліндричний контрзразок, а вимушені коливання несучого тіла вібростенда, на якому закріплено металеву станину, здійснені дебалансними віброзбудниками.The task is solved by the fact that the device for studying sliding friction under vibration contains a cylindrical counter sample, a load system, and a system for measuring the main parameters. In addition, it contains a unit for setting certain radial deviations, which consists of a flexible shaft, made with the possibility of rotation, on which a cylindrical counter sample is fixed, and the forced oscillations of the supporting body of the vibrostand, on which the metal bed is fixed, are carried out by unbalanced vibrators.

Зо Суть корисної моделі пояснює креслення.From The essence of a useful model explains the drawing.

Прилад для дослідження тертя ковзання в умовах вібрацій складається зі стального циліндричного контрзразка 1, нерухомого плоского зразка 2, посадочної поверхні гнучкого валаThe device for studying sliding friction under vibration conditions consists of a steel cylindrical counter sample 1, a fixed flat sample 2, a landing surface of a flexible shaft

З, крокового двигуна 4, ванночки 5, динамометричної пружини 6 (система навантаження), датчика тиску 7, металевої станини 8, несучого тіла вібростенда 9, циліндричних пружин 10, масивної станини 11, амортизаторів 12, підшипникових опор 13, дебалансних віброзбудників 14, еластичних (компенсувальних) муфт 15, електродвигунів 16.C, stepper motor 4, tub 5, dynamometric spring 6 (loading system), pressure sensor 7, metal bed 8, supporting body of the vibrating stand 9, cylindrical springs 10, massive bed 11, shock absorbers 12, bearing supports 13, unbalanced vibrators 14, elastic 15 (compensating) clutches, 16 electric motors.

Модельна пара тертя складається зі стального контрзразка 1, що обертається з необхідною частотою, робочу поверхню якого доведено алмазними пастами до шорсткості по параметру На менше 0,02 мкм, та нерухомого плоского зразка 2 такого ж класу чистоти (для усунення впливу на трибопроцеси шорсткості поверхонь). Контрзразок 1 при взаємному контактуванні з нерухомим плоским зразком 2 утворюють лінійний контакт. Вузол встановлення певних радіальних відхилень складається з контрзразка 1, який жорстко кріпиться на посадочній поверхні вала З, який приводиться в рух за рахунок крокового двигуна 4. Використовуючи спеціальний пакет програм для управління кроковим двигуном, технологічні можливості машини дозволяють забезпечити режими одностороннього та реверсивного тертя. Нерухомий плоский зразок 2 кріпиться у ванночці 5, яка заповнюється відповідним випробовуваним мастильним матеріалом у випадку дослідження його протизносних властивостей чи залишається порожньою, наприклад, для дослідження різного роду зносостійких чи антифрикційних покриттів. Необхідне навантаження на контакті створюється шляхом стиснення спеціально відградуйованої динамометричної пружини б, завдяки чому відбувається притискання контрзразка 1 до зразка 2. Використання такого принципу задання контактного навантаження дозволяє мінімізувати його спотворення під впливом вібрацій. Система вимірювання основних параметрів, яка містить спеціально вмонтований датчик тиску 7 та ПК, дозволяє відслідковувати зміну контактного навантаження у вигляді осциляцій сили тертя, що спостерігається та зберігається в електронному вигляді за допомогою персонального комп'ютера. Конструктивні особливості машини тертя дозволяють максимально забезпечити постійність миттєвих контактних напружень (за рахунок забезпечення мінімальних радіальних відхилень контрзразка 1, які наближаються до нуля і контролюються індикатором годинникового типу з ціною поділки 1 мкм та паралельності твірної циліндра контрзразка 1 з плоскою поверхнею зразка 2).The model friction pair consists of a steel counter sample 1 rotating at the required frequency, the working surface of which is brought to a roughness of Na less than 0.02 μm with diamond pastes, and a stationary flat sample 2 of the same cleanliness class (to eliminate the influence of surface roughness on triboprocesses) . Counter sample 1 when in mutual contact with a stationary flat sample 2 forms a linear contact. The unit for establishing certain radial deviations consists of a counter sample 1, which is rigidly fixed on the seating surface of the shaft Z, which is driven by a stepper motor 4. Using a special program package for controlling the stepper motor, the technological capabilities of the machine allow for one-way and reversible friction modes. A stationary flat sample 2 is fixed in a tub 5, which is filled with the appropriate tested lubricant in the case of studying its anti-wear properties or remains empty, for example, for studying various types of wear-resistant or anti-friction coatings. The necessary load on the contact is created by compressing the specially graduated dynamometric spring b, due to which the counter sample 1 is pressed against the sample 2. Using this principle of setting the contact load allows you to minimize its distortion under the influence of vibrations. The system for measuring the main parameters, which includes a specially mounted pressure sensor 7 and a PC, allows you to monitor the change in contact load in the form of oscillations of the friction force, which is observed and stored electronically using a personal computer. The design features of the friction machine make it possible to ensure the constancy of instantaneous contact stresses as much as possible (due to ensuring minimum radial deviations of the counter sample 1, which are close to zero and controlled by a clock-type indicator with a price of 1 μm division and the parallelism of the generating cylinder of the counter sample 1 with the flat surface of the sample 2).

Машина тертя змонтована на металевій станині 8, яка, в свою чергу, за допомогою гвинтів кріпиться на несучому тілі вібростенда 9. Несуче тіло 9 пружно підвішене за допомогою гвинтових циліндричних пружин 10 на масивній станині 11. Останню встановлено на нерухомій основі за допомогою амортизаторів 12. У підшипникових опорах 13, жорстко з'єднаних із несучим тілом 9, розміщено чотири дебалансних віброзбудники 14. За допомогою еластичних (компенсувальних) муфт 15 крайні ротори віброзбудників з'єднано з валами електродвигунів 16, закріплених на станині 11. Осі роторів є перпендикулярними до площини, в якій відбувається рух несучого тіла вібростенда 9. Крайні віброзбудники 14 обертаються з заданою частотою, а центральні - з подвійною. Осі кожної пари віброзбудників 14 є рівновіддалені від центра мас несучого тіла вібростенда 9. При обертанні дебалансних віброзбудників 14 виникають відцентрові сили інерції, під дією яких збуджуються малі вимушені коливання несучого тіла вібростенда 9, яке здійснює плоский рух з необхідними контрольованими частотами.The friction machine is mounted on a metal frame 8, which, in turn, is attached to the supporting body of the vibrating stand 9 with the help of screws. The supporting body 9 is elastically suspended with the help of helical cylindrical springs 10 on a massive frame 11. The latter is installed on a fixed base with the help of shock absorbers 12. In the bearing supports 13, rigidly connected to the supporting body 9, there are four unbalanced vibrators 14. With the help of elastic (compensating) couplings 15, the extreme rotors of the vibrators are connected to the shafts of the electric motors 16, fixed on the frame 11. The axes of the rotors are perpendicular to the plane , in which the movement of the supporting body of the vibrating stand 9 takes place. The extreme vibrators 14 rotate with a given frequency, and the central ones with a double frequency. The axes of each pair of vibrators 14 are equidistant from the center of mass of the carrier body of the vibrostand 9. When rotating the unbalanced vibrators 14, centrifugal forces of inertia arise, under the action of which small forced oscillations of the carrier body of the vibrostand 9 are excited, which performs planar movement with the necessary controlled frequencies.

Принцип дії приладу для дослідження тертя ковзання в умовах вібрацій базується на лінійному контактуванні модельних поверхонь тертя та дозволяє проводити трибовипробування конструкційних та мастильних матеріалів в умовах одностороннього та реверсивного граничного тертя ковзання.The principle of operation of the device for the study of sliding friction under vibration conditions is based on linear contact of model friction surfaces and allows tribo testing of structural and lubricating materials under conditions of one-sided and reversible marginal sliding friction.

Прилад для дослідження тертя ковзання в умовах вібрацій працює наступним чином.The device for studying sliding friction under vibration conditions works as follows.

При запуску електродвигунів 16 приводяться в рух дебалансні віброзбудники 14. За допомогою крокового двигуна 4 приводиться в рух вал 3, на якому закріплений контрзразок 1.When the electric motors 16 are started, the unbalanced vibrators 14 are set in motion. The shaft 3, on which the counter sample 1 is fixed, is set in motion with the help of the stepper motor 4.

При обертанні контзразка 1 між ним і нерухомим плоским зразком 2 виникає сила тертя, яка реєструється за допомогою системи вимірювання основних параметрів.When counter sample 1 rotates between it and a fixed flat sample 2, a frictional force occurs, which is registered using the system for measuring the main parameters.

Така конструкція приладу дозволяє проводити різного роду трибовипробування при вібраціях, що відповідають реальним частотам, при яких працюють існуючі трибовузли. Завдяки цьому є можливість визначати основні параметри взаємодії модельної трибопари (контрзразок- нерухомий плоский зразок) з урахуванням вібрацій системи, які мають різний вплив на тертя залежно від умов контактування, навантаження, швидкості взаємодії, матеріалів контактуючих поверхонь, виду тертя та ін.This design of the device allows to carry out various types of tribo tests with vibrations corresponding to the real frequencies at which existing tribonodes work. Thanks to this, it is possible to determine the main parameters of the interaction of the model tribopair (counter sample - fixed flat sample) taking into account the vibrations of the system, which have different effects on friction depending on the contact conditions, load, speed of interaction, materials of the contacting surfaces, type of friction, etc.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA Koo) Apparatus for the study of sliding friction under vibration conditions, containing a cylindrical counter sample, a loading system, a system for measuring the main parameters, which is distinguished by the fact that it contains a node for establishing certain radial deviations, which consists of a flexible shaft made with the possibility of rotation, on which a cylindrical counter sample is fixed, and the forced oscillations of the supporting body of the vibrostand, on which the metal frame is fixed, are carried out by unbalanced vibrators.