ОБРАЗЕЦ Ю.М.ГУЗЕНКО ДЛЯ ТАРИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ МАСЛЯНОЙ ПЛЕНКИ Российский патент 1995 года по МПК G01N1/28 G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к оборудованию для тарирования толщины масляной пленки при испытаниях материалов и смазывающих масел на трение и износ.

Известен образец для тарирования толщины масляной пленки, выполненный в виде цилиндра [1].

Недостатком такого образца является сложность проведения тарирования толщины масляной пленки, вызванная необходимостью использования сложных измерительных средств.

Известен также образец для тарирования толщины масляной пленки, выполненный в виде цилиндра, на внешней поверхности которого по образующим выполнены пазы, равномерно расположенные по окружности, а поверхность цилиндра в пределах каждого углового сектора между двумя соседними пазами очерчена радиусом внешней поверхности со смещением центра от поверхности на шаг тарирования пленки [2].

Недостатком такого образца является погрешность проведения измерения толщины масляной пленки, связанная с отсутствием взаимного базирования образца и контробразца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является образец для тарирования толщины масляной пленки, выполненный в виде ролика с цилиндрическим пояском и наружной цилиндрической базовой поверхностью, разделенной радиальными пазами на угловые сектора, имеющие различные радиусы [3].

Однако такой образец имеет базовую поверхность, наибольший радиус которой равен радиусу цилиндрического пояска, в результате чего для изготовления образца требуется использовать сложное станочное оборудование, обеспечивающее высокую точность выполнения базовой поверхности относительно цилиндрического пояска.

Цель изобретения - упрощение изготовления образца путем исключения необходимости использования сложного станочного оборудования.

Это достигается тем, что в образце для тарирования толщины масляной пленки, выполненном в виде ролика с цилиндрическим пояском и наружной цилиндрической базовой поверхностью, разделенной радиальными пазами на угловые сектора, имеющие различные радиусы, на цилиндрической базовой поверхности в пределах каждого углового сектора нанесены гальванические покрытия различной толщины, а радиус цилиндрического пояска выбран равным минимальному радиусу сектора.

На фиг. 1 изображен узел трения, содержащий предлагаемый образец для тарирования толщины масляной пленки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-6 - различные положения образца относительно контробразца при тарировании толщины масляной пленки.

Узел трения (фиг. 1 и 2) для тарирования толщины масляной пленки содержит образец 1 и контробразец 2. Образец 1 выполнен в виде ролика с цилиндрическим пояском 3 диаметром D₁ и наружной цилиндрической базовой поверхностью 4, разделенной радиальными пазами 5 на угловые сектора 6, имеющие различные радиусы R_ϕ. Базовая поверхность 4 образца 1 отделена от цилиндрического пояска 3 кольцевым пазом 7. На цилиндрической базовой поверхности 4 образца 1 в пределах каждого углового сектора 6 нанесены гальванические покрытия 8 различной толщины δ_ϕ . Радиус цилиндрического пояска 3 образца выбран равным минимальному радиусу R_min сектора 6 его базовой поверхности 4. Количество угловых секторов 6 базовой поверхности 4 образца 1 может быть любым и определяется необходимым числом ступеней тарируемой толщины масляной пленки.

Контробразец 2 выполнен в виде цилиндрического ролика, который состоит из двух электрически изолированных друг от друга дисков 9 и 10 одинакового диаметра D₂.

Изготовление предлагаемого образца для тарирования толщины масляной пленки осуществляется следующим образом.

Первоначально образец 1 выполняют в виде ролика, у которого разделенные кольцевым пазом 7 цилиндрический поясок 3 и цилиндрическая базовая поверхность 4 имеют одинаковый между собой диаметр D₁, при этом цилиндрический поясок 3 и все разделенные радиальными пазами 5 угловые сектора 6 базовой поверхности должны иметь одинаковый радиус кривизны и одинаковый радиус своего расположения относительно оси вращения образца.

Затем цилиндрический поясок 3 и угловой сектор 6а базовой поверхности 4 образца покрывают любым устойчивым от растворения при гальванизации лакокрасочным материалом и электролитическим методом осуществляют нанесение, например, хромового гальванического покрытия 8 на наружную цилиндрическую поверхность угловых секторов 6а, 6в и 6г базовой поверхности 4 образца. Через определенный промежуток времени, когда на угловые сектора 6б, 6в и 6г базовой поверхности 4 образца будет нанесено гальваническое покрытие 8 с необходимой для первой ступени тарирования толщиной δ₁, процесс гальванизации временно прекращают и затем покрывают защитным лакокрасочным материалом следующий угловой сектор 6б базовой поверхности 4 образца.

После этого процесс гальванизации продолжают до тех пор, пока на угловых секторах 6в и 6г базовой поверхности 4 образца не образуется гальваническое покрытие 8 с необходимой для второй ступени тарирования толщиной δ₂. Затем процесс гальванизации снова временно прекращают и покрывают защитным лакокрасочным материалом угловой сектор 6а базовой поверхности 4 образца 1. Дальше процесс гальванизации продолжают до получения на угловом секторе 6г базовой поверхности 4 образца 1 гальванического покрытия 8 с необходимой для третьей ступени тарирования толщиной δ₃. Если базовая поверхность 4 образца имеет большее количество угловых секторов 6, то процесс гальванизации продолжают дальше в такой же последовательности.

После прекращения нанесения гальванических покрытий 8 на угловые сектора 6б, 6в и 6г различной толщины δ_ϕ ранее нанесенную на образец лакокраску тщательно удаляют легко растворяющим ее веществом, например ацетоном, после чего предлагаемый образец можно использовать для тарирования толщины масляной пленки. Толщина гальванических покрытий 8 на угловых секторах 6б, 6в и 6г базовой поверхности 4 образца может быть определена, например, методом профилографирования, который позволяет с весьма высокой точностью измерить высоту ступени между цилиндрическим пояском 3 и каждым угловым сектором 6 базовой поверхности 4 в отдельности.

В результате такого выполнения образца угловой сектор 6а его базовой поверхности 4, оставшийся без нанесения гальванического покрытия 8, имеет минимальный радиус R_min кривизны и минимальный радиус своего расположения относительно оси вращения образца. Кроме того, радиус R_min углового сектора 6а равен радиусу кривизны и радиусу расположения цилиндрического пояска 3 относительно оси вращения образца 1. Угловой сектор 6б базовой поверхности 4 образца имеет радиус кривизны и радиус своего расположения относительно оси его вращения, равный уже не величине R_min, а величине R_min + δ₁.

Соответственно следующий угловой сектор 6в базовой поверхности 4 образца 1 имеет радиус кривизны и радиус своего расположения, равный величине R_min + δ₂, а угловой сектор 6г имеет радиус кривизны и радиус своего расположения, равный величине R_min + δ₃.

Цилиндрический поясок 3 и базовая поверхность 4 образца могут быть выполнены электрически изолированными друг от друга (не показано). Тогда для нанесения гальванических покрытий 8 различной толщины на угловые сектора 6 базовой поверхности 4 образца 1 не требуется наносить защитный лакокрасочный материал на его цилиндрический поясок 3, а контробразец 2 может быть выполнен в виде сплошного цилиндрического ролика.

Тарирование толщины масляной пленки с помощью предлагаемого образца осуществляется следующим образом.

Вначале образец и электрически изолированный от массы контробразец 2 закрепляют на параллельных валах машины трения и подключают в электрическую цепь постоянного тока с возможностью измерения величины падения электрического напряжения в их контакте.

Затем образец и контробразец 2 устанавливают таким образом, чтобы цилиндрический поясок 3 и угловой сектор 6а без гальванического покрытия 8 базовой поверхности 4 образца в отдельности контактировали с электрически изолированными друг от друга дисками 9 и 10 контробразца 2 (фиг. 3). В этом положении сила Р прижатия образца к контробразцу должна быть такой, чтобы между их контактирующими поверхностями отсутствовал радиальный зазор и не возникала упругая деформация.

После этого через контакт цилиндрического пояска 3 образца 1 и диска 9 контробразца 2 пропускают постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют величину падения электрического напряжения U_o, которое является началом измерения падения электрического напряжения на масляной пленке. Кроме того, величина падения электрического напряжения в этом положении образца и контробразца может быть измерена между угловым сектором 6а базовой поверхности 4 образца и вторым диском 10 контробразца. Если величина этого падения электрического напряжения равна величине падения электрического напряжения в контакте поверхностей цилиндрического пояска 3 образца 1 и диска 9 контробразца 2, то это свидетельствует о том, что оси вращения образца и контробразца параллельны между собой и между ними нет какого-либо перекоса, который может внести определенную погрешность в результате тарирования толщины масляной пленки при увеличении или уменьшении радиального зазора между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца. Равенство величины падения электрического напряжения между указанными поверхностями образца и контробразца свидетельствует также о том, что при отсутствии на угловом секторе 6а базовой поверхности 4 образца гальванического покрытия, радиальный зазор между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца также отсутствует и выдерживается условие, при котором δ_о = h_о = 0.

При подаче смазки в зону контакта образца и контробразца их поворачивают в направлении ω до тех пор, пока в контакт с диском 10 контробразца 2 не войдет следующий угловой сектор 6б базовой поверхности 4 образца 1 с гальваническим покрытием 8 толщиной δ₁ (фиг. 4). В этот момент между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца возникает заполненный маслом радиальный зазор величиной h₁, который при отсутствии упругой деформации гальванического покрытия 8 углового сектора 6б базовой поверхности 4 образца будет равен толщине этого покрытия δ₁.

Затем через цилиндрический поясок 3 образца и диск 9 контробразца пропускают постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют величину падения электрического напряжения U₁. После этого образец 1 и контробразец 2 проворачивают дальше в направлении ω и вводят в контакт с диском 10 контробразца 2 следующий угловой сектор 6в базовой поверхности 4 образца 1 с гальваническим покрытием 8 толщиной δ₂ (фиг. 5). В этот момент между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца возникает заполненный маслом радиальный зазор величиной h₂, который при отсутствии упругой деформации гальванического покрытия 8 углового сектора 6а базовой поверхности 4 образца 1 будет равен толщине этого покрытия δ₂.

Затем через цилиндрический поясок 3 образца и диск 9 контробразца пропускают постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют величину падения электрического напряжения U₂. При дальнейшем проворачивании образца и контробразца в направлении ω в контакт с диском 10 контробразца 2 вводят угловой сектор 6г базовой поверхности 4 образца с гальваническим покрытием 8 толщиной δ₃ (фиг. 6). В этот момент между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца возникает заполненный маслом радиальный зазор величиной h₃, который при отсутствии упругой деформации гальванического покрытия 8 углового сектора 6г базовой поверхности 4 образца 1 будет равен толщине этого покрытия δ₃. После этого, через цилиндрический поясок 3 образца 1 и диск 9 контробразца 2 пропускают постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют величину падения электрического напряжения U₃.

По результатам измерения величины падения электрического напряжения U_o, U₁, U₂ и U₃, а также зная величину радиального зазора между цилиндрическим пояском 3 образца 1 и диском 9 контробразца 2 h_o = =δ_o, h₁ = δ₁, h₂ = δ₂ и h₃ = δ₃ строят тарировочную зависимость U_ϕ=f(h_ϕ).

Кроме статического тарирования толщины масляной пленки с помощью предлагаемого образца можно производить и динамическое тарирование толщины масляной пленки. Для этого образцу и контробразцу обеспечивают вращение ω в режиме трения качения с тем, чтобы исключить износ гальванических покрытий 8 на угловых секторах 6б, 6в и 6г базовой поверхности 4 образца 1. Скорость вращения ω образца и контробразца должна быть такой, чтобы не возникало ударов ступенчатой базовой поверхности 4 образца с диском 10 контробразца и можно было произвести соответствующее измерение падения электрического напряжения в заполненном маслом переменном радиальном зазоре h_ϕ между цилиндрическим пояском 3 образца 1 и диском 9 контробразца 2. Скорость вращения ω образца и контробразца должна быть также такой, чтобы между базовой поверхностью 4 образца 1 и диском 10 контробразца 2 не образовывался гидродинамический слой смазки, способствующий внесению погрешности в тарируемую толщину масляной пленки между цилиндрическим пояском 3 образца 1 и диском 9 контробразца 2. В случае необходимости при вращении ω образца 1 и контробразца 2 можно произвести осциллографирование тарируемой толщины масляной пленки.

Поскольку радиус цилиндрического пояска 3 образца 1 в процессе статического или динамического тарирования толщины масляной пленки не изменяется, а изменяется только радиус кривизны и радиус расположения относительно оси вращения образца 1 угловых секторов 6 его базовой поверхности 4, то этим достигаются одинаковые условия для тарирования толщины масляной пленки при любой величине заполненного маслом радиального зазора h_ϕ между цилиндрическим пояском 3 образца и диском 9 контробразца 2.

Выполнение угловых секторов 6 базовой поверхности 4 образца с гальваническими покрытиями 8 различной толщины δ_ϕ , а радиуса цилиндрического пояска 3 образца равным минимальному радиусу R_min его базовой поверхности 4 позволяет исключить необходимость использования сложного станочного оборудования для выполнения базовой поверхности 4 образца 1, что в свою очередь позволяет упростить изготовление образца и составляет технико-экономический эффект изобретения.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к оборудованию для тарирования толщины маслянной пленки при испытаниях материалов и смазывающих масел на трение и износ. Целью изобретения является упрощение изготовления. В образце 1 для тарирования толщины масляной пленки, выполненном в виде ролика с цилиндрическим пояском 3 и наружной цилиндрической базовой поверхностью 4, разделенной радиальными пазами 5 на угловые сектора 6, имеющие различные радиусы. На цилиндрической базовой поверхности в пределах каждого углового сектора 6 нанесены гальванические покрытия различной толщины, а радиус цилиндрического пояска выбран равным минимальному радиусу сектора. 6 ил.

ОБРАЗЕЦ Ю М ГУЗЕНКО ДЛЯ ТАРИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ МАСЛЯНОЙ ПЛЕНКИ.

Образец для тарирования толщины масляной пленки, выполненный в виде ролика с цилиндрическим пояском и наружной цилиндрической базовой поверхностью, разделенной радиальными пазами на угловые сектора, имеющие различные радиусы, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления, на цилиндрической базовой поверхности в пределах каждого углового сектора нанесены гальванические покрытия различной толщины, а радиус цилиндрического пояска выбран равным минимальному радиусу сектора.