МАШИНА ТРЕНИЯ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС Российский патент 1997 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к области испытания материала на трение и износ в условиях абразивного изнашивания.

Известна машина, предназначенная для оценки абразивной износостойкости материалов [1] состоящая из образца испытуемого материала, резинового элемента и дозатора абразива.

Основной недостаток такой конструкции машины трений заключается в том, что на ней невозможно проведение испытаний с целью получения относительной износостойкости различных материалов по отношению друг к другу.

Известны способ испытаний материала на износ и устройство для его осуществления [2] ставивший своей целью приблизить условия испытания к условиям эксплуатации опорных катков гусеничных машин. Здесь плоский образец находится в контакте с круглым контробразцом, который вращается относительно собственной оси. Абразив в зону контакта поступает насыпом из бункера.

Основной недостаток конструкции заключается в низкой степени приближений условий испытаний катков к условиям эксплуатации, так как при эксплуатации катков происходит их качение по контактной поверхности гусеницы. В устройстве происходит скольжение образца по контробразцу с эпизодическим и случайным попаданием в зону контакта абразива.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является машина, у которой на вертикальном валу установлен ротор с консольно закрепленными плоскими образцами. Причем плоские образцы установлены на роторе под определенным углом, что способствует лучшему обмену абразивной массы [3]
Недостатком такой конструкции машины является неравномерный поверхностный износ образцов, т.к. они установлены под углом к направлению движения в сыпучей среде. Машина, взятая в качестве прототипа, предназначена для испытания образцов металлов, используемых только в почвообрабатывающих машинах. Давление сыпучей среды на образцы в такой машине создается за счет высоты слоя абразива над ними, т.к. при значительных давлениях сыпучей среды возможны обрывы образцов в местах их крепления к ротору вследствие их консольного закрепления.

Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, т.к. из последнего не выявляется влияние существенных признаков этого изобретения на достижение нового технического результата.

Предлагаемое техническое решение позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным условиям работы кузовов большегрузных самосвалов, бункеров и т. п. путем создания адекватных условий силового взаимодействия испытуемого образца и моделируемых устройств с абразивной средой. Это достигается расположением испытуемых образцов на конической поверхности ротора, устанавливаемого вертикально в емкости с абразивной средой, что обеспечивает самопроизвольное удаление продуктов износа с поверхности образцов, тем самым обеспечивая постоянный контакт абразива необходимой фракции с испытуемыми образцами.

Испытуемые образцы устанавливаются и фиксируются на конической поверхности ротора под углом, большим угла естественного откоса движения сыпучей среды, состоящей из абразива с размером фракций от 5 до 60 мм, получаемых при трении абразива об испытуемые образцы.

Принципиальная схема машины трения для испытания на абразивный износ представлена на чертеже.

Машина трения для испытания на абразивный износ содержит цилиндрическую емкость 1 с абразивным материалом 2, ротор 3, вращающийся внутри абразивного материала с испытуемыми образцами 4 и установленный на вертикальном валу 5, помещенного в радиальные 6 и упорный 7 подшипники и получающего вращение через коническую передачу 8, коробку передач 9 от электродвигателя 10. Соединение валов двигателя 10, коробки передач 9 и конической передачи 8 осуществляют муфтами 11.

Требуемое давление абразивного материала 2 на испытуемые образцы 4 создается через двуплечий рычаг 12, опорой которого является тарель 13, шарнирами 14 соединенная с рычагом 12, короткое плечо которого шарнирно соединено с корпусом емкости 1, а к длинному плечу рычага 12 подвешены грузы 15.

Машина трения на абразивный износ работает следующим образом. Вращение ротора 3, установленного на вертикальном валу 5 в подшипниках 6 и 7 с закрепленными на роторе испытуемыми образцами 4, осуществляется от электродвигателя 10 через коробку передач 9, коническую передачу 8, которые соединены между собой муфтами 11. Путем обеспечения сочленения определенной пары зубчатых колес коробки передач 9 обеспечивается требуемая частота вращения ротора 3 с фиксируемыми на ней испытуемыми образцами 4. Этим достигается возможность изменять линейную скорость движения образцов 4 относительно абразивных частиц 2 и возможность применения сменных роторов 3 разного диаметра, что также расширяет скоростные режимы исследования абразивного износа.

Требуемое давление абразивной среды 2 на испытуемые образцы 4 создают путем подвешивания грузов 15 различной массы к длинному плечу двухплечевого рычага 12. Короткое плечо рычага 12 шарнирно связано с емкостью 1 для абразива 2. Опорой рычага является тарель 13, лежащая на свободной поверхности сыпучего абразивного материала 2. Тарель с рычагом соединена с помощью шарниров 14.

При вращении ротора 3 закрепленные на оси образцы 4 взаимодействуют с абразивом 2, предварительно загруженным в емкость 1. Вследствие их взаимодействия происходит разрушение фракций абразива 2 и износ испытуемых частиц 4.

При больших давлениях, высоких скоростях и большом пути количество продуктов износа достигает значительных величин. Изменение гранулометрического состава абразивного материала 2 в зоне контакта с образцами 4 искажает картину исследования. Для самопроизвольного удаления продуктов износа из исследуемых поверхностей испытуемые образцы устанавливаются и фиксируются в сыпучей среде под углом, превышающим угол естественного откоса продуктов износа.

Применение машины трения для абразивного износа предлагаемой конструкции обеспечивает подобие условий испытания абразивом определенной фракции к эксплуатационным условиям работы кузовов самосвалов, желобов, бункеров, взаимодействующих с абразивом крупной фракции. При исследованиях в таких условиях повышается достоверность результатов испытаний, что повышает качество прогнозирования при применении тех или иных конструкционных материалов.

Сущность изобретения: внутри емкости с абразивом фракцией от 5 до 60 мм установлен ротор с испытуемыми образцами. Машина содержит также привод ротора и рычажное устройство для регулирования давления абразива на испытуемые образцы, которые расположены на роторе под углом, превышающим угол естественного откоса движения пылевидных продуктов, износа абразива. 1 ил.

Машина трения для испытания на абразивный износ, состоящая из емкости с абразивом, установленного внутри ротора с испытуемыми образцами привода ротора и рычажного устройства для регулировки давления абразива на испытуемые образцы, отличающаяся тем, что испытуемые образцы расположены на роторе под углом, превышающим угол ествественного откоса движения пылевидных продуктов износа абразива с фракцией 5 60 мм.