ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ, ТЕРМО- И ВЛАГОУПРОЧНЕНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК Российский патент 1997 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения реологических свойств пластично-вязких материалов, в частности на предприятиях и организациях, связанных с разработкой, выпуском и потреблением пластичных смазок.

Известны устройства для определения прочности материалов, имеющие конус, который погружается под действием фиксируемой нагрузки в исследуемый материал [1] Глубину погружения конуса измеряют по истечении определенного времени, а прочность вычисляют по формуле

где к коэффициент пропорциональности;
P фиксированная нагрузка;
h глубина погружения конуса в исследуемый материал.

Такие устройства не нашли применения для определения предела прочности пластичных смазок, так как в этом устройстве не увеличивается пристенное скольжение.

Известно устройство для определения предела прочности пластичных смазок
пластометр, состоящий из разборного капилляра, в который помещаются исследуемая смазка, резервуара, заполненного маслом, электропечи для нагрева масла, крана, присоединительных трубок и манометра для измерения давления масла [2] Определение прочности производится путем сдвига пластичной смазки в капилляре маслом, нагреваемым электропечью, и замера максимального давления масла манометром.

Недостатком этого пластометра является неудовлетворительная точность измерений для смазок, имеющих предел прочности менее 2• 10²Па. Результаты по определению предела прочности смазок зависят от скорости повышения давления в резервуаре с маслом (от скорости нагрева), а также от вязкости масла, которое выталкивает исследуемый продукт из капилляра, а скорость меняется с изменением температуры масла (агрева элеткропечью). Скорость повышения давления и вязкость масла не могут поддерживаться одинаковыми при всех измерениях, а это снижает точность определения предела прочности.

Известно устройство (1,2), которое позволяет определять предел прочности и термоупрочнение, но не пригодно для определения влагоупрочнения. В этом устройстве скорость нагружения зависит от применяемого упругого элемента (в зависимости от диапазона измерения) для определения максимального момента, при котором происходит сдвиг. Точность определений в этом устройстве сильно зависит от качества заполнения испытуемого продукта в зазор между цилиндрами. Трудоемки операции по чистке и промывке деталей датчика.

Известно также устройство (3), состоящее из водяного термостата, привода, двух пластин и весового измерительного устройства. Момент сдвига в этом устройстве определяется по замыканию контакта. От регулировки контактного устройства зависит определение момента начала сдвига. Устройство не может быть использовано для определения термо- и влагоупрочнения пластичных смазок, так как конструкция пластины не позволяет проводить термо- и влагообработку исследуемого материала.

Наиболее близким по технической сущности является устройство (4), которое имеет кассету, состоящую из трех параллельных пластин, две из которых скреплены вместе и образуют рамку-корпус. Между этими пластинами устанавливается подвижная пластина, а оставшийся зазор заполняется исследуемым материалом (смазкой пластичной), причем все пластины имеют ряд отверстий для предотвращения сползания исследуемого материала при нагружении. Для нагружения используется асинхронный двигатель, на шкив которого наматывается нить, другой конец которой закрепляют крючком с подвижной пластинкой, а рамку соединяют с измерительной пружиной. При включении привода пластина тянется за нить, при этом пружина растягивается и фиксируется максимальное усилие, при котором происходит сдвиг пластины относительно рамки-корпуса. Шкала измерительной пружины проградуирована в кг/см² или Па.

Устройство может быть использовано только для определения предела прочности и влагоупрочнения, так как конструкция кассеты не позволяет производить термообработку исследуемого материала, затруднительна чистка, промывка и равномерное заполнение кассеты исследуемым материалом, возможен случайный сдвиг пластины относительно рамки при заполнении.

Кроме того, диапазон и точность измерения пружины не позволяет применить это устройство для пластичных смазок, предел прочности которых менее 2 кг/см²(200 Па). Трудно обеспечить равномерную скорость нагружения во всем диапазоне. Невозможно применение этого устройства для определения предела прочности при температурах 50 и 80^oC, так как пластичная смазка начинает ползти до приложания нагрузки.

Из анализа известных устройств видно, что эти устройства узкого применения, низкой производительности с невысокой точностью определения исследуемой характеристики.

Задачей изобретения является создание прибора, позволяющего проводить комплексный метод оценки свойств пластичных смазок, включая измерения предела прочности смазок и его изменение под воздействием температуры (термоупрочнение) и воды (влагоупрочнение), с высокой точностью измерений и повышенными эксплуатационными характеристиками.

Поставленная задача достигается тем, что в приборе для определения свойств пластичных смазок, содержащем привод, связанное с ним средство нагружения, датчик изменения усилий, включающий в себя установленные с зазором, заполняемым испытуемой смазкой, с возможностью относительного перемещения пластины, одна из которых выполнена с отверстиями, силоизмерительное и регистрирующее средства, предусмотрено наличие термостата для размещения в нем датчика изменения усилия с крышкой, закрепляемой на неподвижной пластине (рамке), выполненной с отверстиями в виде прорезей и направляющими для перемещения подвижной пластины с рифлениями одной глубины и шага со стороны неподвижной пластины, причем неподвижная пластина расположена между крышкой и подвижной пластиной. Рифления в подвижной пластине располагаются перпендикулярно к прилагаемой нагрузке.

На фиг. 1 представлен общий вид прибора.

Предлагаемый прибор состоит из одноплатной микроЭВМ 1, блока питания 2, блока нагружения 3, тензопреобразователя силы 4, датчика изменения усилия для заполнения испытуемой пробы 5, соединительной платы 6, субблока индикации 7, термостата 8, панели управления 9 и табло 10.

На фиг. 2 показаны детали датчика изменения усилий 5 и датчик изменения усилий 5 в сборе.

Датчик изменения усилий состоит из рамки (пластина неподвижная) 11, подвижной пластины 12, крышки 13 и фиксатора 14. Как видно на фиг. 2, рамка 11 имеет два выступа, один из которых верхний служит для направления подвижной пластины, а другой обеспечивает расчетный зазор между рамкой и пластиной и образует полость 15 для загрузки испытуемого материала, причем рамка выполнена с поперечными сквозными ячейками, между которыми имеются перемычки, предотвращающие сползание испытуемого материала при нагружении. Крышка 13 плотно закрывает рамку со стороны, противоположной подвижной пластины 12, и закрывает сквозные ячейки с целью предотвращения сползания пластической смазки в термостат при испытаниях.

Подвижная пластина 12 на стороне, обращенной к раме, имеет рифления постоянной глубины и шага, выполненные таким образом, что они не касаются направляющих рамки и исключают пристенное скольжение пластической смазки при нагружении.

Для предотвращения случайного перемещения подвижной пластины относительно рамки при загрузке кассеты смазкой предусмотрен пружинный фиксатор 14. При установке кассеты в термостат прибора фиксатор снимается. При определении влагоупрочнения прежде, чем поместить кассету в гидроэксикатор, необходимо снять крышку для доступа влажного воздуха к смазке, помещенной в зазор между рамкой и пластиной. При установке кассеты в термостат кассета должна быть закрыта крышкой.

Принцип действия прибора основан на измерении максимального усилия, возникающего при перемещении пластины кассеты и соответствующего пределу прочности смазки.

Прибор оборудован полупроводниковым термостатом, чувствительным тензопреобразователем силы, приводом с шаговым двигателем и одноплатной ЭВМ, центральный процессор которой осуществляет управление работой устройства по программе, предварительно записываемой и считываемой процессором из памяти программ и данных, производит преобразование и анализ данных, полученных от измерительных датчиков температуры и силы, анализирует и изменяет код программы, управляет периферийным блоком прибора от внешних команд и соответствующих сигналов.

Прибор работает следующим образом.

Заполненная кассета 5 устанавливается без фиксатора в термостат 8. На панели 9 задается температурный режим испытания 20, 40, 50 или 80^oC и нажимается кнопка "пуск". Далее все определение производятся автоматически. Устройством управляет одноплатная ЭВМ: включается привод 3 и подводит тензопреобразователь силы 4 к подвижной пластине кассеты 5 и останавливается. В течение 20 мин происходит термостатирование исследуемой пробы, на электронном табло высвечиваются показания режима термостатирования. По истечении термостатирования включается привод (блок нагружения 3) и с этого момента на электронном табло 10 вместо температуры будут высвечиваться показания напряжения сдвига. Рост показаний будет до тех пор пока не произойдет сдвиг подвижной пластины относительно рамки, после чего ЭВМ даст команду на переход в экспресс-режим. В этом случае ЭВМ задает режим ускоренного возврата тензопреобразователю силы в исходное положение. На табло, до нажатия кнопки "сброс", сохраняется значение предельного напряжения сдвига. Одноплатная ЭВМ устройства обеспечивает строго нормированную скорость нагружения, высокую точность измерения силы, поддерживает строго заданный режим термостатирования, а конструкция кассеты обеспечивает возможность проведения термообработки, влагообработки.

Прибор позволяет проводить определение предела точности в диапазоне 0-270 Па и 20-80^oC с абсолютной погрешностью по температуре ±0,5^oC.

В табл. 1-3 приведены данные испытаний различных видов пластичных смазок.

Таким образом, заявляемый прибор позволяет проводить испытания всех типов пластичных смазок, с целью определения предела прочности, термо- и влагоупрочнения, оперативно и с высокой точностью.

Сущность изобретения: прибор содержит привод, средство нагружения, связанное с приводом, датчик изменения усилия, выполненный в виде пластин с зазором 15, заполняемым испытуемой смазкой. Пластины установлены с возможностью относительного перемещения. Прибор содержит силоизмерительное, регистрирующее средства и термостат 8 для размещения в нем датчика изменения усилий с крышкой 13, закрепляемой на неподвижной пластине 11, выполненной с прорезями и направляющими для перемещения подвижной пластины 12 с рифлениями одной глубины и шага со стороны неподвижной пластины 11. Неподвижная пластина расположена между крышкой 13 и подвижной пластиной 12. 2 ил., 3 табл.

Прибор для определения предела прочности термо- и влагоупрочнения пластичных смазок, содержащий привод, связанное с ним средство нагружения, датчик измерения усилия, включающий в себя установленные с зазором, заполняемым испытуемой смазкой, с возможностью относительного перемещения пластины, одна из которых выполнена с отверстиями, и силоизмерительное и регистрирующее средства, отличающийся тем, что он снабжен термостатом для размещения в нем датчика изменения усилия с крышкой, закрепляемой на неподвижной пластине, выполненной с отверстиями в виде прорезей и направляющими для перемещения подвижной пластины с рифлениями одной глубины и шага со стороны неподвижной пластины, причем неподвижная пластина расположена между крышкой и подвижной пластиной.