УСТРОЙСТВО КАВИТАЦИОННОГО ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2007 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к области исследования кавитационного изнашивания в лабораторных условиях.

Существуют разные устройства для определения изнашивания материалов. Лабораторные машины трения в той или иной степени воспроизводят трение в реальных условиях: закрепленный неподвижно образец под определенным давлением перемещается по одному и тому же месту абразивной шкурки или по свежему следу абразивной шкурки (ГОСТ 17636-71 Пластмассы. Методы испытания на абразивный износ. Изд-во стандартов, 1966 г.) и абразивным частицам (ГОСТ 17637-71 Металлы. Методы испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы. М., Изд-во стандартов, 1975); трение металла по металлу при обновлении поверхности по горной массе, абразивного бруска по металлу; изнашивание при трении со смазкой, прирабатываемости (Л.Ю.Пружанский. Исследование методов испытаний на изнашивание. М., "Наука", с.10, с.24, с.74); установки для испытания на кавитационное изнашивание.

Недостатками известных конструкций является дискретное изменение параметров эксперимента без текущего контроля процесса изнашивания и изменения его условий.

Известна конструкция магнитострикционной установки (Ю.Н.Цветков. Кавитационное изнашивание материалов и оборудования. Санкт-Петербург. Издательство СПбГПУ, 2003, 154 стр., с.35), выбранная в качестве прототипа, содержащая магнитострикционный преобразователь, концентратор колебаний, крепежную оправку для образца, систему охлаждения, стойку крепления преобразователя с фиксатором его положения.

В крепежную оправку устанавливается испытываемый образец и помещается в емкость, заполненную жидкостью. Между образцом и торцом концентратора устанавливается зазор 0,5 мм.

Недостатком известной конструкции является разовая установка зазора между концентратором колебаний и испытываемым образцом без текущего контроля изменения процесса изнашивания образца в течение времени. Условие образования кавитационного изнашивания в жидкой среде на магнитострикционной лабораторной установке в значительной мере зависит от зазора между испытываемым образцом и торцом концентратора колебаний. В известной конструкции этот размер устанавливается перед началом эксперимента. Во время эксперимента зазор не контролируется и не поддерживается его оптимальная величина. Для проверки зазора необходимо остановить эксперимент, освободиться от жидкости, замерить положение образца и затем произвести необходимую регулировку.

Техническим результатом настоящего изобретения является непрерывный контроль и сохранение зазора между испытываемым образцом и торцом концентратора колебаний.

Это достигается тем, что на поверхности испытываемого образца расположены подвижные кронштейны, фиксирующие положение изнашиваемой поверхности. Кронштейны цилиндрической формы имеют возможность перекатываться по разрушаемой поверхности, и образец постоянно контактирует с кронштейнами. Диаметр кронштейнов меньше зазора между испытываемым образцом и торцом концентратора колебаний. Во время колебаний конец концентратора колебаний не касается кронштейнов. База крепления кронштейнов жестко связана с корпусом магнитострикционного преобразователя. При этом испытываемый образец опирается на водяной столб жидкости под образцом и его поверхность не испытывает колебаний на упругой подвеске. Полость под испытываемым образцом постоянно пополняется через клапан одностороннего действия и является жестким основанием образца. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство кавитационного изнашивания отличается тем, что кронштейны определяют положение испытываемого образца в процессе изнашивания, перекатываясь на изношенные участки, и способствуют образованию заданного процесса кавитационного изнашивания, сопоставимого с условиями промышленного кавитационного изнашивания.

Таким образом, заявленное устройство соответствует условию "Новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, организующие контроль и регулировку изнашивания по величине износа поверхностей.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение кавитационного изнашивания материалов. Магнитострикционный преобразователь 1, концентратор колебаний 2 установлен на стойке 3, фланец 4 имеет микрометрический винт 5, соединяемый со стаканом 6, в стакане на подшипнике 7 устанавливается шайба 8, в подшипниках которой находятся кронштейны 9 с крыльчаткой 10. Испытуемый образец 11 в крепежной оправке 12 с клапаном 13 имеет пружину 14 в полости 15, заполненной жидкостью 16 из емкости 17.

Во время подготовки эксперимента микрометрическим винтом 5 устанавливают зазор между концентратором колебаний 2 и испытываемым образцом 11. При включении магнитострикционного преобразователя 1 концентратор колебаний 2 воздействует высокочастотными колебаниями на поверхность испытываемого образца 11 через специально подготовленную жидкость в емкости 17. Испытываемый образец перемещается в оправке 12 под действием пружины 14. Полость 15 постоянно заполняется через клапан 13 при износе образца 11, закрывающий обратный ход жидкости, и образует жесткую базу крепления испытуемого образца и постоянный контакт с кронштейнами 9. Потоки вибрирующей жидкости поворачивают кронштейны 9 крыльчатками 10 на их валах. Оси кронштейнов 9 вращаются в подшипниках шайбы 8, которая, в свою очередь, вращается на подшипнике 7 в стакане 6, перекатываясь последовательно по поверхности износа испытываемого образца 11.

Контроль и при необходимости изменение зазора между концентратором колебаний и испытываемым образцом обеспечивает максимум кавитационного износа или изменение режима изнашивания в приближении к износу оборудования в производственных условиях. Испытание образцов при кавитационном изнашивании по заданной программе с контролем процесса кавитации позволяет более точно прогнозировать периодичность остановки производственного оборудования для ремонта или замены изношенных деталей и узлов.

Изобретение относится к области исследования кавитационного изнашивания в лабораторных условиях. Техническим результатом изобретения является непрерывный контроль и сохранение зазора между испытываемым образцом и концентратором колебаний, а также увеличение точности прогноза процесса износа. Устройство кавитационного изнашивания материалов содержит магнитострикционный преобразователь, концентратор колебаний, установленный с возможностью изменения зазора между ним и испытываемым образцом, емкость с жидкостью и крепежную оправку для образца. Дополнительно устройство содержит фиксирующие положение изнашиваемой поверхности кронштейны цилиндрической формы с крыльчаткой, выполненные с возможностью вращения вокруг своей оси и перекатывания по поверхности износа испытываемого образца, база крепления кронштейнов жестко связана с корпусом магнитострикционного преобразователя, крепежная оправка содержит полость с пружиной и клапан, выполненные с возможностью обеспечения постоянного контакта испытываемого образца с кронштейнами. 1 ил.

Устройство кавитационного изнашивания материалов, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор колебаний установленный с возможностью изменения зазора между ним и испытываемым образцом, емкость с жидкостью и крепежную оправку для образца, отличающееся тем, что дополнительно содержит фиксирующие положение изнашиваемой поверхности кронштейны цилиндрической формы с крыльчаткой, выполненные с возможностью вращения вокруг своей оси и перекатывания по поверхности износа испытываемого образца, база крепления кронштейнов жестко связана с корпусом магнитострикционного преобразователя, крепежная оправка содержит полость с пружиной и клапан, выполненные с возможностью обеспечения постоянного контакта испытываемого образца с кронштейнами.