УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УДАРНО-АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ Российский патент 2023 года по МПК G01N3/34 G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционных материалов и покрытий на стойкость к ударно-абразивному изнашиванию незакрепленным абразивом.

Известна установка для испытания на абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин (RU 2408865).

Установка содержит раму, на которой установлен привод возвратно-поступательного перемещения, держатель образца, абразивный материал, узел нагружения, тензометрический датчик, аналого-цифровой преобразователь, электронно-вычислительную машину и набор грузов для испытания. Привод возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде электродвигателя, соединенного через ременную передачу с возвратно-поступательным механизмом, который с помощью крепления соединен с кареткой горизонтального перемещения, на которой установлен держатель для испытуемого образца с закрепленным тензометрическим датчиком, сигнал с которого поступает на ЭВМ через усилитель АЦП, при этом держатель имеет винтовой зажим, который выполнен с возможностью изменения угла установки испытуемого образца. При помощи узла нагружения изменяется нагрузка сверху и снизу на испытуемый образец за счет увеличения или уменьшения грузов, при этом в узел нагружения самотеком из емкости поступает абразивный материал.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции, невозможность проведения испытаний в условиях ударно-абразивного изнашивания.

Известна установка для испытания материалов на абразивное изнашивание при низких, нормальных и повышенных температурах (RU 2691639), которая содержит ударный механизм, включающий ударник и грузы, испытываемый образец, а также содержит систему управления ударным механизмом, состоящую из соленоида, закрепленного на вертикальной плите с возможностью перемещения по направляющим вверх или вниз при помощи реечной передачи, управляемой шаговым электродвигателем через передаточный механизм, перемещение абразивной ленты осуществляется через теплоизолированную камеру, в которой установлен испытываемый образец, и происходит при вращении подающего ролика от привода, состоящего из электродвигателя постоянного тока, редуктора, клиноременной передачи, состоящей из ведущего и ведомого шкивов, а прижимание абразивной ленты обеспечивается обрезиненным прижимным и направляющим роликами.

Данное устройство предназначено для испытаний при ударе по закрепленной абразивной поверхности и не может быть использовано для испытаний по абразивной массе.

Известна установка У-I-АС (Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Албагачиев А.Ю. Изнашивание при ударе. М.: Машиностроение, 1982. с.40), которая состоит из сварной рамы с электродвигателем, вращение от которого передается через упругую муфту посредством двухступенчатого редуктора и клиноременной передачи на кулачковый вал с закрепленным кулачком, который при помощи ролика поднимает боек на заданную высоту и сбрасывает его, что приводит к удару торцовой поверхности образца по слою незакрепленного абразива, размещенного на металлической наковальне. Установка снабжена дозатором, обеспечивающим дозирование абразива, подачу его в зону удара и очистку забоя при помощи поворотного диска, вращающегося от кулачкового вала через зубчатую передачу и шарнирное сочленение, при этом в пазах диска установлены плавающие и неподвижно закрепленные щетки.

Недостатком данного устройства является невозможность проведения испытаний на ударно-абразивное изнашивание по абразивной массе.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для исследования изнашивания при ударе У-I-AM (Изнашивание при ударе / В.Н.Виноградов, Г.М.Сорокин, А.Ю. Албагачиев. - М.: Машиностроение, 1982. С.52), используемая при модернизации для испытаний на ударно-абразивное изнашивание абразивной массой.

Установка включает основание, представляющее собой стол с размещенным на нем стаканом с абразивной массой. Привод, состоящий из двигателя, редуктора со сменными шестернями и шкивами, и шпиндель укреплены на массивной траверсе, которая может подниматься и опускаться по колонне с помощью гайки. Вращение через шкив передается ступенчатому шпинделю, опирающемуся на дно кулачка, выполненного в виде втулки с отверстием в середине. Шкив снабжен роликом, перекатывающимся по беговой дорожке кулачка. В нижней части шпинделя укреплены грузы и цилиндрический образец в оправке. Для обеспечения удара образца об абразивную массу вращение от шкива передается на кулачок, который, вращаясь, поднимает шпиндель. Достигнув наивысшей точки, шпиндель падает, при этом происходит соударение образца с абразивной массой.

К недостаткам установки относится то, что последовательные многократные удары образца осуществляются по одной и той же абразивной массе до ее измельчения, что не позволяет оценить влияние зернистости абразива на износостойкость и не обеспечивает достоверность получаемых результатов.

Целью изобретения является разработка установки для проведения испытаний материалов на ударно-абразивное изнашивание абразивной массой, обеспечивающей возобновление абразивной массы в процессе испытаний.

Данная цель обеспечивается тем, что в установке имеется ударный механизм, включающий ударник и грузы, испытываемый образец, закрепленный в ударнике, привод с кулачком, обеспечивающий подъем и падение ударника, дозатор для подачи абразивной массы, а также барабан с ячейками для абразивной массы, совершающий периодическое вращательное скольжение с заданным шагом по плите, синхронизированное посредством дополнительного кулачка, храпового механизма, рычагов, цепной и зубчатой передач с падением ударника с образцом таким образом, что подача абразивной массы из дозатора, удаление отработанной массы в бункер и удар образца по абразивной массе производятся во время остановки барабана.

Технический результат - повышение эффективности испытаний материалов на ударно-абразивное изнашивание абразивной массой.

Устройство поясняется схемами, где на фиг. 1 представлена схема установки, на фиг.2 - разрез ячеек барабана.

Ударный механизм (фиг.1) содержит ударник 1, в котором закреплены сменные грузы 2 и испытуемый образец 3, ударный механизм производит удар с заданной энергией и частотой по абразивной массе 4, находящейся в ячейке 5 барабана 6, совершающего периодическое вращательное скольжение по плите 7 (фиг.2). Удар производится в момент остановки барабана 6.

Периодическое скольжение барабана 6 с заданным шагом обеспечивается следующим образом. Вращение от электродвигателя постоянного тока 8 и редуктора 9 поступает на вал 10, на котором закреплены кулачки 11 и 12. Ролик 13, обкатывая кулачок 11, поворачивает посредством рычагов 14 и собачки 15 храповое колесо 16, закрепленное на валу 17. Проворачивание вала 17 с заданным шагом через цепную передачу 18 передается на зубчатую коническую передачу 19, вертикальный вал 20 и закрепленный на нем барабан 6.

Угол поворота барабана 6 настраивается за счет профиля кулачка 11, соотношения размеров рычагов 14 и передаточного отношения цепной передачи 18. Синхронизация удара испытуемого образца 3 и перемещения ячеек барабана 6 обеспечивается настройкой кулачков 11 и 12, рычагов 14 и цепной передачи 18.

Заданная энергия удара образца 3 по абразивной массе 4 обеспечивается за счет высоты подъема ударника 1, определяемой профилем кулачка 12 и массы сменных грузов 2. Частота ударов и скорость перемещения ячеек регулируют посредством изменения частоты вращения электродвигателя постоянного тока 8.

Установка снабжена дозатором 21, обеспечивающим подачу заданной порции абразива 4 в ячейки во время остановки барабана 6.

Удаление абразива из ячейки после удара образца 3 осуществляется при нахождении ячейки над приемным бункером 22 для использованного абразива (фиг.2). В этом месте в плите 7 выполнено отверстие, размеры которого превышают размеры дна ячеек 5, что обеспечивает откидывание вниз шарнирно закрепленного дна 23 ячеек 5 и удаление в бункер использованного абразива. Обратное возвращение дна 23 ячейки 5 обеспечивается при дальнейшем перемещении барабана 6 посредством направляющих роликов 24.

Перед проведением испытаний устанавливают выдаваемый дозатором 21 объем абразивной массы 4, требуемой по условиям испытаний зернистости и вида абразива, задают энергию удара подбором высоты подъема ударника 1 и массы сменных грузов 2 и частоту ударов посредством изменения частоты вращения электродвигателя 8. Синхронизируют подачу абразивной массы 4 с поворотом барабана 6. Закрепляют испытываемый образец 3 в ударнике 1 и устанавливают время испытаний, необходимое для получения достоверных данных о величине износа образца 3.

Установка работает следующим образом. При включении электродвигателя 8 вращение через редуктор 9 передается на кулачок 11, закрепленный на валу 10. Ролик 13, обкатывающий кулачок 11, задает качательное движение рычагам 14, которые посредством собачки 15 храпового колеса 16 обеспечивают прерывистое вращение цепной передачи 18, зубчатой конической передачи 19, вертикального вала 20 с барабаном 6.

Одновременно вращение кулачка 12, также закрепленного на валу 10, производит подъем и падение ударника 1, обеспечивая удар испытуемого образца 3 по абразивной массе 4 в момент остановки барабана 6. Подача абразивной массы 4 из дозатора 21 и удаление абразивной массы в бункер 22 также производятся во время остановки барабана.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционных материалов и покрытий на стойкость к ударно-абразивному изнашиванию незакрепленным абразивом. Установка содержит ударный механизм, включающий ударник и грузы, испытываемый образец, закрепленный в ударнике, привод с кулачком, обеспечивающий подъем и падение ударника, дозатор для подачи абразивной массы. Установка дополнительно содержит барабан с ячейками для абразивной массы, совершающий периодическое вращательное скольжение с заданным шагом по плите, синхронизированное посредством дополнительного кулачка, храпового механизма, рычагов, цепной и зубчатой передач с падением ударника с образцом таким образом, что подача абразивной массы из дозатора, удаление отработанной массы в бункер и удар образца по абразивной массе производятся во время остановки барабана. Технический результат: повышение эффективности испытаний материалов на ударно-абразивное изнашивание абразивной массой. 2 ил.

Установка для испытания материалов на ударно-абразивное изнашивание, содержащая ударный механизм, включающий ударник и грузы, испытываемый образец, закрепленный в ударнике, привод с кулачком, обеспечивающий подъем и падение ударника, дозатор для подачи абразивной массы, отличающаяся тем, что установка содержит барабан с ячейками для абразивной массы, совершающий периодическое вращательное скольжение с заданным шагом по плите, синхронизированное посредством дополнительного кулачка, храпового механизма, рычагов, цепной и зубчатой передач с падением ударника с образцом таким образом, что подача абразивной массы из дозатора, удаление отработанной массы в бункер и удар образца по абразивной массе производятся во время остановки барабана.