Установка для испытания материалов на трение и износ Советский патент 1957 года по МПК G01N3/56 G01N3/18 

Известны установки для испытания на трение и износ образцов материалов, применяемых при изготовлении машиностроительных деталей, в частности деталей цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего сгорания тракторов и автомобилей.

Эти установки, снабженные устройс11вом для нагружения испытуемых контактирующих образцов заданным усилием давления, электрическим устройством для нагрева одного из испытуемых образцов и приспособлением для подачи требуемой при испытании инертной или иной среды, имеют тот недостаток, что они не обеспечивают приближения условий испытания деталей цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего сгорания « других машиностроительных деталей к эксплуатационным условиям.

Этот недостаток устранен в описываемой ниже машине тем, что один из испытуемых образцов выполнен в виде гильзы, закрепляемой в снабженных подшипниками фланцах на установленной в кронштейнах опорных стоек трубчатой вертикальной оси и приводимой во вращательное движение приводом от электродвигателя. Устройство для нагрева одного из испытуемых образцов до требуемой температуры выполнено в виде электрической нагревательной спирали, наматываемой с наружной поверхности испытуемой гильзы между слоями тепло- и электроизоляции и соединяемой концами с кольцевыми токоснимателями на фланце, контактирующими с щеткодержателями, присоединяемыми через реостат к электросети.

Кроме того, нагружающее устройство выполнено в виде подвешенного на гибкой тяге конуса со сменным грузом, расположенного внзтри цилиндрической камеры во внутренней полости испытуемой гильзы и воздействующего через стальные щарики и толкате гти на расположенные в оправах вокруг конуса в стенках камеры цилиндрические стержневые образцы, контактирующие с внутренней поверхностью испытуемой гиль№ 109736- 2 -

зы. В машине применена трубчатая вертикальная ось в качестве газопровода для подвода во внутреннюю полость испытуемой гильзы и вывода из нее требуемой при испытании газовой среды. ,

На чертеже изображен общий вид установки спереди в продольном разрезе.

На вертикальной опорной стойке / расположены три кронштейна /: разъемными головками; нижний кронштейн 2 и средний кронштейн 3 закреплены на стойке неподвижно, верхний кронштейн 4 может закрепляться болтами по высоте стойки в различных положениях.

Разъемные головки нижнего и среднего кронштейнов имеют круглые соосные отверстия, в которых закреплены втулки 5 н 6. На втулках смонтированы верхний фланец 7 и нижний фланец 8, опирающиеся на шариковые радиально-упорные подшипники- Фланцы снабл ены центрирующими поясками, на которые установлена и зажата стяжными болтами гнльзп .9, внутренняя поверхность которой служит поверхностью трения при истирании испытуемых образцов.

Гильза обмотана снаружи слоем из листового асбеста, нагревательной спиралью из нихромовой проволоки, вторым слоем листового асбеста и заключена в кожух из листового железа. Концы нихромовай проволоки выведены наружу и присоединены к одному из двух токоприемных медных колец 10 и 11, установленных на электроизоляционных кольцах 12. Токоприемные и электроизоляционные кольца закреплены на ступице верхнего фланца 7.

На пальце 13, закрепленном в среднем кронштейне, установлены два щеткодержателя 14, снабженные меднографитовыми щетками, которые опираются на соответствующие токосъемные кольца; щеткодержатели присоединены через реостат к электросети. Внутри гильзы 9 расположено устройство, состоящее из стакана 15 с тремя разъемными втулками, расположенными радиально под углом 120° одна относительно другой.

Во втулках стакана посредством стяжных хомутов закреплены цилиндрические втулки 16. Внутри стакана помещен стальной закаленный плавающий конус 17 с хвостовиком, опирающийся своей конической поверхностью на три стальные закаленные шарика 18, расположенные в разрезных втулках. Шарики опираются на толкатели 19, свободно перемещающиеся в цилиндрических втулках, и своими торцами нажимают на оправки 20, в которые вставлены испытуемые стержневые образцы 21, которые прижимаются толкателями к внутренней поверхности гильзы.

Оправки 20 задерживаются от возможного вращения в цилиндриче.ских втулках шплинтами, проходящими через отверстия во втулках и пазы оправок. Хвостовик конуса, снабженный ушком, располагается с зазором в стальной направляющей трубке 22 стакана, нижний конец которой свободно проходит через отверстие нижней оси. К ущку хвостовика присоединен стальной канатик 23, на нижнем конце которого подвешена тарелка 24 для pasHOBeiCOB.

Стакан сверху закрыт крыщкой с трубкой 25, снабженной патрубком и отверстием для подвода инертного газа или иной среды в полость гильзы. В верхний конец трубки 25 вварен стальной стержень 26, закрепленный в разрезной головке верхнего кронштейна.

Вращение гильзы с фланцами и токосъемными кольцами производится пocpeдcтJзoм электродвигателя 27. От ведомого вала редуктора 28 вращение передается посредством цепной передачи на звездочку 29, закрепленную на ступице нижнего фланца машины.

Изменение величины здельного давления при трении образцов о внутреннюю поверхность гильзы достигается путем установки на тарелку, подвешенную к конусу, гирь различного веса- Перестановкой по опорной стойке верхнего кронштейна с закрепленным на стержне 26 стаканом 15 можно изменять зону скольжения образцов по вы(соте гильзы 9. Получение различных скоростей скольжения при трении образцов по

внутренней поверхности гильзы достигается посредством переключения передач редуктора и установки смеииых шкивов различного диаметра. Число оборотов ведущего вала редуктора измеряется тахометром.

Включение и разгон машины трения производятся при приподнятом грузе, т- е. при отсутствии прижатия образцов к стенкам вращающейся гильзы: груз опускается,, и образцы прижимаются к поверхности трения после разгона машины. Под действием момента от сил трения, возникающих при прижатии образцов к поверхности трения вращающейся гильзы, стержень Ж закручивается. Величина угла закручивания, зависящая от скручивающего момента, равного моменту трения, позволяет определять величну момента трения. Зная величну момента -трения, диаметр гильзы, величину силы прижатия образца к поверхно.:ти гильзы, можно определить величину коэффициента трения для различных материалов и различных условий трения. Величина силы прижатия образцов к поверхности гильзы в зависимости от величины груза, подвешенного к конусу, определяется посредством балансирны.х весов, одно плечо которых выполнено в виде прямого рычага.

Угол закручивания стержня 26 определяется посредством оптического устройства, для чего на определенном расстоянии от оси стержня устанавливается осветитель- Световой луч от осветителя через узкую направляется на зеркальце 30, закрепленное на стержне 26. Отраженный от зеркала луч падает на экран (не показан на чертеже), расположенный на одинаковом с осветителем расстоянии от оси стержня 26.

Нагревание стенок гильзы 9 осуществляется накаливанием обматы-, вающей гильзу нихромовой спирали; регулирование температуры нагрева стенок гильзы производят реостатом. Температура нагрева стенок гильзы определяется по показаниям гальванометра термопары, спай которой вводится в отверстие, расположенное в стенке гильзы.

1.Установка для испытания материалов на трение и износ, снабженная устройством для нагружения испытуемых контактирующих образцов заданным усилием давления, электрическим устройством для нагрева одного из и,спытуемых образцов и приспособлением для подачи требуемой при испытании газовой инертной или иной среды, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытания деталей дилиндропорщневой группы двигателей внутреннего сгорания и других мащиностроительных деталей к эксплуатационным условиям, один из испытуемых образцов выполнен в виде гильзы, закрепленной в снабженных подщипниками фланцах на установленной в кронштейнах опорных стоек трубчатой вертикальной оси и приводимой во вращательное движение приводом от электродвигателя.

2.Машина по п. 1, от л и ч а юща я,ся тем, что устройство для нагрева одного из испытуемых образцов до требуемой температуры выполнено в виде электрической нагревательной спирали, наматываемой с наружной поверхности испытуемой гильзы между слоями тепло- и электроизоляции и соединяемой концами с кольцевыми токоснимателями на фланце, контактирующими с щеткодержателями, присоединяемыми через реостат к электросети.

3.Мащина по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что нагружающее устройство выполнено в виде подвещенного на гибкой тяге конуса со сменным грузом, расположенного внутри цилиндрической камеры во внутренней полости испытуемой гильзы и воздействующего через сталь,Предмет изобретения

№ 109736 4 -

ные шарики и толкатели на расположенные в оправках вокруг конуса в стенках камеры цилиндрические стержневые образцы, .контактирующие с внутренней новерхностью испытуемой гильзы.

4. В машине по пп. 1-3 применение трубчатой вертикальной огм в качестве газопровода для подвода во внутреннюю полость испытуемой гильзы и вывода из нее требуемой при испыгании газовой среды.