Машина трения для исследования фрикционных свойств образцов из твердых материалов,смазываемых ферромагнитными жидкостями Советский патент 1984 года по МПК G01N3/56 G01N19/02 

1 Изобретение относится к испытательной технике, в частности-к облас ти оценки фрикционных свойств мате риалов. Известна машина трения для стендо вых испытаний узла винт-гайка, содер жащая основание, держатель испытуемого узла трения, привод, нагружающие устройства и средства измерения l. Однако на этой машине невозможно проводить испытания ферромагнитньми жидкостями из-за сложности создания магнитого поля. Известна также машина трения, содержащая основание, держатель образца, держатель контртела, привод, сис му нагружения, систему регистрации 2 Однако данная машина не содержит устройств для наведения магнитного п ля в зоне фрикционного контакта. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является маши на трения для исследования фрикционных свойств образцов из твердых мате риалов, смазываемых ферромагнитными жидкостями, содержащая основание, са моустанавливающийся держатель образца, держатель контртела, привод, механизм нагружения, магнитную систему снабженную возбудителем магнитного поля, вьтолненную из магнитоияЕкого / материала в виде магнитопровода с по люсными наконечниками. Указанная маш на выполнена в виде пятишарикового трибометра, в котором шарики являютс образцами. К этим шарикам прижимается еще по одному шарику-контртелу, вращающемуся вокруг вертикальной оси проходящей через его центр. При зтом шарик крепится к вращающему его шпин делю накидной гайкой. Магнитное поле возбуждается при помощи катушки, оснащенной сердечником, и полюсных наконечников з. Однако на данной машине нельзя испытывать образцы из нeмaгнитнo o материала поскольку в магнитной цепи появляется большой воздушный зазор, в результате резко падает напряженность магнитного поля, что не дает возможности применять магнитные смаз ки. Кроме того, машина не позволяет испытьгоать магнитные смазки при различной ориентации вектора скорости скольжения и вектора напряженности магнитного поля. Цель изобретения - расширения диапазона условий испытания. 98 Указанная цель достигается тем, что в машине трения для исследований фрикционных свойств образцов из твердых материалов, смазываемых ферромагнитньми жидкостями, содержащей основание, держатель образцов, держатель контртела, вьтолненного из магнитного материала, привод вращения контртела, механизм нормального нагружения испытуемой пары трения, регистратор параметров трения, источник магнитного поля и выполненньй из магнитомягкого материала магнитопровод с полюсными наконечниками, магнитопровод выпонен в виде кольцеобразной обоймы П-образного сечения, в полости которой размещен источник магнитного поля, полюсные наконечники выполнены в виде жестко закрепленных на торцах наружной и внутренней стенок обоймы накладок с лапками, а держатель образцов изготовлен из немагнит(ного материала и вьтонен в виде жестко связанной с обоймой шайбы с венцом, на торце которого выполнены пазы, образующие с боковыми поверхностями лапок накладок гнезда для фиксации образцов. На фиг. 1 представлена принципиальная схема машины трения} на фиг. 2 - детали магнитной системы и держатель образцов; на фиг, 3 и 4 - варианты форм полюсньк наконечниковi на фиг. 5 - схема распределения магнитных силовых линий при фрикционном взаимодействии образца с контртелом. Машина трения содержит основание 1, на котором смонтирован электродвитель 2 постоянного тока, связанный ременной передачей 3 со шпинделем 4 (фиг. 1). На шпинделе 4 установлен держатель 5 контртела 6. Контртело 6 имеет форму кольца и устанавливается в цилиндрической выточке держателя на шпонке (не показана). К торцу контртела 6 прижимаются одновременно три образца 7 (показан один). Каждый образец размещен в гнезде, образованном боковыми поверхностями лапок полюсных наконечников 8 и 9 и поверхностями пазов на торцах венца шайбы 10. Полюсные наконечники закреплены на торцах внутренней и наружной стенок кольцеобразной обоймы 11, имеющей П-образное сечение, в полости которой размещена электромагнитная катушка 12. Шайба 10 выполняет роль держателя образцов и арматуры магнитной системы и вьтолняется из

Э1

Немагнитного материала. В центре шайбы 10 выполнено углубление под шарик 13, взаимодействующий с пропущенным через обойму 11 штоком 14 нагружающего устройства. Шток 14 взаимодействует с шайбой также через поводок 15. Нагрузка на пару трения осуществляется от рычага .16, в опоре 18 с возможностью одновременного осевого и углового перемещения. На штоке 14 закреплен барабан 19 с гибкой тягой 20, взаимодействующей со стержнем 21 балки 22. На балке 22 наклеены тензодатчики 23. Балка 22 установлена с возможностью ее перемещения вдоль оси стержня 21 при помощи винтовой передачи 24.

Сборка магнитной системы осуществляется следующим образом.

В полость между стенками обоймы 11 закладывается катушка 12. Ее концы крепятся зажимами 25 на колодке 26 (фиг. 2). Шайба 10 вкладывается в па зы 27 на внутренней стенке обоймы, после чего они скрепляются винтами 2 Затем винтами 29 и 30 крепятся полюсные наконечники 8 и 9. Б зависимости от расположения пазов 31 и боковых поверхностей лапок магнитные силовые линии различным образом ориентируются относительно вектора скорости скольжения. При радиальных пазах силовые линии нормальны вектору скорости скольжения (фиг. 3). Иное расположение пазов приводит к иному взаим984

ному расположению этих векторов, вплоть до их параллельности.

Машина трения работает сл(4дующим образом..

Контртело 6 устанавливают в держателе 5, а образцы 7, выпоненные из немагнитного материала, - в гнездах, образованных пазами на торце шайбы 10 и боковыми поверхностями лапок .

полюсных HakoHe4HHKOB 8 и 9; Рычагом 16 нагружают испытуемые образцы. Бключают электродвигатель 2, которой приводит во вращение шпиндель 4 с держателем 5 и контртелом 6. Вращаясь, контртело стремится увлечь за собой Ьбразцы 7 вместе с шайбой 10 и связанной с ней магнитной системой. При этом шток 14 поворачивается через поводок 15 на величину, пропорциональ.нуо жесткости балки 22 и величине силы трения. Тензодатчики 23 измеряют величину поворота, а регистрирующая аппаратура фиксирует силу трения. Ферромагнитная жвдкость вводится в

зону трения, например, капельницей.

При подключении электромагнитной катушки 12 к источнику постоянного тока магнитные силовые линии пронизывают образец 7 и стягиваются к поверхнрсти контртела 6 (фиг. 5).

Расширение диапазона условий испытаний достигается тем, что появляется возможность испытания немагнитт ньк образцов при различном взаимном расположении векторов напряженности

магнитного поля и скорости скольжения.

If П

7/////////////////7/////////////7// Фии

30

25

5

Фи.2

(put. 5