Устройство для испытания материалов на абразивный износ Советский патент 1987 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испыта-; ниям материалов воздействием абразива и может быть использовано при исследовании материалов кузовов транспортных средств.

Цель изобретения - повышение точности моделирования условий работы материалов кузовов транспортных средств за счет приближения време ш и динамики роста напряжений в материале образца футеровки к реальным и дифференциации числа контактов частиц абразивной массы с образцом по его длине.

0

Устройство работает следующим об разом.

Привод 16 приводит в движение ро тор 1 с размещенными внутри образца ми футеровки и бункерами 4, расположенными между ними. Бункер 4 с заслонкой 5, закрытой под действием возвратной пружины 13, заполнен абразивной массой 3. В момент совпаде ния оси бункера 4 с вертикалью срабатывает исполнительный механизм, открывающий заслонку 5, при зтом рычаг 7, выйдя из положения неустой чивого равновесия, начинает падать

На фиг,1 представлена схема пред- Выбрав слабину троса 10, рычаг 7 лагаемого устройства; на фиг,2 - узел воздействует через трос 10 на дву- I на фиг.1 (пояснение работы испол- плечий рычаг 11 и, преодолевая си- нительного механизма); на фиг,3 - лу растяжения возвратной пружины разрез А-А на фиг,2 (разрез по горловине бункера); на фиг,4 - образец футеровки кузова транспортного сред13 и силу трения абразивной массы 3 по заслонке; 5, открывает заслонку 5 бункера 4. Поток абразивной массы 3, высыпаясь через открытую выходную горловину, наносит удар по обра

ства, продольный разрез; на фиг.5 - внутренняя поверхность образца с характерным расположением зон износа кузова транспортного средства, общий вид; на фиг.6- график динамики роста напряжений в материале кузова реального транспортного средства; на фиг.7 - график динамики роста напряжений в материале образца при испытаниях на известной конструкции; на фиг.8 - график динамики роста напряжений в материале образца футеровки при испытаниях на конструкции предлагаемого технического решения.

Устройство содержит полый ротор 1 с размещенными в нем по окружно- стям держателя№1 2 образцов футеровки кузовов и абразивной массой 3, бункеры 4 расположенные между держателями 2 образцов футеровки с управляемыми заслонками 5, снабженными исполнительными механизмами, каждый из которых включает груз 6, установленный на рычаге 7, шарнирно закреплённый на оси 8, .шайбу 9, трос 10, двуплечий рычаг 11, установленный с возможностью вращения относительно оси 12, и возвратную пружину 13. Ротор 1 установлен на раме 14 с возможностью вращения относительно оси 15 при помоши привода 16, Держатели 2 образцов футеровки установлены.на пружинах 17 и состоят из передней стенки 18, бортов 19, днища 20. Держатели 2 образцов или сами образцы выполнены в виде кузовов.

0

Устройство работает следующим образом.

Привод 16 приводит в движение ротор 1 с размещенными внутри образцами футеровки и бункерами 4, расположенными между ними. Бункер 4 с заслонкой 5, закрытой под действием возвратной пружины 13, заполнен абразивной массой 3. В момент совпадения оси бункера 4 с вертикалью срабатывает исполнительный механизм, открывающий заслонку 5, при зтом рычаг 7, выйдя из положения неустойчивого равновесия, начинает падать.

Выбрав слабину троса 10, рычаг 7 воздействует через трос 10 на дву- плечий рычаг 11 и, преодолевая си- лу растяжения возвратной пружины

Выбрав слабину троса 10, рычаг 7 воздействует через трос 10 на дву- плечий рычаг 11 и, преодолевая си- лу растяжения возвратной пружины

13 и силу трения абразивной массы 3 по заслонке; 5, открывает заслонку 5 бункера 4. Поток абразивной массы 3, высыпаясь через открытую выходную горловину, наносит удар по образцу футеровки транспортного средства, выполненного в форме кузова транспортного средства. Место встречи потока абразивной массы 3 и днища 20 кузова является характерной зоной износа кузова - зоной ударного износа (зона а, фиг. 5 и 4). Здесь происходит поглощение кузовом кинетической энергии потока абразивной массы и, как следствие этого, деформация днища кузова. Снабжение образцов

футеровки бункерами 4, расположенны-- ми между ними, позволяет приблизить динамику роста напряжений в материале образца футеровки и время при загрузке кузова транспортного средства к реальным.

Время загрузки кузова реального транспортного средства складывается из суммы времени циклов опорожнения

устройства t

(фиг.6)

-1

-3

п

rti

зр

50

55

где п - количество циклов опорожнения загрузочного устройства;

время загрузки реального транспортного средства; время цикла опорожнения загрузочного устройства. Из бункера 4 в образец футеровки траспортного средства, выполненного в виде кузова транспортног о средст-,р

t. 31293297

высыпается такое же, или кратное

ва,

ему количество абразивной массы 3, как и при загрузке реального транспортного средства. Отверстие истечения абразивной массы 3 из бункера 4, такое же, или подобное по размерам отверстию истечения абразивной массы загрузочного устройства. Фрикционный состав абразивной массы 3

При опорожнении бункера 4 над образцом футеровки динамика роста напряжений в материале образца футе ровки следующая (фиг.8): в момент встречи потока абразивной массы 3 и образца футеровки происходит резкое увеличение-напряжений (пик подобный пику при первом опорожнении в кузов реального транспортного средства

для проведения испытаний берут подоб- загрузочного устройства), затем, по ным фрикционному составу абразивной мере высыпания абразивной массы 3 массы, перевозимой реальным транспортным средством. Установив подобие по размерам отверстия истечения, объема и фрикционного состава абра- зивной массы 3 с реальными, достига-

15

из бункера 4 в образец футеровки, постоянное увеличение напряжений до значения б усоответствукнцее состоянию полной загрузки образца футеровки.

ется совпадение времени загрузки из бункера 4 в образец футеровки t (фиг.8) с реальным временем загрузПри этом происходит отклонение от ступенчатой формы кривой роста

ки транспортного средства t, , боль- напряжений (фиг.6) для реального

эр шее чем в известной конструкции, где

время загрузки t „„(фиг.) является

з01 г-П

временем ударного воздействия и, следовательно, может быть сравнимо только с временем одного цикла опорожнения загрузочного устройства t, а значит будет в п раз меньше, чем реальное время загрузки.

Соответствие скорости изменения угла наклона образца футеровки реальной достигается подбором скорости вращения ротора 1, вследствие чего имеет место полное совпадение времени разгрузки образца футеровки транспортного средства с реальным временем разгрузки, а также максимальное приближение скорости скрльже- ния абразивной массы 3 по образцу футеровки к скорости скольжения абразивной массы по кузову реального транспортного средства.

Динамика роста напряжений в материале кузова при загрузке реального транспортного средства (фиг.6) характеризуется резким увеличением (первый пик) при первом опорожнении в кузов транспортного средства загрузочного устройства. Следующие циклы опорожнения характеризуются меньшими по амплитуде вследствие гашения ударных нагрузок слоем абразивной массы, В целом, оценивая динамику роста напряжений, можно гово-

25

транспортного средства, но это от клонение менее значительное, чем которое получается при проведении испытаний на ударно-абразивный из на известной конструкции, где дин мика нарастания напряжений носит ударный характер (фиг.7)и напряже ния сразу достигают значения без последующего роста.

за

При увеличении угла наклона об разца футеровки транспортного сре ства, выполненного в форме кузова транспортного средства, абразивна

35 масса 3, высыпавшаяся в образец и бункера 4, начинает скользить по днищу 20 образца футеровки. При э частицы абразивной массы 3., вступ в контакт с материалом образца фу

40 ровки, истирают его. Величина ист рания зависит от скорости движени частиц и числа контактов абразивн частиц с образцом. Из-за того, чт образец футеровки выполнен в форм

45 куюва транспортного средства, пр исходит дифференциация числа конт тов частиц абразивной массы 3 с м териалом образца футеровки т.е. рез зону а (фиг.5) проходят части

50 абразивной массы 3, двигающиеся о передней стенки 18 через зоны &, и г Г В движении от передней сте при постоянно увеличивающемся, угл наклона образца футеровки скорост

рить о ступенчатом (цикличном).уве- 55 движения частиц абразивной массы J личении напряжений до значения напря- постоянно возрастает и в зоне жений, соответствующего состоянию достигает максимума. Максимальная полной загрузки транспортного сред- скорость и наибольшее число контак- ства.тов части абразивной массы 3 опредеПри опорожнении бункера 4 над образцом футеровки динамика роста напряжений в материале образца футеровки следующая (фиг.8): в момент встречи потока абразивной массы 3 и образца футеровки происходит резкое увеличение-напряжений (пик подобный пику при первом опорожнении в кузов реального транспортного средства

загрузочного устройства), затем, п мере высыпания абразивной массы 3

из бункера 4 в образец футеровки, постоянное увеличение напряжений до значения б усоответствукнцее состоянию полной загрузки образца футеровки.

При этом происходит отклонение от ступенчатой формы кривой роста

5

транспортного средства, но это отклонение менее значительное, чем то, которое получается при проведении испытаний на ударно-абразивный износ на известной конструкции, где динамика нарастания напряжений носит ударный характер (фиг.7)и напряжения сразу достигают значения без последующего роста.

а

При увеличении угла наклона об-: разца футеровки транспортного средства, выполненного в форме кузова транспортного средства, абразивная

5 масса 3, высыпавшаяся в образец из бункера 4, начинает скользить по днищу 20 образца футеровки. При этом частицы абразивной массы 3., вступая в контакт с материалом образца футе-

0 ровки, истирают его. Величина истирания зависит от скорости движения частиц и числа контактов абразивных частиц с образцом. Из-за того, что образец футеровки выполнен в форме

5 куюва транспортного средства, происходит дифференциация числа контактов частиц абразивной массы 3 с материалом образца футеровки т.е. через зону а (фиг.5) проходят частицы

0 абразивной массы 3, двигающиеся от передней стенки 18 через зоны &, & и г Г В движении от передней стенки при постоянно увеличивающемся, угле наклона образца футеровки скорость

ляют в зонеа максимальную величину абразивного износа.

Материал футеровки в зоне г подвергается воздействию меньшего количества частиц абразивной массы 3, имеющих меньшую скорость, чем в зоне а а значит величина абразивного износа в этой зоне меньше, чем в зо- кед.

Частицы абразивной массы 3 из зон и г не взаимодействуют с материалом образца футеровки в зоне Ь, что определяет еще меньшее число контактов абразивных частиц и материала чем в зоне -2 , а близость к передней стенке 18 меньшую, по сравнению с зоной 1 t скорость абразивных частиц, а следовательно, и меньшую величину износа.

Зона S абразивному износу практически не подвергается.

Границы зон абразивного износа приняты условно, так как величина износа постоянно увеличивается с удалением-от передней стенки 18.

Такие же зоны абразивного износа наблюдаются при истирании бортов 19 образца футеровки.

Абразивная масса 3 поступает из образца футеровки-в бункер 4, расположенный между образцами, с закрытой заслонкой 5 и исполнительным механизмом, приведенным в состояние го- товности, при котором груз 6 на ры-

77

чаге 7 приближается к состоянию неустойчивого равновесия. При совпадении оси бункера 4 с вертикалью рычаг 7, выйдя из положения неустойчивого равновесия, начинает падать и, воз- действуя на двуплечий рычаг 11, от- . крывает заслонку 5. Абразивная масса 3 из бункера 4 высыпается в сле- образец футеровки.

Формула и зобретения

1. Устройство для испытания материалов на абразивный износ, содержащее полый ротор с размещенными в нем по окружности держателями образцов и привод вращения ротора, отличающее с я

тем, что, с целью

повьш1ения точности моделирования условий работы материалов кузовов транспортных средств, оно снабжено бункерами с управляемыми заслонками на их выходных горловинах, держатели образцов выполнены в виде кузовов, бункеры размещены в полом роторе поочередно с держателями, образцов таким образом, что приемная горловина каждого из бункеров расположена у среза держателя, предшествующего бункеру по направлению вращения ротора, а выходная горловина - у места сброса абразива на последующий держатель.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держате- ли образцов подпружинены относительно полого ротора.

Ю

фиг.З

W

ФиъЛ

Фив. 6

iaoifun

ttatptt

Фиг 7

vs

Редактор Е.Папп

Фиг. в

Составитель В.Шпинев

Техред М.Ходанич Корректор Т,Колб

Заказ 611/50Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к испытаниям материалов воздействием абразива. Целью изобретения является повышение точности моделирования условий работы материалов кузовов транспортных средств. Для этого осуществляется вращение ротора 1 с размещенными внутри на держателях 2 образцами футеровки, выполненными в виде кузовов, и бункерами 4, расположенными между держателями 2 и снабженными управляеъыми заслонками 5 на их выходных горловинах. При определенном положении бункера 4 относительно держателя 2 исполнительный механизм управления заслонки 5 открывает ее и абразивная масса 3 пересыпается на образец футеровки. При последующем вращении ротора 1 абразивная масса 3 из держателя 2 пересыпается в последующий бункер 4 и процесс воздействия абразивной массой 3 на образец футеровки кузова повторяется. 1 з.п, ф-лы, 8 ил. с S (Л ; Ю : сл ю со jff Фиг.