Способ определения момента разрушения покрытия пары трения Советский патент 1987 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к физико- механическим испытаниям материалов при трении и может быть использован при контроле и диагностике работоспособности узлов трения.

Целью изобретения является повышение точности определения момента ргазрушения покрытия пары трения, в том числе и при испытаниях по схеме плоскость - палец за счет определения момента не только по параметрам акустического излучения из зоны контакта, но и по-коэффициенту отражен зоны контакта.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ опрделения момента разрушения покрытия пары трения;, на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на пьезопреобр зователе устройства в ходе его рабо ты; на фиг.З - качественный график зависимости приведенной амплитуды АПР/АО акустического сигнала, прошешего через зону контакта, от длителности t излучаемого сигнала; на фиг. то же, от длины 7( волны излучаемых акустических колебаний.

Способ определения момента разрушения покрытия пары трения заключается в следующем.

Формируют пару трения, излучают зону контакта акустический импульс, принимают эхо-сигнал, отраженный от зоны контакта, и измеряют его амплитуду. В качестве излучаемого импуль используют цуг колебаний с длиной fl волны и длительностью t. Длительнос t импульса выбирают из условия

где d - средний размер пятна фактического .контакта;

V - скорость скоАьжения пары трения .

Длину 7 волны при испытаниях по схеме плоскость - палец выбирают равной среднему размеру номинальной зоны контакта. После излучения и приема первого импульса принимают акус- тическ;ое излучение, возникающее при контактном взаимодействии пары, и измеряют его параметры. При скачке параметров излучения вновь излучают в зону контакта акустический импульс с длиной волны и длительностью t, принимают эхо-сигнал, отраженный от зоны контакта, и измеряют его амплитуду. Если отношение .амплитуды эхо- -.

5

0

5

сигнала от зоны контакта после скачка к амплитуде первого зхо-сигнала больше единицы, то покрытие разрушается, и момент, разрушения определяют по времени скачка. Если отношение амплитуды эхо-.сигнала от зоны контакта после скачка к амплитуде первого эхо- сигнала близко к единице, то покрытие не разрушается, и в дальнейшем осуществляют прием акустического излучения, возникающего при контактном взаимодействии пары, и измерение его параметров.,

Устройство для определения момента разрушения покрытия пары трения cor держит генератор 1 зондирующих импульсов, канал 2 регистрации отраженных от зоны контакта сигналов, канал 3 регистрации акустического излучения и механизм 4 испытания пары трения. Устройство также содержит пьезо- прео.бразователь 5, ключ 6 и блок 7 сигнализации. Механизм 4 испытания пары трения, например Фрикцион-1, включает диск 8 и палец 9,- на конце которого укреплен пьезопреобразо- ватель 5. Канал 2 включает последо вательно соединенные усилитель 10, пороговое устройство 11 и формирователь 12 управляющего импульса. Канал 2 также включает регистратор 13,, - вход которого соединен с вторым выходом усилителя 10, вход которого в свою очередь- соединен с пьезопреоб- разователем 5.. Канал 3 включает последовательно соединенные усилитель 14, дискриминатор 15 и регистратор 16. Канал 3 также включает формирователь 17 управляющего импульса, вход которого соединен с вторым выходом дискриминатора 15, а выход - с управляющими входами генератора 1 и ключа 6. Вход усилителя 14 соединен с кон- g тактом ключа б. Выход генератора 1 соединен с вторым контактом ключа 6. Выход формирователя 12 соединен с вторым управляющим входом ключа 6. Пье- зопреобразователь 5 соединен с перекидным контактом ключа 6. Вькоды регистраторов 13 и 16 соединены с входами блока 7 сигнализации.

Способ определений момента разрушения покрытия пары трения реализуется следующим образом.

Изготавливают образец - диск 8 и палец 9 из стали 45 с чистотой поверхности ,6 мкм. Наносят на поверхность диска покрытие толщиной

0

5

0

0

5

10 мкм и запускают механизм 4, обеспечивающий скорость V скольжения, равную 1 м/с, и нагрузку на палец диаметром 8 мм, равную 20 Н. Так как при таких условиях средний размер d пятна фактического контакта равен 50 мкм, скорость распространения акустических колебаний в материале

включает генератор 1, вырабатывающий электрический импульс с теми же параметрами t, TI , и Ар (фиг.2г). Импульс трансформируется преобразователем 5 в акустические колебания, распространяющиеся по пальцу 9 и отражающиеся от зоны контакта. Преобразователь 5 принимает эхо-сигнал

15

пальца 9 составляет 3500. м/с, выбнра- ю от зоны контакта и трансформирует его ют длительность t излучаемого импульса равной 50 МКС, а длину волны 440 кГц. Возбуждают пьезопреобразо- ватель 5 электрическим импульсом амплитудой мВ с выхода генератора 1 (фиг.2а) при соответствующем положении ключа 6. Импульс трансформируется преобразователем 5 в акустические колебания, распространяющиеся по пальцу 9 и .отражающиеся от зоны контакта. Преобразователь 5 принимает эхо-сигнал от -зоны контакта и. трансформирует его в электрический сигнал амплитудой А, (фиг.26). С преобразо- в ателя 5 эхо-импульс поступает на усилитель 10 канала 2 и через него на регистратор 13, где измеряется и фиксируется амплитуда AJ. Одновременно эхо-импульс с выхода усилителя 10 поступает на вход порогового устройства 11, порог срабатывания кото20

в электрический сигнал амплитудой AJ (фиг.2д). Если амплитуда А. не превышает порога срабатывания порогового устройства 11, что имеет место при отсутствии разрушения покрытия пары трения, т.е. при ложном сраба- тьгеании дискриминатора 15, то формирователь 12 опять переводит преобразователь 5 в режим приема акустического излучения, возникающего при контактном взаимодействии пары трения.

Если амплитуда А превьшает порог сраба1Ъ1вания порогового устройства 11, что имеет место при разрушении

25 покрытия пары трения, то пороговое устройство 11 блокирует этот сигнал, и каналы 2 и 3 не осуществляют более регистрацию принимаемых преобразователем 5 акустических сигналов.. Сиг30 налы, поступающие с выходов регистраторов 13 и 16, включают блок 7 сигнализации, который фиксирует инфор- мацию о разрушении покрытия. Момент разрушения покрытия пары трения в

рого немного превышает А,, и через него на формирователь 12. На выходе формирователя 12 вьфабатывается управляющий импульс, который подается , на второй управляющий вход ключа 6 и размыкает связь генератора 1 с преобразователем 5, соединяя последний с входом усилителя 14 канала 3. При таком соединении сигналы акустического излучения, возникающие при контакт- ном взаимодействии пары и принимаемые пьезопреобразоватепем 5 (фиг.2в), усиливаются усилителем 14, поступают на дискриминатор 15 и через него ia регистратор 16. Параллельно с выхода дискриминатора сигналы поступают на вход формирователя 17. При превьшении

30 налы, поступающие с выходов регистраторов 13 и 16, включают блок 7 сигнализации, который фиксирует инфор- мацию о разрушении покрытия. Момент разрушения покрытия пары трения в

35

этом случае paiieH Т-.

Таким образом, способ определения момента.разрушения покрытия пары трения- повышает точность благодаря исключению регистрации момента разру40 шения по скачку параметров акустического излучения, вызванного не разрушением покрытия, а помехой: электромагнитной наводкой, ударом и т.п. :Возникновение зоны разрушения покрытия

45 пары трения размером около 1 мм вызывает увеличение амплитуды А на 30%

отн осительно амплитуды А, .

Выбор длительности t излучаемого импульса обеспечивает наибольшую эф- го излучения, например интенсивности, 50 фективность передачи акустических уровня дискриминации дискриминатора колебаний через зону контакта двух

движущихся одно относительно другого тел (фиг.З). На чувствительность способа и, следовательно, на точность первый управляющий вход ключа 6 и раз- gg влияет частота или длина % волны мыкает связь усилителя 14 с преобра- акустических импульсов, посылаемых зователем 5, соединяя последний с в зону контакта. Выбор длины 7 волны выходом генератора 1. Одновременно при испытаниях по схеме плоскость - управляющий импульс формирователя 13 палец равной среднему размеру номив момент Т... параметров акустическо15, сигнал с его второго выхода преобразуется формирователем 13 в управ- ляющи$ импульс, которьй подается на

включает генератор 1, вырабатывающий электрический импульс с теми же параметрами t, TI , и Ар (фиг.2г). Импульс трансформируется преобразователем 5 в акустические колебания, распространяющиеся по пальцу 9 и отражающиеся от зоны контакта. Преобразователь 5 принимает эхо-сигнал

от зоны контакта и трансформирует его

в электрический сигнал амплитудой AJ (фиг.2д). Если амплитуда А. не превышает порога срабатывания порогового устройства 11, что имеет место при отсутствии разрушения покрытия пары трения, т.е. при ложном сраба- тьгеании дискриминатора 15, то формирователь 12 опять переводит преобразователь 5 в режим приема акустического излучения, возникающего при контактном взаимодействии пары трения.

Если амплитуда А превьшает порог сраба1Ъ1вания порогового устройства 11, что имеет место при разрушении

покрытия пары трения, то пороговое устройство 11 блокирует этот сигнал, и каналы 2 и 3 не осуществляют более регистрацию принимаемых преобразователем 5 акустических сигналов.. Сигналы, поступающие с выходов регистраторов 13 и 16, включают блок 7 сигнализации, который фиксирует инфор- мацию о разрушении покрытия. Момент разрушения покрытия пары трения в

35

этом случае paiieH Т-.

Таким образом, способ определения момента.разрушения покрытия пары трения- повышает точность благодаря исключению регистрации момента разру40 шения по скачку параметров акустического излучения, вызванного не разрушением покрытия, а помехой: электромагнитной наводкой, ударом и т.п. :Возникновение зоны разрушения покрытия

45 пары трения размером около 1 мм вызывает увеличение амплитуды А на 30%

5133

нальной зоны контакта или диаметру пальца также обеспечивает наибольшую эффективность передачи акустических колебаний через зону контакта двух тел (фиг.4).

Формула изобретения

1. Способ определения момента раз- рушения покрытия пары трения, заклю- чающийся в том, что принимают акустическое излучение, возникающее при контактном взаимодействии пары, измеряют параметры излучения и определяют момент разрушения по скачку изме- ряемых параметров излучения, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения томности, .излучают в зону контакта одинаковые акустические импульсы длительностью t с длиной волны Л, принимают эхо-сигналы, отраженные от зоны контакта, измеряют амплитуду эхо-сигнала, причем первьш импульс излучают в начале работы пары трения

66 последующие - после скачка измеряемых параметров излучения,, а момент разрушения определ}Пот по скачку измеряемых параметров и отношению амплитуды эхо-сигнала от зоны контакта после скачка к амплитуде первого зхо- сигнала.

2.Способ по п.1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что длительность t излучаемых акустических импульсов определяют из соотношения

где d - средний размер пятна фактического контакта; V - скорость скольжения пары трения.

3.Способ по ПП.1 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при испытаниях по схеме плоскость - палец длину j волны излучаемых акустических колебаний выбирают равной среднему размеру номинальной зоны контакта.

r

§

Т

fpus.2

Изобретение относится к области физико-механически с испытаний матери- алов при трении. Целью изобретения является повышение точности определения мо; мента разрушения покрытия пары трения благодаря исключению возможности определения по ложному повьппению параметров акустического излучения за счет определения момента не только по параметрам акустического излучения из зоны контакта, но и по коэффициенту отражения зоны контакта. В начале работы пары трения излучают в зону контакта акустический импульс, принимают и измеряют амплитуду А эхо-сигнала, отраженного зоной контакта. Затем принимают и измеряют -параметры акустического излучения, возникающего при контактном взаимодействии пары тре- :ния. После скачка параметров излуче- ния опять излучают в зону контакта акустический импульс, принимают и измеряют .амплитуду А эхо-сигнапа, отраженного зоной контакта. Момент разрушения покрытия .определяют по времени скачка параметров излучения при условии, что отношение Aj/A, превышает единицу. - з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л 00 00 о ел

i

Редактор Л.Повхан

Составитель В.Гондаревский Техред А.Кравчук.

Заказ 3575/45Тираж 776Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Корректор л. Бескид