Устройство для испытания на трение и износ Советский патент 1988 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания материалов на трение и износ в широком диапазоне температур и при постоянном моменте сил трения.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей

ответствуюп5ее заданному моменту сил трения.

Силовой цилиндр 2, например пневматический, содержит установленные с возможностью осевого реверсивного перемещения поршень 29 со сферическим упором 30 и толкатель 31, причем :упор 30 сферической частью упирается

Изобретение относится к испытаг- ниям материалов на трение и износ при высоких и низких температурах и постоянном моменте сил трения. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем поддержания постоянного момента сил трения. ПРИВОД 6 вращения связан с держателем 41 контробразца 42, а силовой цилиндр 2-е держателем 25 образца 26. Высокие температуры в зоне трения создают при помощи нагревателя 10, а низкие - посредством охладителя 38, 23 2 W J 3 / / / 25 Сжатый воздух подается через ресивер 11 низкого давления по трубопроводу 13 в распределительный цилиндр 19, затем по трубопроводу 15 - в силовой цилиндр 2, который прижимает образец 26 к контробразцу 42. Величину давления воздуха в силовом цилиндре 2 выбирают из условия обеспечения задан- йой величины момента сил трения. При увеличении момента сил трения через отверстия в силовом цилиндре 2 воздух стравливается в атмосферу до достижения заданного момента сил трения. После этого с помощью пружины 28 перекрывается отверстие в силовом цилиндре 2. При уменьшении момента сил трения с помощью пружины 28 перекрьшает- ся трубопровод 13 и через трубопроводы 14, 15 соединяет ресивер 12 высокого давления с силовым цилиндром 2. По достижении заданного мойента сил трения доступ воздуха из ресивера 12 высокого давления в трубопровод перекрывается. 3 ил. S (Л 28Ш W J / / / СО 00 СП о со

устройства.путем поддержания постоян- ю в толкатель 31 для осуществления пе

ного момента сил трения в процессе (Испытания.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез; на фиг. 3 - схема узла для поддержания постоянного момента сил трения.

Устройство для испытания на трени и износ содержит станину 1, на которой размещены механизм нагружения, выгюлненный в виде силового цилиндра 2, бабка 3 со шпинделем 4, связан-/ ная посредством клиноременной дачи 5 с приводом 6 вращения, токо- съемник 7, который предназначен для снятия показаний с вращакмцихся термопар 8 и 9 и передачи юс регистрирующему прибору (не показан), а такйсе для подвода электрического тока к кольцевому нагревателю 10. На станине 1 размещены ресиверы 11, 12 низкого и высокого давления, снабженные трубопроводами 13, 14 и 15 и связанные с питателями 16 и 17, предназна ценными для подачи сжатого воздуха в ресиверы 11 и 12. Ресивер 11 низко го давления снабжен обратным клапаном 18 для перекрытия доступа воздуха в него при повьпиении давления в трубопроводе 13 по сравнению с давлением в ресивере 11. Распределитель ньй цилиндр 1:9 с поршнем 20, снабженным кольцевыми канавками 21 и 22, при помощи составного штока 23 шарнирно соединен с коромыслом 24, неподвижно закрепленным на держателе 25 с нагружаемым образцом 26. Тензобалка 27 одним концом соединена с держателем 25 нагружаемого образца 26, а другим концом консольно закр еплена на станине 1 . Сменная пружина 28 растяжения закреплена одним концом на станине 1 с возмож

ностью, регулируемого осевого переме- 45, размещенный на силовом цилиндре

2, предназначенньй для измерения в нем величины давления, а отверстия 46, 47 и 48 служат для сообщения полости силового цилиндра 2 с атмосщения, а другим концом - на коромысле 24 держателя 25 и предназначена для возращения держателя 25 с нагру- жаемьм образцом 26 в положение, со0

0

5 5

редачи осевой нагрузки от поршня 29 силового цилиндра 2 нагружаемому образ-цу 26 через упорный подшипник . 32, подпружиненный пружиной 33 сжа- 5 тия, вал 34 и держатель 25. Одно

кольцо упорного подшипника 32 установлено в толкателе 31, а другое - на валу ЗА Вал 34 размещен с возможностью осевого перемещения в подшипниках 35 качения в центральном отверстии опоры 36, жестко закреплен- ной в силовом цилиндре 2. Силовой цилиндр 2 соединен с ресиверами 11 и 12 низкого и высокого давления посредством трубопровода 15 через кольцевые канавки 21 или 22 поршня 20 и трубопроводы 13 и 14.

На валу 34 размещены теплоизолирующая втулка 37 и держатель 25 нагружаемого образца 26 с установленными на различной глубине от поверхности трения термопарами 8 и кольцевым охладителем 38.

На конце шпинделя 4, размещенного в центральном отверстии бабки-3 с возможностью вращения, установлена самоустанавливающаяся переходная головка 39 с закрепленной теплоизо- лиру1ощей втулкой 40. Во втулке 40 жестко установлен держатель 41 контробразца 42, в котором размещены равномерно по периметру на различной глубине от поверхности трения термопары 9. На держателе 41 контробразца установлен кольцевой нагреватель 10, например электрический, а на держателе 25 образца - кольцевой охладитель 38, подключенный к сосуду 43 Дьюара, предназначенные для создания требуемого теплового режима в зоне трения. Электропневматический клапан 44, размещенньй на трубопроводе 15, служит для снятия нагрузки с образца 26 и контробразца 42. Манометр

0

5

0

45, размещенный на силовом цилиндре

2, предназначенньй для измерения в нем величины давления, а отверстия 46, 47 и 48 служат для сообщения полости силового цилиндра 2 с атмосферой. Закрепленная на станине 1 шкала 49 предназначена для определения величины усилия, с которым пружина 28 растяжения воздействует на коромысло 24.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устанавливается заданная величина момента сил трения Для этого коромысло 24 вручную удерживают в горизонтальном положении, при котором ресивер 11 низкого давления через канавку 21 поршня 20 и трубопровод 15 сообщается с силовым цилиндром 2, а жесткость пружинь 28 растяжения регулируется так, чтобы создаваемое ею на коромысле 24 усилие обеспечивало заданную величину момента сил трения. Величина усилия контролируется по шкале 49. После этого включают питатели 16 и 17. Сжатьй воздух подается через ресивер 11 низкого давленияj открытый обратный клапан 18, трубопровод 13, канавку 21 в поршне 20 и трубопровод 15 при закрытом электропневматическом клапане 44 в силовой цилиндр 2 и через сферический упор 30 поршня 29, толкатель 31, вал 34 и держатель 25 образца сжимает образец 26 и контробразец 42. Величина давления воздуха в силовом цилиндре 2 выбирается из условия обеспечения заданной величины момента сил трения при постоянном значении частоты вращения образца и мощности трения и контролируется по показаниям манометра 45 Затем приводят во вращение контробразец 42 через клиноременную передачу 5 включением привода 6 вращения, одновременно отпуская коромысло 24. Одновременно нагревают контробразец 42 и охлаждают образец 26, создавая в них определенные тепловые потоки, которые оценивают по градиенту температуры на определенном участке образца и площади сечения участка.

Во время опыта контролируют среднюю поверхностную температуру образца 26 и контробразца 42 и изменяют величину-и направление тепловых потоков таким образом, чтобы средняя поверхностная температура оставалась постоянной, а свойства поверхностных слоев образца 26 и контробразца 42 изменялись незначительно. При этом регистрируют момент сил трения, изтнос, шероховатость и температуру образцов- 26 и 42,

Если во время испытания момент сил трения превысит заданную величину, шток 23 опустит вниз поршень 20, а силовой цилиндр 2 через трубопровод 15, канавку 21 поршня 20 и отверстие 46 сообщается с атмосферой. В

результате давление . воздуха в силовом цилиндре 2 и нагрузка на образец 26 и контробразец 42 понижаются до тех пор, пока момент сил трения не уменьшается до заданной величины,

при которой пружина 28 растяжения через шток 23 вернет поршень 20 в первоначальное положение, соответствующее заданному значению момента сил трения, перекрывая при этом отверстие 46.

Если момент сил .трения меньше заданной величины, сила воздействия на 28 растяжения со стороны коромысла 24 уменьшается, пружина

28 растяжения сжимается и поднимает составной шток 23 с поршнем 20 вверх. При этом поршень 20 перекрьшает тру- бопровод 13 и канавкой 22 соединяет ресивер 12 высокого давления через

трубопроводы 14 и 15 с силовым цилиндром 2. В результате давление воздуха на поршень 29 и усилие нажатия на образец 26 и контробразец 42 возрастает. Это вызывает увеличение момента сил трения, которое продолжается до тех пор, пока момент сил трения не достигнет заданной величины, при которой поршень 20 опускается вниз и перекрьюает доступ воздуха из ресивера 12 высокого давления в трубопровод 15.

Во время перемещения поршня 20 трубопроводы 13 и 14 некоторое время сообщаются между собой через канавки

21 и 22 и трубопровод 15. Чтобы воздух из ресивера 12 высокого давления не поступал в ресивер 11 низкого давления, автоматически закрывается обра- тньй клапан 18.

Формула изобретения

Устройство для испытания на трение и износ, содержащее станину, установ- лег.иый на ней привод вращения, кинематически соединенньй с ним держатель контробразца, механизм нагружения, связанный с ним держатель образца, кольцевые нагреватель и охладитель.

соединенные соответственно с держателями контробразца и образца, и системы регистрации температуры и момента сил трения, отличающееся тем, что, с целью рас1Ш1рения эксплуатационных возможностей путем поддержания постоянного момента сил трения в процессе испытания, .оно снабжено

установленным на станине и связанным Ю жателем образца упругим элементом

с механизмом нагружения р-аспределиfff

тельным цилиндром с размещенньм в нем штоком, один конец которого соединен с держателем образца, двумя питателями, сообщенными с ними соответствующими ресиверами высокого и низкого давления-, сообщенными в свою очередь с распределительным гщлинд- ром, и связанным со станиной и с деррегулируемой жесткости.

В .

37

J«