Способ испытания материалов в абразивной массе и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к области испытаний материалов на изнашивание и может быть использовано для оценки работоспособности деталей сельхозмашин .

Цель изобретения - повышение точности за счет стабилизации усилия перемещения образцов относительно абразивной массы и приближения условий испытания к реальным.

На фиг,, 1 изображено устройство для реализации способа; на фиг. 2 - зависимость износа образца от продолжительности испытания; на фиг. 3 - зависимость изменения напряжения з электрической цепи электродвигателя (генератора) от продолжительности испытания; на фиг. 4 - характер износа образцов предлагаемым и известным способами.

Устройство содержит барабан 1 с полостью для абразивной массы 2, приводной двигатель 3 для вращения барабана 1, жестко связанный с приводным валом 4 на котором установлен фланец 5 барабана 1, Внутри полости барабана 1 размещены образцы и Закрепленные в держателях 7 вала 8 для вращения образцов 6, который жестко связан с якооем 9 электрического генератора 10, установленного соосно с приводным двигателем 3. В электрическую цепь генератора 10 включено разгрузочное сопротивление

11 и вольтметр 12. i

Способ осуществляют следующим образом.

Включают двигатель 3 и начинают вращать барабан 1 с заданной угловой скоростью. Абразивная масса 2 под действием центробежных сил уплотняется и увлекает за собой размещенные в ней образцы 6, которые вместе с держателем 7 и жестко связанной с ним осью 8 начинают вращаться с той же скоростью, что и барабан 1. При этом изнашивание образцов 6 не происходит, так как относительно абразив™ ной массы 2 они неподвижные После стабилизации скорости вращения барабана 1 включают нагрузочное сопротивление 11 в цепь генератора 10„ При этом скорость вращения якоря 9, жестко связанного с осью 8, уменьшится. Соответственно уменьшится и скорость вращения образцов 6Р установленных на кронштейне, жестко свя-анном с осью 8. Благодаря возникшей разности

5

0

скоростей вращения абразивной массы 2 и образцов 6 последние начинают i изнашиваться. По истечении некоторого времени начинают изменяться условия взаимодействия образцов 6 и абразивной массы 2, т.е. изменяются условия износа, что является следствием измельчения абразивных зеренJ изменения формы и размеров образцов, температурь и влажности в зоне трения и других факторов. В конечном итоге меняется вращающий момент, который пропорционален силе трения между абразивной массой 2 и рабочей поверхностью образцов 6. При возрастании силы трения увеличивается вращающий момент и, наоборот, при ее снижении момент уменьшается. Изменение условий износа фиксируется включенным в цепь генератора 10 вольтметром 12, напряжение которого увеличивается или уменьшается в зависимости от числа оборотов якоря 9,

Таким образом, чтобы сохранить заданные условия износа, т.е. вращающий момент на якоре 9 генератора 10 (или силу трения между образцами 6 и абразивной массой 2), необходимо, ползуясь показаниями вольтметра 12, восстановить первоначальную величину числа оборотов якоря 9. Для этого изменяют скорость вращения вала приводного двигателя 3, т.е. барабана 1 с абразивной массой 2,

Пример. Для испытания были изготовлены образцы в сюрме клина с отверстием для крепления на кронштейне; одна сторона которого была упрочнена сплавом Сормайт-1 наплавкой угольным электродом вручную и сглажена шлифовкой до толщины 0,5 мм. Материал образцов - Ст.З (эта марка стали, как наименее износостойкая, 5 выбрана для ускорения испытаний и получения наиболее ярко выраженного эффекта самозатачивания клина. Угол клина вначале испытаний у всех образцов составлял 60°„ Размеры нерабочей

5

0

5

0

части образцов в поперечном сечении 15 х 20 мм„ Перед началом испытаний образцы взвешивались на весах АДВ- 200 М„ Кроме того, начальный профиль клина фиксировался на миллиметровой бумаге (для сравнения с профилем изношенного образца). Испытанию подвергались одновременно два образца.

В качестве барабана для абразивной массы использовалась автопокрышка от мотоколяски. Приводным двигателем служит электродвигатель постоянного тока, питаемый через выпрямитель и ЛАТР, а генератором 10 - генератор от легкового автомобиля (с номинальным напряжением 12В). В качестве сопротивления 11 в цепи генератора 10 использован проволочный реостат. Напряжение измеряли вольтметром с ценой деления 0,1 В. В качестве абразивной массы 2 использовался однородный мелкодисперсный речной песок. Для каждого испытания (опыта) в барабан 1 засыпали свежую порцию песка массой 4 кг.

Раскручивание барабана 1 с абразивной массой 2 (песок) производили постепенно (при помощи ЛАТРа) и доводили до 500 об/мин. Во всех опытах данная скорость вращения барабана 1 принята начальной (при испытаниях по известному способу эта скорость была постоянной до конца опыта). Пос- ле стабилизации оборотов якоря 9, увлекаемого абразивной массой 2 через образцы 6 (через 3-5 с), на него подавалась нагрузка. Величина нагрузки выбиралась условно, так, чтобы напряжение на вольтметре 12 было равным 5 В. Таким образом, началом испытания принятого считать момент, когда вал приводного двигателя 3 вращается со скоростью 500 об/мин, а напряжение в цепи генератора 5 В.

По иезультатам испытаний были составлены графики зависимости износа от времени работы (фиг. 2), а также изменения напряжения во времени (фиг. 3) при испытаниях предлагаемым и известным способами.

Как видно из фиг. 2, графики износа предлагаемым и известным способами расходятся. Это было достигнуто тем, что режимы испытаний предлагаемым способом непрерывно корректировались, т.е. величина напряжения постоянно поддерживалась равной 5 В (фиг. 3), а при износе известным способом режимы испытаний были -установлены вначале и не корректировались до конца опыта. Одинаковое увеличение износа в первые 3-4 ч объясняется интенсивностью затупления (скругле- ния) режущей кромки клина (лезвия). Затем напряжение в цепи генератора возрастает, т.е. происходит увеличение числа оборотов якоря, которое является следствием увеличения силы

трения между образцами и абразивной массой (фиг. 3, Изв)..Дальнейший износ без изменения режимов приводит к падению напряжения, так как в этом случае начинается уменьшение размеров образцов и измельчение частиц песка (абразивной массы), что приводит к уменьшению силы трения между образцами и абразивной массой.

Испытания на износ предлагаемым способом показали возможность создания наиболее благоприятных условий самозатачивания в лабораторных условиях „ Стабилизация усилия перемещения образцов относительно абразивной массы позволяет уменьшить затупления кромки образца в процессе изнашивания и приблизить условия испытания к реальным условиям изнашивания. На фиг. 4 показаны изменения формы кромки образца на различных стадиях испытания.

5

25 Формула изобретения

1. Способ испытания материалов в абразивной массе, заключающийся в том, что, размещают образцы на валу,

вращают образцы, осуществляют уплот- - нение абразивной массы ее вращением и перемещение образцов относительно абразивной массы, регулируют скорость перемещения образцов относительно абразивной массы независимо от скорости перемещения абразивной массы и определяют износ образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет стабилизации усилия перемещения образцов относительно абразивной массы, соединяют вал образцов с валом электрического генератора, вращение образцов осуществляют за счет уплотнения вращающейся абразивной массы, задают тормозящий момент на валу генератора, регистрируют соответствующее электрическое напряжение, создаваемое генератором, и поддерживают это напряжение в процессе испытания постоянным.

2. Устройство для испытания материалов в абразивной массе, содержащее корпус, барабан с полостью для абразивной массы, установленный в

корпусе с возможностью вращения, привод вращения барабана, держатели образцов, размещенные в полости барабана, и вал, установленный- с возможностью вращения относительно корпуса и жестко соединенный с держателями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет стабилизации усилия перемещения образцов относительно абразивной массы, оно снабжено электрическим генератором, я«орь которого соединен с валом, реостатом, включенным в электрическую

цепь генератора, для регулирования тока в цепи и приспособлением для регистрации электрического напряжения, создаваемого генератором, вклю- ченным в электрическую цепь.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что стенки полости барабана выполнены эластичными.

Изобретение относится к области испытаний материалов на изнашивание и может быть использовано для оценки работоспособности деталей сельхозмашин. Цель изобретения - повышение точности за счет стабилизации усилия перемещения образцов относительно абразивной массы. Устройство содержит барабан 1 с полостью для абразивной массы 2, внутри которой установлены с возможностью вращения относительно валов образцы 6. К валу 8 присоединен электрический генератор 10, в электрическую цепь которого включен вольтметр 12. При вращении барабана 1 абразивная масса 2 уплотняется и увлекает помещенные в ней образцы 6, вращение которых индуцирует ЭДС. В процессе испытания значения ЭДС поддерживают постоянными. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ю 75

cpuz.Z

W t.uac.

Характер износа образцов

Предлагаемым способом

Избестн способом

Начало

Сормайгл

(НКС55) I

измерение

I

измерение

Ж

измерение.

Ю 75 Фиг.З

ZQ t.vac.

ч Ш§

tin

Щ$

II §1

й-ss §1

xj

И

S Qi l Sv

SteS

.

ttfl