Машина трения для исследования характеристик трибосопряжений при возвратно-поступательном перемещении Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

31

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к конструкциям машин трения, позволяющим модели ров ать процессы знакопеременного трения.

Целью изобретения является повышение достоверности испытания путем стабилизации критерия теплостойкости, представляющего собой произведение удельной нагрузки на скорость сколь- жения.

,На фиг.1 изображена машина трения, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1; на фиг.З - график изменения критерия теплостойкости от пути трения (за полпериода работы);, на фиг, 4 - проф иль плоското кулачка.

Машина трения содержит основание 1, установленный на нем контробразец 2, привод его перемещения, выполненный в виде электродвигателя 3, на валу которого жестко закреплен кривошип 4 радиусом D/2, шатуна 5 длиной 1 и тяги 6, цилиндрический держатель 7 образца 8, узел нагружеиия, выполненный в виде тарированной пружины 9, установленной с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического держателя 7 образца 8 втулки 10, связанного с ней ролика I1, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси втулки 10, и связанного с контробразцом 2 кулачка 2, установленного с возможностью перемещения относительно него и предназначенного для взаимодействия с роликом 11. На цилиндрическом держателе 7 образца 8 выполнен упор 13, с которым соединен один конец тарированной пружины 9, другой конец которой соединен с втулкой 10. Ролик 11 соединен с помощью оси 14 с втулкой 10. Цилиндрический держатель 7 образца 8 установлен с возможностью перемещения в направляющей 5. На держателе 16 контробразца 2 жестко закреплена стойка 17с пазами 18. Машина снабжена регистратором или регистрирующей аппаратурой (не показана), позволяющей фиксировать триботехнические параметры, например такие., как коэффициент трения температура, износ и т.п.

Машина работает следующим образом При включении электродвигателя 3 начинает вращаться кривошип 4, который через шатун 5 и тягу 6 обеспечивает возвратно-поступательное перемещение держателя 16 контробразца 2 от

0

5

0

5

0

5

0

носительно основания I. Для этого держатель 16 выполняется в виде направляющей ласточкин хвост.

Скорость перемещения контробразца 2, неподвижно закреГшяемого (прижимами, винтами, клеем, пайкой и т.п.) на держателе 16, изменяется по сложному периодическому закону. Для обеспечения постоянства критерия теплостойкости предусмотрен узел нагруже- ния, позволяющий изменять удельное давление на образец 8 по такому закону, чтобы критерий теплостойкости, представляющий собой произведение удельного давления Р на скорость скольжения V, был постоянным на большей части пути трения PV- const.

Прижатие образца 8 к контробразцу 2 осуществляется тарированной пружиной 9. При возвратно-поступательном перемещении кулачка 12 втулка 10 получает вертикальное перемещение, обеспечивающее изменение давления на образец 8. Для нормального функционирования между держателем 7, втулкой 10 и направляющей 15 должно быть такое сочленение, которое обеспечивает толь1 ко осевое вертикальное перемещение, но исключает вращение этих деталей друг относительно друга. В качестве такого сочленения можно использовать шлицевое или шпоночное подвижное соединение или выполнять держатель 7 с некруглым сечением (эллипс, квадрат, ромб, и т.п.).

Различные значения критерия PV можно получать путем изменения нагрузки, для чего предусмотрено переме- а;ение кулачка 12 относительно стойки 17 в пазах 18. В процессе испытаний регистрирующая аппаратура фиксирует основные параметры трибовзаимо- действия.

П р и м е р. Определим профиль плоского кулачка 12 и характеристики пружины 9 для машины трения, обеспечивающей проведение испытаний при следующих режимах:

Критерий теплостойкости, PVJ, кПа,. м/с100 Площадь контакта (рабочее сечение образца 2), А, мм2

100

Диапазон скорости скольжения, V, м/с0-1 Параметры механизма привода: Диаметр кривошипа, D, м 0,1

Длина шатуна,

5

1, м

0,2

Угловая скорость кривошипа, с

20

Давление в паре образец-контробразец5Р F/A ,

где F -сила пружины;

А 100 мм,- площадь контакта. Связь между силой F пружины и ско- 10 ростью скольжения V:

pV т V А

PV 100 кПа м/с

0,1

сюда

10 V

м мм

-

с

F

IPVJ

01 100

Н

В таблице приведены результаты расчетов.

Из конструктивных соображений принимаем пружину, имеющую жесткость С 1 Н/мм, диаметр проволоки d 1,2 мм, начальную длину 49 мм, количество витков п 7. Сила пружины зависит от ее деформации

v - У + h

Где Ь0 10 мм - деформация пружины, соответствующая минимальной силе F -10 Н.

Отсюда находим у - координату профиля кулачка, соответствующую деформации пружины:

-Ј-ь

О

На участках поворота кривошипа 15-30°, и 150-165°, что соответствует 45 перемещению образца (0,021D-0,082D) и (О,948D-0,987D) (пунктирные линии

5

10

578579

на фиг.4), координата у изменяется

очень круто. Это приводит к заклиниванию ролика в кулачках. Поэтому рабочий участок профиля кулачка должен быть в диапазоне от 0,08D до 0,95D.

Использование машины трения позволяет повысить достоверность результатов испытаний за счет стабилизации критерия PV на 87% хода ползуна. Кроме того, данная машина трения позволяет экспериментально определять зависимость основных триботехнических параметров трибосспряжений от критерия теплостойкости при реверсивном возвратно-поступательном взаимодействии трибосопряжения.

15

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Машина трения для исследования характеристик трибосопряжений при возвратно-поступательном перемещении, содержащая основание, установленный на нем контробразец, привод его перемещения, узел нлгружения с тарированной пружиной, связанный с ним цилиндрический держатель образца и регистратор, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности испытания путем стабилизации критерия теплостойкости, представляющего собой произведение удельной нагрузки на скорость скольжения, узел нагруже- ния выполнен в виде установленной с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического держателя образца втулки, связанного с ней ролика, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси втулки, и связанного с контробразцом кулачка, установленного с возможностью перемещения относительно него и предназначенного для взаимодействия с роликом, на цилиндрическом держателе рбразца выполнен упор, с которым соединен один конец пружины, другой конец которой соединен с втулкой.

Перемещение образца в долях диаметра D

0,0210

0,0820 0,2970 0,5620 0,7970 0,9480 0,9870

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к конструкциям машин трения, позволяющим моделировать процессы знакопеременного трения. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний за счет стабилизации критерия теплостойкости, представляющего собой произведение удельной нагрузки на скорость скольжения. Узел нагружения выполнен в виде тарированной пружины 9, втулки 10 с роликом 11, ось вращения которого перпендикулярна оси втулки 10. Втулка 10 выполнена с возможностью осевого перемещения вдоль держателя 7 образца 8. Между втулкой 10 и держателем 7 образца 8 установлена тарированная пружина 9. Плоский кулачок 12 установлен неподвижно на держателе 16 контробразца 2. Кулачок 12 взаимодействует с роликом 11. Из-за плоского кулачка 12 тарированная пружина 9 получает дополнительное сжатие, закон изменения которого засинхронизирован с перемещением образца 8, а значит и со скоростью скольжения. 4 ил.

3 4

Фиг.1

РЦкПа-м.с1

100

OL08S

ш « We 1 Јf 100 мн

0,951) Sfx)

Фиг.З