Устройство для испытания на трение и изнашивание сопряжений типа вал-втулка Советский патент 1991 года по МПК G01N3/56 

Изобретение касается испытания материалов на трение и изнашивание, в частности, применительно к сопряжениям вал-втулка и цилиндрическим шарнирам при возвратно-вращательном движении.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытания за счет устранения перекосов и колебаний элементов узла испытания.

На фиг. 1 представлено устройство для испытания материалов на трение и изнашивание; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит станину 1, привод возвратно-вращательного движения 2, узел нагружения, выполненный в виде силового механизма 3 и промежуточного элемента 4, узел испытания, выполненный в виде вала 5 и втулки 6, обойму 7, подшипники 8, фиксатор 9 втулки 6, фиксатор 10 вала 5, узел измерения момента трения, выполненный в виде тензобалки 11 и упоров 12 с наконечниками 13. Цапфа 14 с кронштейном 15 ус- тановлена в направляющей 16 и имеет возможность фиксированного перемещения в ней с помощью фиксатора 17. Коромысло 18 установлено с возможностью поворота на оси 19. Механизм передачи перемещения выполнен в виде радиального подшипника качения 20, установленного с помощью оси 21 в обойме 7, Механизм преобразования перемещения ыполнен в виде консольно закрепленной тензобалки 22 и стяжного элемента 23. Взаимодействующая с подшипником 20 поверхность плеча коромысла 18 выполнена по радиусу R L + г, где L - расстояние между осями вала и подшипника 20, г - радиус внешнего кольца подшипнике 20. Промежуточный элемент 4 выполнен в виде двухрядного радиального подшипника качения или сферического шарнирного подшипника. Упоры 12 выполнены в виде стержней, Устройство снабжеС

о

00 а

ю

00

но регистрирующей аппаратурой (не показана) для измерения и записи момейта трения, износа и других параметров. Ось 21 в исходном положении находится в одной плоскости с валом 5 и приложенной нагрузкой Q. Предусмотрен вариант исполнения устройства, когда обойма 7 снабжена второй парой упоров 12, симметричных относи- тельно линии действия нагрузки, и с ними взаимодействует вторая тензобалка 11. На балках 18 и 22 наклеены тензометрические датчики (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Узел испытания устанавливается в рабочую обойму 7, при этом вал 5 опирается на две опоры - два подшипника 8 и крепится фиксатором 10 привода возвратно-вращательного движения 2, а втулка б фиксатором 9, установленным в рабочей обойме 7. Нагрузка Q прикладывается к обойме 7 через силовой механизм 3 и самоустанавливающийся промежуточный элемент 4, выполненный в виде двухрядного радиального подшипника качения или сферического шарнирного подшипника. После приложения к рабочей обойме 7 нагрузки Q и ее самоустановки относительно линии действия нагрузки к радиальному подшипнику 20, закрепленному по двухопорной схеме на оси 21 в рабочей обойме 7, подводится в плотный контакт с ним плечо коромысла 18, поверхность которого выполнена по радиусу R. Цапфа 14 кронштейна 15,на которой консольно на оси 19 закреплено коромысло 18, фиксируется в направляющей 16 с помощью фиксатора 17. Другим своим плечом коромысло 18 связано через, стяжной элемент 23 с тензобалкой 22, которая консольно крепится в верхней части кронштейна 15. Для измерения момента трения в процессе эксперимента рабочая обойма 7 имеет возможность соприкасаться с тензобалкой 11 через два упора,расположенных с одной из сторон узла испытания соосно друг с другом по обе стороны тензобалки 11. Причем упоры 12 выполнены в виде стержней с наконечниками 13, взаимодействующими с тензобалкой 11.

При включении привода 2 возвратно- вращательного движения вал 5 начинает совершать колебательные движения относительно неподвижной втулки 6, жестко через фиксатор 9, связанной с обоймой 7, При фрикционном взаимодействии вала 5 с втулкой 6 обойма 7 начинает колебаться относительно линии действия нагрузки Q, тем самым передавая линейные деформации тензометрических датчиков, закрепленных на тензобалке 11 на регистрирующую аппаратуру, показывая величину изменения момента (коэффициента) трения. При трении имеется износ менее износостойкого материала, например втулки 6, в результате чего

зазор в зоне трения увеличивается, в результате чего обойма 7 под действием нагрузки Q имеет линейные перемещения, направленные по линии действия силового механизма 3. В результате такого смещения

обойма 7 через подшипник 20 давит на плечо коромысла 18, имеющее вогнутую поверхность с радиусом R, сдвигая ее вверх на величину смещения обоймы 7, одновременно сдвигая вниз противоположное (относительно оси 19 кронштейна 15) плечо коромысла 18. Последнее тянет вниз стяжной элемент 23, а через него и тензобалку 22 с закрепленными на ней тензометриче- скими датчиками, сигналы с которых также

передаются на регистрирующую аппаратуру, показывая величину линейного износа материала.

Формула изобретения

Устройство для испытания на трение и изнашивание сопряжений типа вал-втулка, содержащее станину, предназначенную для установки на ней с помощью двух опор испытуемого сопряжения вал-втулка, обойму,

предназначенную для размещения в ней втулки испытуемого сопряжения, узел на- гружения сопряжения, выполненный в виде силового механизма и промежуточного элемента, привод возвратно-вращательного

перемещения вала, узел измерения момента трения, выполненный в виде консольно закрепленной на станине тензобалки и закрепленного на обойме, упора, и узел измерения износа, отличающееся тем, что,с целью повышения достоверности результатов, оно снабжено вторым упором, закрепленным на обойме по другую сторону тензобалки относительно первого упора, закрепленной на станине направляющей,

размещенной в ней с возможностью поступательного перемещения цапфой с кронштейном, коромыслом, установленным на кронштейне с возможностью поворота в плоскости, проходящей через продольную

ось опор вала, механизмом передачи перемещения от обоймы к узлу измерения момента трения, выполненным в виде радиального подшипника качения, установленного с помощью двух дополнительных

опор в обойме и взаимодействующего с поверхностью одного из плеч коромысла, механизм передачи перемещения от обоймы к узлу измерения износа, выполненный в виде установленного на втором плече коромысла стяжного элемента и консольно

закрепленной на кронштейне второйтензо- балки, взаимодействующей свободным концом со стяжным элементом, поверхность первого плеча коромысла выполнена по радиусу R L + г, где L - расстояние между осями опор вала и радиального подшипника

качения, г- радиус внешнего кольца этого подшипника, промежуточный элемент выполнен самоустанавливающимся, а упоры - в виде стержней с наконечниками, предназначенными для взаимодействия с первой тензобалкой.

Изобретение касается испытаний материалов на трение и изнашивание, применительно к сопряжением вал-втулка при возвратно-вращательном движении. Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытания за счет устранения перекосов элементов узла испытания. В ходе испытания вала 5 и втулки 6 нагружение осуществляют через самоустанавливающийся промежуточный элемент 4. Момент трения и износ узла испытания регистрируют с помощью тензоба- лок 11 и 22 в процессе поворота обоймы 7 и обкатывания подшипника 20 по цилиндрической поверхности одного из плеч коромысла 18. Со вторым плечом взаимодействует тензобалка 22. 2 ил.

1

21

8

ГQ

А.-А

Фиг 22-Ј