Машина для испытания на трение пары шар-цилиндрическая поверхность в присутствии смазки Советский патент 1991 года по МПК G01N3/56 

4W

нагрузки в паре трения и условии смазывания. Машина для испытания на трение пары шар-цилиндрическая поверхность в присутствии смазки снабжена предназначенной для размещения на корпусе 1 параллельно оси вращения контробразца 3 направляющей, установленным на ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползуном 11, на одном конце которс87004

го установлена обойма , а другой предназначен для связи с корпусом 1 при помощи дополнительного упругого элемента 15, кулачком 9, закрепленным на оси водила 5, и взаимодействующим с кулачком роликом 10, устанавливаемым на корпусе 1 с возможностью вращения вокруг своей оси, которая параллельна оси водила 5. 2 ил.

10

I

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам трения, позволяющим оценить эффективность смазочных материалов. Целью изобретения является повышение точности и достоверности результатов испытания путем поддержания постоянными величины удельной

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам трения, позволяющим оценить эффективность смазочных материалов, и является дополнительным к основному авт. св. № .

Известна машина для испытания на трение пары шар - цилиндрическая поверхность в присутствии смазки, содержащая держатель цилиндрического контробразца, держатель шарового образца, выполненный в виде обоймы, привод вращения контробразца, узел нагружения и контрольно-измерительную аппаратуру, Обойма выполнена в виде цилиндра, машина снабжена также водилом, установленным в обойме при помощи резьбового соединения, приводом вращения водила и поводком, выполненным в виде стержня, жестко закрепленного одним концом на образце вдоль его радиуса.

Испытание на известной машине проводят следующим образом.

Контробразец покрывается исследуемой смазкой и приводится во вращение с помощью привода вращения конт- образца, С помощью узла нагружения в паре трения создается заданная условиями испытания нормальная нагрузка. Одновременно включается привод вращения водила, которое одновременно перемещается вдоль обоймы, поскольку сопряжение обоймы и водила выполнено резьбовым. Такое движение водила приводит к тому, что поводок перемещается по конической поверхности, причем угол при вершине этого конуса возрастает. Описанное движение поводка приведет к тому, что в каждый отдельно взятый момент испытания образец контактирует с контробразцом новой поверхностью. Яона

0

5

0

5

0

5

0

5

контакта перемещается по поверхности образца по сферической винтовой линии .

Поскольку центр образца неподвижен относительно оси вращения контробразца, это приводит к тому, что в процессе испытаний на поверхности контробразца появится износ (поверхность износа имеет форму внутренней поверхности шара), а с увеличением площади контакта в конечном счете изменяются условия испытаний. Кроме того, изменение формы поверхности контакта влияет на износ образца: вначале дорожка износа имеет большую ширину, и в процессе испытания она уменьшается. Это затрудняет интерпретацию результатов испытания, В устройстве дорожка трения на контробразце находится в одной плоскости, это приводит в самом начале испытаний разгребание смазки образцом в стороны от дорожки трения, В зоне трения количество смазки уменьшится: она вся перейдет в навалы, образованные по сторонам от дорожки трения. Это вызывает изменение условий смазывания в процессе исследования, снижает точность и достоверность результатов испытаний.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности.

Поставленная цель достигается тем, что машина для испытания на трение пары шар - цилиндрическая поверхность в присутствии смазки снабжена предназначенной для размещения на корпусе параллельно оси вращения контробразца, направляющей, установленным на ней с возможностью воз вратно-поступательного перемещения ползуном, на одном конце которого установлена обойма,, а другой предназначен для связи с корпусом при помощи дополнительного упругого элемента, кулачком, закрепленным на оси водила, и взаимодействующим с кулачком роликом, устанавливаемым на корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, которая параллельна оси водила,

При этом дорожка трения на цилиндрическом контробразце выводится с одной плоскости и как-бы равномерно размазывается по всей цилиндрической поверхности контробразца. Это обеспечивает минимальные отклонения геометрии контакта в процессе испытаний.

На фиг.1 изображена машина трения общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.I.

Машина состоит из корпуса 1, в котором размещена пара трения: шаровый образец 2 и контробоазец 3 в виде диска. Образец 2 устанавливается в держателе образца, выполненном в виде обоймы , представляющей собой полый цилиндр, внутри которого установлено водило 5 при помощи резьбового соединения. Резьбовая поверхность обоймы k является направляющей для водила 5. Водило имеет отверстие в котором расположен один конец поводка 6, выполненного в виде стержня, другой конец которого жестко закреплен на образце 2 вдоль его радиуса, Водило приводится во вращение приводом 7 через шлицевой вал 8 относительно оси, проходящей через центр шарового образца и перпендикулярно оси вращения контробразца 3. Иа оси водила 5 закреплен кулачок 9, взаимодействующий с роликом 10, установленным на корпусе 1 с возможностью вращения, Держатель шарового образца, установлен в ползуне 11 и снабжен цилиндрическим стержнем 12, предотвращающем его вращение вокруг оси. Машина содержит также узел 13 нагружения, представляющий собой набор гирь. Ползун 11 взаимодействует с направляющей 14, выполненной на корпусе 1 и обеспечивающей перемещение держателя шарового образца параллельно оси вращения контробразца 3. Силовое замыкание кулачка 9 с роликом 10 осуществляется упругим элементом 15, размещенным между корпусом 1 и ползуном 11. Контробразец 3 закреплен в держателе 16 и

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вращается приводом 17. Кроме того, машина трения содержит контрольно- измерительную аппаратуру (не показана), с помощью которой фиксируется основные триботехнические параметры.

Машина работает следующим образом.

Контробразец 3, закрепленный в держателе 16, покрывается исследуемой смазкой и приводится во вращение с частотой вращения пк относительно корпуса 1 с помощью привода 17. Используя узел 13 нагружения между элементами пары трения (образцом 2 и контробразцом 3), создается заданная нагрузка N. Контактирование тел пары трения по схеме шар - цилиндрическая поверхность позволяет достичь значительных контактных напряжений в зоне трения.

Одновременно с приложением нагрузки N включается привод 7, который через шлицевой вал 8 вращает водило 5. Вращение водила 5 относительно обоймы k вызывает вращение поводка 6 относительно оси вращения водила 5. Это вращение осуществляется по конической поверхности с возрастающим по мере передвижения водила 5 из верхнего в нижнее положение углом конуса - ось поводка 6 перемещается по винтовой конической поверхности. Такое движение поводка приведет к тому, что в каждый отдельно взятый момент испытания образец 2 контактирует с контробразцом 3 новой поверхностью. Зона контакта перемещается по поверхности 2 по сферической винтовой линии. Это исключает искажение условий испытания, вызванные изменением геометрии образца 2. I

Держатель шарового образца установлен на ползуне 11 таким образом, что он может свободно перемещаться в направлении оси, перпендикулярной оси вращения контробразца. Такой характер сопряжения обоймы Ц и ползуна 11 позволяет создавать и изменять в заданных пределах нормальную нагрузку N, изменяя массу грузов 13. Стержень 12, жестко соединенный с обоймой k и приводом 7, предотвращает проворачивание держателя шарового образца относительно оси, так как ось стержня 12 и ось держателя образца параллельны и стержень 12 по скользящей посадке сопряжен с

ползуном 11, Ползун И взаимодействует с направляющей И, выполненной на корпусе 1, Направляющая 1, например типа ласточкин хвост, обе печивает перемещение ползуна 11 в направлении, параллельном оси вращения контробразца 3. Возвратно-поступательное перемещение ползуна 11 обеспечивается кулачком 9 установ- ленным на оси вращения водила. Под воздействием упругого элемента 15 кулачок 9 взаимодействует с роликом 10, установленным с возможностью вращения на корпусе 1.

Кулачок 9 профилируется таким образом, чтобы поворот водила 5 вызвал перемещение ползуна 11 на расстояние 1, причем 11 выбирается из условия

где

1, 6 1 - 6 d,

1- - ширина контробразца 3 d - ширина дорожки трения. Выполнение данного условия исключит влияние краевого эффекта на условие взаимодействия образца 2 и контробразца 3 а также исключает сброс навалов смазки с цилиндрической поверхности контробраэца.

Частота п вращения водила 5 и профиль кулачка 9 выбираются таким образом, чтобы скорость скольжения (образца относительно обоймы и обраца относительно контробразца в на- прзелении параллельном оси вращения контробразца) была на порядок- два ниже скорости испытания - скорости скольжения в паре образец - контробразец, вызванной вращением контробразца с частотой пк.

Эффективность испытуемой смазки можно оценивать по трибоинформации, фиксируемой контрольно-измерительной аппаратурой, а также по износу образца 2, который можно определить

0

взвешиванием или замером ширины дорожки износа на микроскопе.

Использование предлагаемой машины трения позволяет значительно повысить точность и достоверность результатов испытаний за счет стабилизации геометрии контакта на протяжении испытания. Кроме того, исключение изменения удельной нагрузки упрощает интерпретацию результатов испытаний. Данная машина трения с достаточной степенью точности позволяет моделировать работу тяжелонагруженных пар трения: зубчатых передач закрытого типа, кулачковые механизмы и т,П4, т.е. трибосспряжения, в которых создаются высокие контактные нагрузки стальных поверхностей в присутствии смазочной среды.

Формула изобретения

Машина для испытания на трение пары шар - цилиндрическая поверхность в присутствии смазки по авт. св. К , отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и достоверности, она снабжена предназначенной для размещения на корпусе параллельно оси вращения контробразца направляющей, установленным на ней с возможностью возвратно-поступательного перемещения ползуном, на одном конце которого установлена обойма, а другой предназначен для связи с корпусом при помощи дополнительного упругого элемента, кулачком, закрепленным на оси водила, и взаимодействующим с кулачком роликом, установленным на корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, которая параллельна оси водила.

Л-А

Фиг. 2