Образец для испытания материалов на трение Советский патент 1992 года по МПК G01N1/28 G01N3/56 

Изобретение относится к испытанию материалов на трение, в частности, для определения износостойкости, задиростойкости, контактной прочности материалов, коэффициентов трения при трении качения со скольжением, толщин смазочных слоев и защитных пленок.

Известен образец для испытания материалов на трение, длина образующих цилиндрической рабочей поверхности которого выполнена изменяющейся в диапазоне от минимального значения до максимального в зависимости от условий нагружения образца 1.

Недостаток данного образца заключается в малой достоверности полученных результатов испытания при отношении углбвых скоростей образца и контробразца, не равном целому числу.

Наиболее близким к изобретению является образец для испытания материалов на трение, выполненный .в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит из секторных участков с одинаковыми дугами {2.

Недостаток известного образца заключается в несоответствии условий иcпыfaний реальным услови 1м эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

Целью изобр%тения является приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

8 образце для испытания материалов на трение, выполненном в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит из, секторных участков с одинаковыми дугами, длина образующей цилиндрической .рабочей поверхности в пределах каждого секторного участка выбрана изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости,.

Кроме того, участки рабочей поверхности ограничены цилиндрическими поверхностями одинакового, радиуса, центры которых расположены на линиях, совпадающих с образующими минимальной длины соответствующих участков.

На фиг, 1 представлен узел трения, содержащий образец для испытания матермалов на трение и контробразец; на фиг. 2 развертка образца: на фиг. 3 - вид А на фиг, 1; на фиг. 4 - диагркамма нагружения контробразцд.

,Узел трения содержит образец 1, выполненный в виде цилин с рического ролика, и контробразец 2. Образец 1 содержит рабочую поверхность 3 диаметром D и торцы 4 и 5, Рабочая поверхность 3 состоит из расположенных в одной плоскости а или

(ка+т) секторных участков с одинаковыми дугами, равными 360°/а или 360°/(ка+т),

где к - целая часть смешанного числа к-:

.... а

m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби. Тогда, например,

при к 1j к равно единице, m - также

ЭН

единице, а - четырем, рабочая поверхность 3 образца 1 имеет, например, четыре секторных участка 6-9 с одинаковыми дугами, равными 90°, или пять секторных участков (не показано) с лугами, равными 72°. Длина образующей цилиндрической рабочей поверхности каждого секторного участка 6-9 выполнена изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости, например плавно увеличивающейся по дуге от Ьмин до Ьмакс, а затем уменьшающейся от Ьмакс до Ьмин (фиг. 2)..

Изменение длины образующих цилиндрической рабочей поверхности 3 образца 1 по одинаковой зависимости в пределах секторных участков с одинаковыми дугами осуществляется разными приемами: выполнением одного ИЛ1/1 обоих торцов по дуге секторных участков образца с наклоном к его оси под одинаковыми углами, выполнением на рабочей поверхности вырезов различной формы (цилиндрических, например одинакового радиуса R, центры которых располагают на линиях, совпадающих с образующими минимальной длины соответствующих участков, как показано на фиг. 2, овальных, прямоугольных и т. д.).

Испытания осуществляются следующим образом.

При испытании образец 1 поджимается с определенным усилием Р к контробразцу 2 с постоянной по периметру образца длиной образующих и оба ролика (образец 1 и контробразец 2) приводятся во вращение с угловыми скоростями, равными соответственно йл и Ш2, при этом (ка+т)/а или ft i/uJ2 а/(ка+т), где к - целая часть

смешанного числа к -, m и а - соответст . .а

венно числитель и знаменатель правильной дроби.

При отношении угловых скоростей (й v Ш2 образца 1 и контробразца 2, определяемом в общем виде в виде смешанного числа кт/а (и как частный случай из отношения (а+1)/а При к и т, равных единице) и равном, например, 5/4 при , за один оборот образца 1 контробразец сделает а/(а+1) оборота, например 4/3 при , т. е. контробразец 2 отстанет от образца 1 на 1 /(а+1) оборота или на 360°/(а+1), например 72° при , и со следующего оборота образующие испытуемой поверхности образца 1 контактируют уже с другими образующими контробразцэ2.

По завершению второго оборота образца 1 контробразец 2 сделает 2а/(а+1) оборот, например 8/5. при , отстав от образца 1 на 2-360°/(а+1), например 2-ЗбО /б или 144° при , и со следующего оборота образующие рабочей поверхности Образца 1 контактируют уже с другими образующими контробразца 2 по сравнению с предыдущим оборотом. При дальнейшем вращении за каждый оборот образца 1 происходит изменение его относительного расположения по отношению к контробразцу 2 на 1/(а+1) оборота, например на 1/5 оборота или на 360°/5 72° при . Тогда по завершению (а+1) оборота образца 1, например пятого, при контробразец .2 сделает а оборотов, например 4, при ,т. е. образец 1 и контробразец 2 займут исходное относительное расположение один относительно другого. Далее следуют следующие (а+1) оборотов, например пять, образца 1 и а оборотов, например четыре, контробразца 2 при , цикл повторяется и т. д.

За 1 /а оборота образца 1, например 1 /4 при , контробразец 2 сделает 1/(а+1) оборота, например 1 /5 при , А поскольку за каждый оборот образца 1 происходит.отставание контробразца 2 именно на 1/(а+1) .оборота, а затем через (а+1) оборот цикл повторяется, то образующие испытуемой поверхности образца 1 (фиг. 2 и 3), расположенные на определенных секторных участках, например 6-9, соответствующие 1/а оборота или 360°/а, равных, например, 1/4 оборота или 90° при , каждая по очереди последовательно один раз за цикл (а+1)/5 оборотов при образца 1 контактируют с образующими контробразца 2, расположенными на различных секторныхучастках по периметру контробразца 2, равных 1/(а+1) оборота или 360°/(а+1), или, например, 1/5 оборота или 72° при .

Выполнение длины образующих рабочей цилиндрической поверхности образца 1 в пределах секторных участков 6-9 с оди наковыми дугами, равными, например, 360°/а или 90° при , изменяющейся пр одинаковой для всех участков зависимости от Ьмин до Ьмакс, обеспечивает за цикл нагружения контакт образующих этих секторных участков, имеющих одну и ту же длину, например Ь,г, но расположенных на различных секторных участках в одной плоскости с шагом равным 360°/а или 90° при , с одними и теми же участками образующих, расположенных на секторных участк.ах контробразца 2 с

360°/(ка+т) или 360°/(а+1) при , и равным 72° при (фиг. 2 и 3).

Таким образом, представляется возможным реализЬвать нагружение по одним

5 и тем же образующим контробразца 2, но расположенных на разных секторах по периметру контррбразца, одной и той же удельной нагрузкой f(/ P/btA где Р-усилие нагружения образца; - длина соответствующих обра0 зующихиспытуемой поверхности, расположенных на разных секторах. При этом закон изменения удельной нагрузки от рмин до дмакс на каждом секторном участке при постоянном убилии нагружения Р образца соответст5 Byet закону изменения длины образующей испытуемом поверхности от Ьмакс до b мин на секторных участках (фиг. 4).

В случае, когда отношение угловых скоростей од и (У2 образца 1 и контробразца 2

0 выражено отношением а/(ка+т), образец 1 испытывается аналогичным образом, При этом длина образующих рабочей.поверхности образца 1 изменяется по одинаковой зависимости в пределах секторов с одина5 ковыми дугами, равными 360°/(ка+т).

Выполнение длины образующих, изменяющейся по одинаковой зависимости в пределах секторных участков с одинаковыми дугами, равными 360°/а или ЗбС7(ка+т)

где к - целая часть смешанного числа к-,

.Э

m и а - соответственно числитель и знаменатель правильной дроби, обеспечивает контакт образующих каждого из секторных

5 участков образца, с дугами 360°/а с образующими каждого из секторных участков контробразца с дугами 360°/(ка+т) при отношении угловых скоростей образца и контробразца, выраженным.отношением (ка+т)/а,

0 и наоборот - при отношении угловых скоростей образца и контробразца, выраженным отношением а/(ка+пп), что обеспечивает равномерность износа по длине образующих образца и контробразца и приводит к равномерности распределени;я нагрузки по длине образующих, позволя.я приблизить условия испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

0

Формула изобретения 1. Образец для испытания материалов на трение, выполненный в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит из секторных участков с одинаковыми дугами, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения, длина образующей цилиндрической рабочей поверхности в пределах каждого секторного участка выбрана изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости. 2. Образец по п. 1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что участки рабочей поверхности огра-5

Фиг.З ничены цилиндрическими поверхностями одинакового радиуса, центры которых расположены на линиях, совпадающих с образующими минимальной длины соответствующих участков,

г4