Устройство для испытания материалов на износ Советский патент 1992 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к устройствам для испытания износостойкости материалов, работающих как фрикционные в паре с гибкими элементами, в частности для оценки износостойкости материалов, используемых для тяговых деталей; (конусов) машин многократного волочения проволоки.

Известны машины трения - испытательные установки для исследования материалов, используемых для работы в условиях трения и включающих узел трения (образец и контробразец}, узел их погружения, узел записи момента или силы трения, привод образца и/или контробразца и узел для подвода рабочей среды.

Однако указанные машины трения не удовлетворяют условиям контакта, которые имеют место при работе тяговых деталей машин многократного волочения проволоки.

1/1звестна установка для испытания нитепроводящих органов на износ их нитью, включающая неподвижный образец, контробразец в виде движущейся нити, прижимаемой к образцу с помощью специального узла нагружения, и средства измерения износа.

Недостатком установки является ее сложность, больщой расход нити, что в случае проволоки является неприемлемым, и отсутствие возможности воспроизведения при испытании усилия волочения проволоки, возникающего за счет силы трения между тянущим (вращаемым) устройством и движущейся проволокой.

Известно устройство для испытания тросов на износ, содержащее плиту, установленные на ней держатель цилиндрического образца (блока) и охватывающий его бесконечный гибкий элемент в виде троса, узел их нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру.

Известное устройство также не приемлемо к испытаниям на износ тяговых деталей машин для волочения проволоки из-за несоответствия условий испытания условиям эксплуатации тяговых конусов. Цилиндрический образец (блок), огибаемый тросом, не является тяговым, а вращается от движения троса. Поэтому трение скольжения между тросом и блоком практически отсутствует, в то время как основной особенностью эксплуатации тяговых конусов является трение скольжения их наружной поверхности о проволоку.

Целью изобретения является приближение условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки.

Устройтво для испытания материалов на износ, содержащее плиту, установленный на ней держатель цилиндрического образца и охватывающий его бесконечный

гибкий элемент, узел нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру, снабженную шарнирно закрепленным на плите двуплечим рычагом, натяжным роликом, установленным на одном из плеч рычага с возможностью взаимодействия с бесконечным гибким элементом, тормозным барабаном, установленным на плите с возможностью вращения и охваченным бесконечным гиб5 КИМ элементом, и закрепленной на плите и взимодействующей с внешней поверхностью барабана тормозной планкой, привод относительного перемещения выполнен в виде двигателя, вал которого предназначен

0 для размещения на нем цилндрического образца, а бесконечный гибкий элемент - в виде проволоки.

На фиг. 1 представлена установка для испытания на износ материалов, вид сбоку:

5 на фиг.2 - то же, вид сверху.

Устройство включает узел трения в виде пары установленных во взаимодействии один с другим элементов, один из которых (1), выполнен в виде ролика с цилиндрической рабочей поверхностью, изготовленного из испытуемого материала для тяговых деталей волочильных машин и закрепленного с помощью гайки на валу 2 привода, который соединен с измерительной

5 аппаратурой 3 для записи момента трения. Плита 4 для монтажа деталей устройства крепится к станине привода вращения вала

2(не показан).

Узел нагружения включает тормозной 0 барабан 5, установленный на плите 4 с возможностью вращения вокруг своей оси, тормозную планку 6 с нажимным регулирующим винтом 7 и натяжной ролик 8, установленный на одном из плеч двуплечего 5 рычага с грузом q.

Элемент 1 из испытуемого материала, барабан 5 и натяжной ролик 8 охватываются бесконечным гибким элементом 9, выполненным в виде проволоки. В устройстве 0 имеется также ванночка 10 со смазкой, куда частично погружается ролик из испытуемого материала, если надо смоделировать процесс волочения со смазкой.

Устройство работает следующим обра5 зом.,

При вращении вала 2 с испытуемым элементов 1, прижатой к тормозному барабану

3с помощью нажимного винта 7 тормозной планкой 6 тормозное устройство препятствует движению проволоки, выполняя роль фильеры, воспроизводит усилие, которое возникает при волочении Рв. Натяжной ролик 8, выполняя роль обводного конуса при волочении, создает натяжение нисходящей ветви проволоки Q, а возникающая сила трения Ftp между элементом 1 и проволокой 9, равная FTp f(P8 + Q),(1) где f - коэффициент трения между материалом ролика и проволокой, преодолевая сопротивление тормоза РВ, придает значение проволочному элементу 9 с проскальзыванием относительно цилиндрического элемента 1 и создает при этом момент трения Мтр, равный Мтр РтрхР,(2) где R - радиус цилиндрического роликового элемента. В устройстве при этом создаются силовые усилия, которые имеют место на тяговых деталях (конусах) волочильных машин, а именно PB + Q N,(3) где N - суммарное давление проволоки на элемент из испытуемого материала, FTp fN;(4) ef а где I - Ьснование натурального логарифма; а - угол охвата роликового элемента из испытуемого материала проволокой (в ходе испытаний поддерживается , Подставляя выражение (4) в формулу (3), получают . В ходе работы устройства измерительная аппаратура 3 записывает момент трения. Измеряя момент трения Мтр и знай радиус элемента 1 в виде ролика, можно определить силу трения FTP из выражения (2) сМтр , . , а затем и усилие волочения из выражения (5) .(7) Зная зависимость между усилием Рв и натяжением нисходящей ветви Q (6) и подставляя в нее выражение (5), получают соотношение между усилием волочения Рв и силой трения FTP откуда F,p P.f(i.l-. (°) (9) Таким образом, зная усилие волочения, необходимое для волочения проволоки, используя соотношение (9), можно определять силу трения и задать ее при испытании роликового элемента из испытуемого материала с помощью нажимного винта 7 тормозной планки 6 и груза 9 натяжного ролика 8, Кроме того, для правильного воспроизведения условий испытаний необходимо соблюдать следующие соотношения: Мкр Мтр, где Мкр крутящий момент на валу 2. Если это соотношение не соблюдается, то элементЧ не вращается вместе с валом 2, т.е. испытания прекращаются: FTP + Q РВ. Если данное соотношение выполняется, то проволока не движется, что не соответствует условиям работы тяговых конусов при волочении и приводит к быстрому износу и обрыву проволоки, а следовательно, к остановке испытаний. Изменяя величину натяжения нисходящей ветви проволоки Q с помощью груза qможно регулировать проскальзывание проволоки относительно испытуемого роликового элемента 1. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и позволяет с высокой достоверностью быстро и с минимальными затратами проводить испытания на износ различных материалов и покрытий для тяговых деталей волочильных машин и исключить длительные дорогостоящие натурные испытания деталей волочильных машин. Устройство опробовано для подбора износостойких покрытий на тяговые конуса с применением тяговых конусов с подобранными покрытиями на волочильных машинах при производстве проволоки из медных и никелевых сплавов. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Устройство для испытания материалов на износ, содержащее плиту, установленные на ней держатель цилиндрического образца и охватывающий его бесконечный гибкий элемент, узел их нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью приближения условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки, оно снабжено шарнирно закрепленным на плите двуплечим рычагом, натяжным роликом, установленным на одном из плеч рычага с возможностью взаимодейстеия с бесконечным гибким элементом, тормозным барабаном, установленным на плите с возможностью вращения и охваченным бесконечным гибким элементом, и закрепленной на плите и взаимодействующей с

внешней поверхностью барабана тормозной планкой, привод относительного перемещения выполнен в виде двигателя, вал

которого предназначен для размещения на нём цилиндрического образца, а бесконечный гибкий элемент - в виде проволоки.

Изобретение относится к испытанию материалов на износ. Целью изобретения является приближение условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки. В ходе испытания гибкий элемент 9 охватывает образец 1 и тормозной барабан 5. Натяжной ролик 8 создает натяжение восходящей ветви гибкого элемента 9, а возникающая сила трения между элементом 9 и образцом 1 вызывает проскальзывание между ними. В ходе испытания регистрируют параметры трения. 2 ил.•^^Ё

Фиг. 2