Машина трения Советский патент 1992 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а именно к машинам для изучения процессов трения, износа и смазки твердых тел, в частности при избирательном переносе и металлоллакировании.

Известна машина трения АЕ - 5, в которой исследуются три пальчиковых образца, заключенных в кольцо. Прижатие их к эталонному диску осуществляется рычажной системой через шайбу. Диск соединен с валом и расположен в чаше, служащей для сбора смазки. Имеется возможность изменять температуру диска.

Известна машина трения, в которой исследуемый образец в виде вкладыша прижимается к вращающемуся кольцу с силой, изменяющейся по заданной программе специальной системой.

Известна машина трения МПИ - 1 для исследования истирания пластмасс при их трении по свежему следу. Исследуемый образец прижимается к барабану с истирающей поверхностью. Схема контакта - торец цилиндра - периферия цилиндрического барабана. Трение по свежему следу обеспечивается перемещением каретки с образцом вдоль образующей барабана. Предусмотрено ступенчатое изменение нагрузки и искусственное терморегулирование.

Наиболее близкой к предлагаемой являetcя машина трения Х4 - Б для испытания на изнашивание материалов при схеме контакта пальчиковый образец - торец диска. Абразивная шкурка закрепляется на торце вращающегося диска, пальчиковый образец прижимается к поверхности диска кругом, Механизм радиального перемещения образца позволяет производить испытания по одному следу либо по свежей поверхности при радиальном перемещении образца.

Известные машины трения имеют недостаток, выражающийся в том, что они не обеспечивают испытаний при реверсивном характере трения, при реверсивном вращении образца и одновременном его перемещении а также не обеспечивают изменения нагрузки по 3ajgiaHHOMy закону, т.е. не обеспечивают условий испытания, осуществляющих режим избирательного переноса или металлоплакирования, наблюдающийся в реальных узлах трения.

Целью изобретения является приближение условий эксплуатации к реальным условиям работы узлов трения двигателей внутреннего сгорания.

Машина трения снабжена двумя зубчатыми сегментами, жестко закрепленными соответственно на внутренней поверхности стакана и на его дне соосно со стаканом и

предназначенными для периодического взаимодействия с держателем образца, жестко закрепленным, на открытом торце стакана кулачком, дополнительным стаканом,

ось которого расположена параллельно оси основного стакана, а дно шарнирно связано с одним концом рычага узла нагружения, предназначенным для взаимодействия с кулачком роликом и шарнирно связанной с

0 ним вилкой, ножка которой связана с помощью упругого элемента с другим концом рычага узла нагружения, а держатель образца выполнен в виде шестерни, шарнирно установленной во внутренней полости дополнительного стакана.

В предлагаемой машине испытуемый образец может осуществлять движение вращения поочередно в пpotивoпoлoжныe стороны и одновременное перемещение к

0 центру диска и обратно при изменении нагрузки по заданному закону. Образец может быть закреплен в шестерне эксцентрично, шестерня закреплена на одном конце рычага, на втором конце которого имеется нагружающее пружинно-винтовое устройство, разность радиусов делительных окружностей зубчатых сегментов равна делительному диаметру шестерни, что позволяет ей при вращении контртела входить в зацепление

0 с зубьями наружного и внутреннего сегментов, кулачки размещены на буртах контртела.

На фиг.1 показана машина трения, общий вид; на фиг.2 - сечение А - А на фиг. 1;

5 на фиг.З - вид Б на фиг. 1 j на фиг.4 - эксцентричное крепление испытуемого образца; нафиг.5-видВ на фиг.1.

Машина трения состоит из привода, включающего электродвигатель 1 и коническую шестерню 2, входящую э зацепление с коническим колесом 3, закрепленным на валу 4, на котором смонтирован диск Б с буртами и зубчатые сегменты 6 {фиг.1 и 2). На внутренней стороне бурта диска 5 закреплены зубчатые сегменты 7. Место их крепления выбирается так, что сектор их крепления не попадает в сектор крепления зубчатых сегментов 6. К диску 5 крепится контртело 8. К верхней части бурта в диаметрально противоположной стороне к зубчатому сегменту крепится кулачок 9, с которым контактирует ролик 10 рычага 11 механизма нагружения (фиг.З).

Ролик 10 смонтирован на втулке 12, в

5 которую свободно входит гильза 13, закрепленная на рычаге 11 механизма нагружения. В гильзу ТЗ помещена тарированная пружина 14 сжатия, поджатая штоком 15 ввинченным а рычаг 11. Hia втором конце рычага 11 шарнирно закреплена втулка 16, в которой

на подшипниках смонтирована шестерня 17, в отверстии ступицы которой крепится испытуемый образец 18. Рычаг 11 закреплен шарнирно на корпусе 19, в этом же корпусе на подшипниках смонтирован вал 4 и остальные детали узлы машины трения (фиг.4). Для измерения величины коэффициента трения на рычаге 11 нагружения наклеены тензодатчики, а на держателе 20 рычага нагружения установлены ограничители деформации рычага (фиг.5).

Машина трения работает следующим образом.

Испытуемый образец 18 закрепляется в ступице шестерни, 17, включается электродвигатель 1 и винтовым потоком 15 с помощью тарированной пружины 14 устанавливается усилие прижима испытуемого образца 18 к.контртелу 8. При вращении диска 5 сегмент 7 входит в зацепление с шестерней 17 и поворачивает испытуемый образ.ец 18 вокруг своей оси на некоторый угол. При дальнейшем вращении диска 5 в зацепление с шестерней 17 входит зубчатый-сегмент 6 и испытуемый образец 18 проворачивается в противоположную сторону (фиг.2). Таким образом, происходит вращение контртела (диска) 8 относительно неподвижного образца 18 в противоположные стороны. Если образец 18 закреплен в ступице шестерни 17 эксцентрично ее оси, то одновременно происходит перемещение образца к центру диска 8 и обратно по дуге, радиус которой равен эксцентриситету. Усилие прижима образца 18 к контртелу 8 меняется по закону, задаваемому профилем кулачка 9, который закреплен на бурте дис ка 5. При набегании ролика 10 на кулачок 9 пружина 14 сжимается, увеличивая при этом усилие прижима образца 18 к контртелу 8. Это увеличение усилия прижима задается профилем и месторасположением кулачка 9 на бурте диска 5.

На предлагаемой машине может быть Закреплен один или несколько сегментов 7 с внутренними зубьями vi один или несколько сегментов 6 с наружными зубьями. Размещены сегменты 6 и 7 в секторах диска 5, которые не перекрываются, т.е. смещены один относительно другого. Тензодатчики, наклеенные на рычаге 11, электрически соединены с осциллографом или самописцем (не показаны) и произведена их тарировка.

На предлагаемой машине можно вести испытания по схеме торец диска - палец при постоянной или переменной нагрузках и следующих условиях: неподвижный палец

- вращающийся диск; периодически поворачивающийся в противоположных направлениях палец - вращающийся диск; периодически поворачивающийся в противоположных направлениях и одновременно перемещающийся палец - вращающийся диск.

Испытание материалов на машине трения позволяет существенно повысить достоверность результатов при сложных движениях контактирующих деталей и переменных нагрузках, получить достоверные данные для процессов избирательного переноса и металлоплакирования. Предлагаемая машина может быть использована при испытании деталей роликоподшипников, кулачков и толкателей клапанов двигателей внутреннего сгорания, плунжерных пар насосов, а также при исследовании обработки материалов абразивными инструментами. В последнем случае можно найти зависимость шероховатости поверхности, времени и величины съема металла от указанных факторов, а именно от углов поворота образца, изменения усилия прижима, траектории его перемещения относительно абразивного инструмента.

Формула изобретения Машина трения, содержащая корпус, установленный в нем держатель контробразца, выполненный в виде стакана, дно которого предназначено для крепления контробразца, привод его вращения, держатель образца и связанный с ним рычажный узел нагружения, отличающаяся тем, что, с целью приближения ус{)овий эксплуатации к реальным условиям работы узлов трения двигателей внутреннего сгорания, она снабжена двумя зубчатыми сегментами, жестко закрепленными соответственно на внутренней поверхности стакана и на его дне соосно со стаканом и предназначенными для периодического взаимодействия с держателем образца, жестко закрепленным на открытом торце стакана кулачком, дополнительным стаканом, ось которого расположена параллельно оси основного стакана, а дно шарнира связано с одним концом рычага узла нагружения, предназначенным для взаимодействия с кулачком роликом и шарнирно связанной с ним вилкой, ножка которой связана с помощью упругого элемента с другим концом рычага узла нагружения, а держатель образца выполнен в виде шестерни, шарнирно установленной во внутренней полости дополнительного стакана.

ВийБ

Изобретение относится к испытательной технике. Цель - приближение условий эксплуатации к реальным условиям работы узлов трения двигателей внутреннего сгорания. Образец 18 закрепляют в ступице шестерни 17. Включают электродвигатель 1. Прижимают образец 18 к контртелу 8 пружиной 14, Усилие прижима меняется по закону, задаваемому профилем кулачка 9.Бил.15фиг. 14^ 1^сл сь>&