Устройство для испытания смазочных материалов на трение Советский патент 1992 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к исследованиям физических свойств веществ и может быть использовано при подборе материалов для узлов трения,

Известно устройство для испытания материалов на трение, содержащее основание, установленные на нем опоры, валы для размещения и вращения образцов, узел на- гружения последних и измеритель силы тре- ния, Устройство снабжено упругими пластинами параллельными осям валов и соединяющими опору с основанием, втулкой, гибким элементом, соединяющим узел нагружения с опорой, сосудом, установленным в последнем поплавком и источниками магнитного и электрического поля. Архимедова сила, действующая на поплавок компенсирует вес опоры.

Известна четырехшариковая машина для оценки антиистирательныхсвойств смазочных масел, содержащая шпиндель с оправкой, в которой зажат верхний шарик, чашку с тремя шариками и испытуемым маслом, систему создания осевых нагрузок на шарики.

В данной машине осевая нагрузка создается сложным гидравлическим нагружающим устройством, выполненным в виде гидравлического цилиндра, задающего механизма и механизма автоматической подкачки масла.

Оба указанные средства не позволяют испытывать агрессивные и легколетучие жидкости для определения их антифрикционных свойств.

Цель изобретения - расширение номенклатуры испытуемых материалов путем испытания не только смазочных, но также агрессивных и легколетучих жидкостей.

Предлагаемое устройство для герметизации объема, содержащего испытуемый материал, снабжено двумя соосно установленными один в другой стаканами, внешний из которых предназначен Для размещения в его полости жидкости, плотность которой выше, плотности воды, закрепленной на внешнем стакане крышкой с центральным отверстием под; шпиндель, установленным в отверстии крышки уплотнением шпинделя, втулка с шарами установлена между центром плавучести стакана и его дном, а цилиндр и втулка с шарами установлены в полости внутреннего стакана. Параллельно оси шпинделя на основании закреплена направляющая с установленным на ней с возможностью перемещения сосудом для жидкости.

Внешний стакан соединен с сосудом для жидкости при помощи подводящего и отводящего гибких трубопроводов, с установленным в подводящем трубопроводе на входе в стакан нагревателем жидкости.

В отличие от прототипа в предложенной конструкции имеются два стакана, внешний

из которых предназначен для жидкости, крышка с центральным отврестием под шпиндель и уплотнением шпинделя, направляющая, параллельная оси шпинделя, сосуд, сообщенный с внешним стаканом с

0 помощью двух гибких трубопроводов, нагреватель жидкости, привод перемещения сосуда вдоль направляющей, причем втулка с шарами установлена между центром плавучести стакана и его дном, а цилиндр и

5 втулка с шарами установлены в полости внутреннего стакана.

На чертеже изображено устройство для испытания смазочных материалов на трение, общий вид.

0 Устройство содержит основание А, установлен ый на нем с возможностью вращения от двигателя 3 шпиндель 1, в котором зажат верхний шарик 2, два соосно установленных один в другой стакана 6 и 7. В полости внут5 реннего стакана б установлены втулка 4 с тремя шарами и охватывающий втулку цилиндр 5 для заполнения испытуемым смазочным материалом. Внутренний стакан 6 образует зазор в 3-5 мм с внешним стака0 ном 7 под дном и по цилиндрической части. Внешний стакан 7 имеет .герметичную крышку 9 с уплотнителем фланца 11 и систему магнитно-жидкостного уплотнения вала 10, клапан 12 для сброса давления (не

5 показан), устройство 8 для регистрации момента трения. Внешний стакан 7 предназначен для размещения -в его полости жидкости, плотность которой выше плотности воды.

0 На направляющей 18, закрепленной на основании Б параллельно оси шпинделя 1 расположен сосуд 15 для жидкости с возможностью перемещения вдоль направляющей. Привод перемещения сосуда 15

5 состоит из хомутика 17, закрепленного на направляющей и винтовой передачи 19. Сосуд 15 сообщен с полостью внешнего стакана 7 с помощью подводящего 14 и отводящего 13 гибких трубопроводов. В

0 подводящем трубопроводе на входе в стакан 7 установлен нагреватель 16 жидкости. Трубопроводы 13 и 14 служат для регулирования нагрузки на шпиндель 1 и шарики с втулкой 4 путем изменения уровня жидко5 сти в стакане 7, т.е. величины выталкивающей силы, действующей на стакан б, а также для уравнивания температурного поля во внешнем стакане 7.

Для измерения температуры в зоне испытаний применяется термопара (не показана). Устройство 8 для измерения усилия трения представляет собой систему упругих элементов с тензодатчиками.

Устройство для испытания материалов на трение работает следующим образом.

Во втулку 4 закладывается испытуемый материал. Шарик 2 приводится во вращение от электродвигателя 3. При вращении шпинделя с верхним шариком три нижних шарика вместе с внутренним стаканом б силой трения увлекаются в направлении вращения. Трение в узле измеряется по углу поворота стакана от начального положения. Угол поворота стакана ограничивается возможностью деформации упругих элементов с тензодатчиками. .

Нагрузка на шпиндель и шарики создается выталкивающей силой, пропорциональной, весу жидкости, вытесняемой стаканом. Например, Архимедова сила при диаметре внутреннего стакана D 9 см. глубине погружения Н 10 см и плотности- фторхлоруглеродной жидкости 4Ф р 1,97 г/см3 вычисляется по формуле Р Яг2Нр 3,14х4,52х 10 х 1.97 1,25 кг. При весе стакана с втулкой и шариками, равном 250 г, осевая нагрузка на шарики равна 1 кг.

Величина нагрузки регулируется: уровнем жидкости в зазоре между внутренним стаканом 6 и внешним стаканом 7, который измеряется по шкале 21; выбором плотности жидкости; увеличением объема плавающего стакана.

Перемещением сосуда вверх и вниз по направляющей изменяется уровень жидкости в стакане 7, а следовательно, нагрузка на шпиндель и шарики, которая фиксируется устройством 21, представляющим собой шкалу, градуированную по величине нагрузки. Положение сосуда 15 изменяется вращением винта 19 при помощи маховичка 20. Уровень жидкости устанавливается соответствующим необходимой нагрузке. Велиина нагрузки рассчитывается по звестному диаметру стакана, его глубине погружения в жидкость и плотности жидкоти при заданной температуре испытаний. По результатам расчета составляется калибровочная таблица для установки нагрузки.

Для обеспечения устойчивости стакана тулка с шарами устанавливается между Ценром плавучести стакана и его дном при люом выбранном уровне жидкости в зазоре.

Предлагаемая конструкция обеспечиват: герметизацию системы и возможность спытывать легколетучие и агрессивные идкости, что достигается за счет использоания жидкостного затвора, образуемого

системой сообщающихся сосудов, что сводит количество подвижных герметизируемых узлов лишь к одному отверстию для вала привода в крышке: плавное регулиро- 5 вание нагрузки на шпиндель и шарики и простую выставку заданного уровня, в диапазоне от 0 до максимума; повышение точности термостатирования за счет смывания подогреваемой жидкостью шпинделя и ша0 риков; достижение осреднения измеряемой величины трения за счет демпфирования колебаний жидкостью, а также снижения трения в подвесе чувствительной системы за счет -малой величины жидкостного трения

5 при малых поворотах внутреннего стакана в жидкости.

За счет объединения узлов подвеса шпинделя и шариков, систем нагрузки и термостатирования в одной системе, реали0 зуемой жидким телом, достигается упрощение конструкции и снижение габаритов. Формула изобретения Устройство для испытания смазочных материалов на трение, содержащее основа5 ние, установленный на нем с возможностью вращения шпиндель, размещенный на шпинделе шар, втулку, размещенные в ней три дополнительных шара, взаимодействующих с основным шаром, охватывающий

0 втулку цилиндр, предназначенный для заполнения испытуемым смазочным материалом, узел измерения силы трения в контакте шаров и привод вращения шпинделя, отличающееся тем, что, с целью расширения

5 номенклатуры испытуемых материалов путем испытания не только смазочных, но также агрессивных и легколетучих жидкостей, оно снабжено двумя соосно установленными один в другом стаканами, внешний из

0 которых предназначен для размещения в его полости жидкости, плотность которой выше плотности воды, закрепленной на внешнем стакане.крышкой с центральным отврестием под шпиндель, установленным

5 в отверстии крышки уплотнением шпинделя, закрепленной на основании параллельно оси шпинделя направляющей, установленным на нэправляющейс возможностью перемещения вдоль нее сосудом,

0 сообщенным с полостью внешнего стакана с помощью подводящего и отводящего трубопроводов, установленным в подводящем трубопроводе на входе в стакан нагревателем жидкости и установленным на основа5 нии приводом перемещения сосуда вдоль

направляющей, втулка с шарами установле- на центром плавучести стакана и его

дном, а цилиндр и втулка установлены в

полости внутреннего стакана.

Изобретение относится к испытаниям материалов на трение. Цель изобретения 21 Y.1 го расширение номенклатуры испытуемых материалов путем испытания не только сма-: зочных, но также агрессивных и легколетучих жидкостей. Во внутренний стакан 6 устанавливают втулку 4 с тремя шарами. Во втулку 4 закладывают испытуемый материал. Стакан 7 заполняют жидко - стыо с плотностью, превосходящей плотность воды, и устанавливают в нем стакан 6. Перемещая сосуд 15.no направляющим 18, создают сжимающую нагрузку в контакте шаров. С помощью привода 3 приводят во вращение верхний шар 2. В ходе испытания регистрируют контактные параметры, силу трения и износ. 1 ил. J О 00 ю Сл)