Машина трения Советский патент 1992 года по МПК G01N3/56 

Фиг-f

Изобретение относится к испытательной технике в машиностроении и может (игь использовано для изучения триботех- нических характеристик антифрикционных и фрикционных материалов, работающих в условиях приработки.

Известно устройство, содержащее корпус, держатели образца и контртела, узел

нагружения, привод, снабжение инертносое- диненной с держателями образца направляющей, которая также связана с узлом нагружения.

Известна машина трения для испытания материалов на износ, содержащая корпус, держатель образцов, контртело с держателем, привод и механизм его управления.

Известна также машина трения, содержащая корпус с расположенным в нем приводом, контробразец, выполненный в виде плоского диска с. возможностью вращения вокруг своей оси и закрепленного на валу, механизм нагружения, оборудованный измерителем момента трения, и держатель образцов,

Наиболее близка к предлагаемой машина трения, содержащая основание, установленный на ней держатель пальчикового образца, узел нагружения, дисковый контробразец, торец которого предназначен для взаимодействия с пальчиковым образцом, привод вращения дискового контробразца и измеритель сил трения.

Недостаток известной машины обусловлен невозможностью изменения скорости скольжения за один цикл вращения контробрэзца,что затрудняет изучение три- ботехнических характеристик пары трения в процессе приработки и снижает точность полученных результатов измерений. Кроме того, на известной машине трения невозможно реализовать непрерывное изменение направления скольжения диска относительно образца.

Цель изобретения - повышение точности определения триботехнических параметров, отвечающих процессу приработки пары трения.

Поставленная цель достигается тем, что машина трения, содержащая основание, установленный на ней держатель пальчикового образца, узел нагружения, дисковый контробрэзец, торец которого предназначен для взаимодействия с пальчиковым образцом, привод вращения дискового контробразца и измеритель сил трения, снабжена дополнительным приводом вращения, ось выходного вала которого парал лельна оси выходного вала основного привода вращения, связанным с дополнительным приводом диском с кольцевой ступенью на боковой поверхности, установлен- ным с возможностью перемещения и фиксации в осевом и радиальном направлениях относительно выходного вала дополнительного привода вращения, направляющей, установленной с возможностью поворота относительно основания в плоскости, проходящей через оси выходных

0 валов основного и дополнительного приводов вращения, размещенной в направляющей и подпружиненной вдопь нее обоймой, связанным с ней подшипником, боковая поверхность которого предназначена для взэ5 имодействия со ступенью диска, а узел нагружения связан с диском.

Снабжение устройства дополнительным приводом вращения, ось выходного вала которого параллельна оси выходного

0 вала основного привода, связанным с дополнительным приводом диском с кольцевой ступенью на боковой поверхности, установленным с возможностью перемещения и фиксации в осевом и радиальном на5 правлениях относительно выходного вала дополнительного привода вращения позволяет использовать практически всю поверхность контробразца.

Это дает возможность продлить про0 цесс приработки, так как дорожка трения проходит по новой, ранее не входящей во фрикционный контакт, рабочей поверхности контробразца. Это обеспечивает повышениеточностиизмерения

5 триоотехнических параметров пары трения в условиях приработки.

Применение направляющей, установленной с возможностью поворота относительно основания в плоскости, проходящей

0 через оси выходных валов основного и дополнительного приводов вращения, размещенной в направляющей и подпружиненной вдоль нее обоймы позволяет обеспечить компенсацию весовой и из5 мерение фрикционной составляющих нагрузки на образец, упростить технологию замены испытательного образца. повысить точность системы измерения усилия трения. В результаге повышается точность опреде0 ления коэффициента трения.

Связь направляющей обоймы с подшипником, боковая поверхность которого предназначена для взаимодействия со ступенью диска, а узла нагружения с диском

5 позволяет, кроме контактного нагружения образца, обеспечить его радиальное смещение относительно контробразца. Это создает возможность реализации не только циклически изменяющегося абсолютного значения скороститронпя. но и циклически

изменяющегося направления скольжения относительно координат, связанных с образцом.

Применение предлагаемой машины трения позволяет увеличить во времени процесс приработки пары трения, что обеспечивает получение более точных данных о кинетике протекания этого процесса.

На фиг. 1 изображена машина трения, разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - кинематическая схема функциональной части машины.

Машина трения содержит корпус 1, контробразец 2, выполненный в виде диска на валу Зс приводом вращения (не показан). и оборудовано механизмом нагружения, состоящим из пружины 4 нагружения, дополнительного диска 5 и пружины б возврата, которые размещены на валу 7. Измеритель 8 силы трения выполнен в виде консольных балок с тензодатчиками. Держатель 9 образца размещен в направляющих 10 посредством обоймы 11. Дополнительный диск 5 имеет по периметру ступень, образованную взаимно перпендикулярными по- верхностями 12 и 13. Дополнительный диск 5 своей ступенью контактирует с подшипником 14, связанным с обоймой 11. Обойма 11 держателя 9 образца оборудована пружиной 15 положения образца 16. для закреп- ления которого держатель 9 снабжен фиксатором 17. Дополнительный диск 5 зафиксирован на валу 7 зажимом, состоящим из гайки. 18 и втулки 19. Пружина 6 возврата предназначена для уравновешивания масс деталей 4, 5 и 19. Вал 7 связан с дополнительным приводом вращения (не показан). Нагружение образца 16 осуществляется путем затяжки гайки 20, контактирующей с пружиной 4 через стакан 21.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец 16 закрепляют в держателе 9 с помощью фиксатора 17. Освободив гайку 18, выставляют необходимый эксцентриситет дополнительного диска 5. После этого гайку 18 затягивают. Далее приводят в движение валы 3 и 7. Прижим к поверхностям 12 и 13 ступени дополнительного диска 5 подшипника 14 осуществляет- ся при помощи пружины 15 положения. При равной или кратной скорости вращения дополнительного диска 5 и контробразца 2 образец 16 скользит по заданной постоянной траектории на поверхности контроб- раэца. Когда не выдерживается кратность скоростей вращения дополнительного диска 5 и контробразца 2, скольжение образца происходит по траектории, при которой дорожки трения не накладываются друг на

друга, что позволяет использовать всю рабочую поверхность контробразца 2 для приработки.

Усилие, передаваемое дополнительным диском 5, воспринимается непосредственно обоймой 11, находящейся в направляющих 10. При таком выполнении силоизмерительногоузла. возникающее поперечное усилие в результате взаимодействия обоймы 11с дополнительным диском 5 непосредственно воспринимается направляющими 10, минуя упругие элементы.

Скорость скольжения (V) образца 16 от- носит ёльно контробразца 2 состоит из двух компонентов: скорости возвратно-поступательного движения (Vr) образца и скорости касательного скольжения (Ve), определяемых по известной методике с использованием обозначений согласно фиг. 4, где RL RZ - соответственно, радиусы контробразца 2 и дополнительного диска 5; 01, 02 - соответственно центры вращения контробразца 2 и дополнительного диска 5; ш .0)2 -соответственно угловые скорости вращения контробразца 2 и дополнительного диска 5; Н - расстояние между осями вращения дисков (между осями валов 3 и 7); L - оасстояние от точки контакта подшипника 14 с дополнительным диском 5 до середины площади контакта образца 16 с контробразцом 2 в плоскости, перпендикулярной осям вращения дисков; г- расстояние от середины площади контакта образца 16с контробразцом 2 до оси вращения последнего, которое принимают за текущую координату местоположения образца на контробразце; р (t) - текущее значение угла поворота дополнительного диска от определенного начального положения.

Скорость возвратно-поступательного движения определяют из соотношения

Vr -gP ( e-sin (Oi t + R2 sln2uЈt

2 Vi 2

R5

SirT 0)2 t

).

0)

Окружную скорость скольжения образца 16 относительно контробразца 2 определяют из соотношения Vc 0)1 r(t) 1(Н - е cos У2 - Ra

uJ2t-L),(2)

R2

где е - эксцентриситет установки дополнительного диска 5.

Полная скорость скольжения образца относительно контртела

V + Ve.(3)

Максимальная и минимальная скорости за один оборот дополнительного диска

(H + e-R2-L); Умим - ftH (H - e - R2 - L). (4)

По приведенным соотношениям определяют скорость скольжения и закон ее изменения в зависимости от геометрических размеров дополнительного диска 5, эксцентриситета его установки, скоростей вращения со и ftfc . Сопоставляя соответствующие им измерения параметров трения, изучать кинетику процесса приработки пары трения и физические явления, происходящие в зоне трения в этих условиях работы, с более высокой точностью.

Формулаизобретения Машина трения, содержащая основание, установленный на нем держатель паль- чикового образца, узел нагружения, дисковый контробразец, торец которого предназначен для взаимодействия с пальчиковым образцом, привод вращения дискового контробраэца и измеритель сил

трения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, она снабжена дополнительным приводом вращения, ось выходного вала которого параллельна оси

выходного вала основного привода вращения, связанным с дополнительным приводом диском с кольцевой ступенью .на боковой поверхности, установленным с возможностью перемещения и фиксации в осевом и радиальном направлениях относительно выходного вала дополнительного привода вращения, направляющей, установленной с возможностью поворота относительно основания в плоскости, проходящей через оси выходных валов основного и дополнительного приводов вращения, размещенной в направляющей и подпружиненной вдоль нее обоймой и связанным с ней подшипником, боковая поверхность которого предназначена для взаимодействия со ступенью диска, а узел нагружения связан с диском.

Изобретение относится к испытательной технике в машиностроении и может быть использовано для изучения триботех- нических характеристик антифрикционных и фрикционных материалов, работающих в условиях приработки. Цель изобретения - повышение точности определения трибо- технических параметров, отвечающих процессу приработки пары трения. Выполнение машины обеспечивает возможность радиального смещения образца 16 относительно дискового контробразца 2 в процессе испытания за счет использования дополнительного диска 5. размещенного на валу 7 эксцентрично и своей ступенькой взаимодействующего с держателем 9 образца 16 через подшипник 14 качения. 4 ил. L

ВидА

Фиг. 2

ВидЬ

Н ff

ю

PU2.3

9/62

Pt/2. 4