Способ определения коэффициента трения эластичного материала Советский патент 1992 года по МПК G01N19/02 

(61) 1682893 (21)4784184/28 (22) 1901 90 (46)230792. Бюл №27

(71)Завод-втуз при Норильском горно-металлургическом комбинате им А П Завеня- гина

(72)В В Пахолко и Н М Молчанова (56) Авторское свидетельство СССР Мг 1322127, кл. С 01 N 19/02,1985

Авторское свидетельство СССР № 1682893,кл G 01 N 19/02,1989. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ЭЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к исследованию механических характеритик эластичных материалов, например, сальниковых уплотнений и может быть использовано в машиностроении и других областях механики. Целью изобретения является повышение информативности путем определения,

П25 .2S

наряд напра ружно вом д матери ют меж втулку направ жения эласти усилия давлен трения х Ргср ренний пальца тэрый лярно е в окру f0K 2N 5 ил

/

А.ф

наряду с коэффициентом трения в осевом направлении, коэффициента трения в окружном направлении при переменном боковом давлении по высоте эластичного материала. Эластичный материал 3 помещают между втулкой 1 и пальцем 2, фиксируют втулку 1 и палец 2 от перемещения в осевом направлении Прикладывают узлом нагру- жения осевое усилие к одному из торцов эластичного материала 3 Измеряют осевые усилия Ро, Р, высоту Н и среднее радиальное давление Ргср Определяют коэффициент f трения из соотношения f (Р0 - Р)/ л(6 - dn) x х Ргср Н, где d, dn - соответственно внутренний диаметр втулки и внешний диаметр пальца Затем дополнительно рычагом, ко- тэрый закрепляют на пальце перпендику лярно его оси, создают на пальце усилие N в окружном направлении из соотношения f0K 2N /jrdn2 Prcp H, где I-длина рычага. 5 ил

сл

.экгЛ

. Изобретение относится к исследованию механических характеристик эластичных материалов, например сальников, может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях механики и является усовершенствованием способа по авт. св. № 1682893.

Известен способ определения коэффициента трения эластичного материала, включающий размещение исследуемого материала в зафиксированную от осевого перемещения цилиндрическую обойму в виде втулки с фальерой на одном торце, продав- ливание материала через фальеру с помощью пуансона и измерение усилия продавливания, по которому судят о коэффициенте трения, который определяют по формуле

где d, dn - соответственно внутренний диаметр втулки и внешний диаметр пальца.

Однако известный способ недостаточно информативен, так как не позволяет опре5 делять коэффициент трения в окружном направлении.

Цель изобретения - повышение информативности способа.

Поставленная цель достигается тем. что

10 согласно предлагаемому способу определения коэффициента трения эластичного материала дополнительно применяют рычаг, который закрепляют на пальце перпендикулярно его оси, создают на пальце крутящий

15 момент, прилагая к рычагу усилие N в окружном направлении и определяют коэффициент трения в окружном направлении эластичного материала по соотношению

dS

InP(S)

20

где S - площадь рабочего торца пуансона;

Зт - площадь поверхности трения;

P(S) - усилие продавливания материала.

Однако этот способ обладает недостаточной информативностью, так как не позволяет определить боковое давление по всей длине эластичного материала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения коэффициента трения эластичного материала, заключающийся в том, что эластичный материал помещают в цилиндрическую втулку, фиксируют ее от nepet ещений в осевом направлении, прикладывают к одному из двух торцов эластичного материала осевую силу Ро и измеряют ее величину, по которой судят о коэффициенте трения эластичного материала, причем перед помещением материала во втулку, в последнюю дополнительно помещают палец, а между пальцем и внутренней поверхностью втулки размещают эластичный материал, фиксируют оба торца эластичного материала жестко соединенных между пальцеми внутренней поверхностью втулки размещают эластичный материал, фиксируют оба торца эластичного материала жестко соединенными между собой элементами, измеряют осевую силу Р на другом торце эластичного материала, его высоту Н и среднее радиальное давление Ргср по распределению радиальных деформаций по высоте Н эластичного материала, а коэффициент трения f определяют по соотношению

Е°гЛ

jr(ti -dn)

f -

Н

f0K

2NI

я d Н

где I - длина рычага.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, в разрезе; на фиг 2 - палец общий вид; на фиг 3 - схема нагрузок, действующих на набивку на фиг 4 - элемент втулки с равнодействующими силами и моментами с учетом сил трения в осевом

направлении; на фиг. 5 - графики распределения бокового давления по длине набивки для различных осевых давлений.

Устройство для реализации способа содержит втуклу 1 и палец 2, соосно установленный в ней Зазор между втулкой 1 и пальцем 2 заполнен эластичным материалом 3, верхний торец которого предназна- чё.н для .взаимодействия с нажимным элементом (грундбуксой) 4, а нижний конец

- для взаимодействия с грундбуксой 5. В пальце 2 центрально выполнен паз 6, в который заведен по скользаящей посадке рычаг 7, имеющий любое геометрическое сечение, кроме круглого Другой конец рычага 7 свободно пропущен через отвертие в боковой поверхности грундбуксы 4 с воз- модностью его поворота в окружном направлении и связан с гидравлическим домкратом 9. Гидравлический домкрат 9 и,

соединенный с ним антономный насос (не показан), установлены жестко на плите 10

В нижней части пальца 2 выполнено сквозное отверстие 11 в виде окна. Втулка 1, палец 2, грундбуксэ 5, опорная втулка 12

соедингены стержнем 13, который удерживает втулку 1 от осевых перемещений Отверстие 11 в пальце 2 и отверстие 14 грундбуксы 5 имеют большие размеры чем диаметр стержня 13, что обеспечивает свободное перемещение грундбуксы 5 и пальца 2 в осевом направлении.

Между пальцем 2 и грундбуксой 5 центрально установлен шарик 15, который позволяет пальцу 2 свободно перемещаться в окружном направлении в пределах отверстия 11. На грундбуксу 4 установлена крышка 16 с вмонтированным шариком 17, для передачи сосредоточенного усилия в осевом направлении.

Предлагаемую конструкцию устанавливают на опору в виде втулки 12, жестко смонтированной на плите 18, имеющей отверстие 19, через которое проходит ин дика тор 20 часового типа динамометра 21, зафиксированного на плите 18 кольцом 22 внутри опорной втулки 12. Через четыре отверстия в плите 18 пропущены шпильки 23, служащие опорами всей установки. Нижней плитой 18 и верхней плитой 24 и шпильками 23 образован жесткий остов устройства, К верхней плите 24 прикреплен гидравлический домкрат 2.5. Плунжер 26 домкрата 25 опирается через шарик 17 на крышку 16 устройства. По высоте втулки 1 через равные промежутки попарно противоположно установлены измерители 27 малых перемещений.

Способ реализуют следующим образом..

Эластичный материал 3 помещают меж- ду втулкой 1 и пальцем 2, фиксируют втулку 1 и палец 2 от перемещений в осевом направлении, прикладывают домкратом 25 осевое усилие к верхнему торцу эластичного материала 3, создают осевое усилие Р0 домкратом 25, фиксируемое манометром (не показан), и фиксируют осевое усилие Р (набивки 3) индикатором 20 динамометра 21. Измеряют высоту Н эластичного материала 3. Фиксируют радиальные перемещения а) втулки 1, вызванные давлением на нее набивки 3 по ее рабочей высоте, индикаторами 27 и рассчитывают по ним среднее радиальное давление Ргср, а

статический коэффициент трения f в осевом направлении определяют из соотношения

f

Ро-Р

jr(d.-dn) -Pfp Н

где d, dn - соответственно внутренний диаметр втулки и внешний диаметр пальца.

После этого помощью рычага 7, кото- , рый закрепляют на пальце 2 перпендикулярно его оси, создают на пальце 2 крутящий момент, прилагая к рычагу 7 усилие Г4 в окружном направлении, и on редел я- ют коэффициент трения fo эластичного материала в окружном направлении из со- отношения- - -г

Ш

20

; . -Н

где I - длина рычага.

; Формула изобретения

Способ определения коэффициента трения эластичного материала по авт. св. № 1682893,от ли ч а ющи йся тем. что, с целью повышения информативности путем определения наряду с коэффициентом тре- ния BV осевом направлений коэффициента трения в окружном направлении при переменном боковом давлении по высоте зла- стичного материала используют рычаг, который закрепляют на пальце перпендикулярно его оси, создают на пальце крутящий момент путем приложения к рычагу усилия N в окружном направлении и определяют коэффициент foK трения эластичного, материала в окружном направлении из соотношения ;...

,2 -N -1

foit

я.-dff-Pf 1 -H где I - длина рычага.

Фиг.2

Фиг.З

Q + dQ

при Ро, л-Г

ffeoo

во

W

5250

20

15 30 45 60 75 90 Ю5 Х,ММ

Фиг.5

X

У

7

-г

QbSO