Стенд для трибологических исследований пары трения с коническими сопряженными поверхностями Советский патент 1992 года по МПК G01N3/56 

между образцом и контробразцом, и контрольно-измерительную аппаратуру. Машина позволяет испытывать на трение и износ пару трения с коническими поверхностями, моделирующую виток резьбы.

Известная машина обладает следующими недостатками: коэффициент взаимного перекрытия пары трения не характерен для реальных резьбовых соединений, поскольку контробразец выполнен в виде вкладыша и не охватывает образец по всему периметру. Вследствие этого создаются благоприятные условия для выноса продуктов износа и смазочного материала, что также не позволяет приблизить условия испытаний к реальным; не позволяет моделировать работу резьбового соединения с осевой нагрузкой, в то время когда большинство резьбовых соединений работает с именно осевой нагрузкой.

Известен также стенд для трибологиче- ских исследований, состоящий из корпуса, держателей образца с внутренним конусом и контробразца с наружным конусом,электропривода вращения держателя образца, узла нагружения держателя контробразца и контрольно-измерительной аппаратуры. Работа основана на имитации нагружения с помощью узла нагружения (грузов), который создает нагрузку в конической паре трения. Стенд позволяет моделировать работу резь- бы бурового замка.

Недостаток известного стенда заключается в невозможности моделирования работы резьбы бурового замка, поскольку резьба бурового замка работает в реверс- ном режиме: при ее завинчивании-развинчивании направление скольжения меняется на противоположное, известно, что реверсивность трения скольжения существенно влияет на закономерности изнашивания; осевая нагрузка в резьбе бурового замка по мере завинчивания монотонно возрастает до максимальной (рабочей), а при отвинчи- вании-монотонно уменьшается.

Цель изобретения - приближение уело- вий исследования к реальным условиям эксплуатации резьбового соединения бурового замка путем реализации в паре реверсного трения скольжения с монотонно изменяющейся осейой нагрузкой.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для трибологических исследований пары трения с коническими сопряженными поверхностями, содержащем корпус, установленные в нем держатели элементов па- ры трения соответственно с наружной к внутренней поверхностями, электропривод вращения, связанный с держателем элемента с внутренней конической поверхностью, узел нагруженмй. связанный с

держателем элемента с наружной конической поверхностью, и контрольно-измерительную аппаратуру, узел нагружения пополнен в виде винтовой пары, зинт которой жестко закреплен на держателе элемента с внутренней конической поверхностью соосно ему, траверсы, охватывающей гайку винтовой пары и жестко связанной с ней, направляющих, выполненных в виде, по крайней мере даух стержней, установленных на корпусе параллельно винту и размещенных в соответствующих отверстиях, которыз выполнены в траверсе я держателе элемента с наружной конической поверхностью, и нагрузочной пружины, размещенной между траверсой и этим держателем, которые установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим, а стенд снабжен двумя конечными выключателями, предназначенными для поочередного взаимодействия с траверсой и электрически связанными с электроприводом, который выполнен реверсивным.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в конической паре трения реализуется реверсивное тре- низ скольжения с монотонно меняющейся осевой нагрузкой. Это достигается за счет использования реверсивного электропривода, управляемого от нагрузочного узла, кинематически связанного с приводом вращения образца.

Н.з чертеже изображен стенд дня трибо- лог ческмх исследований в конической паре тренмя в разрезе.

Сгенд состоит из корпуса 1, держателя 2 элемента пары трения 3 с знугрзнней конической поверхностью и держателя 4 с эле- ментом пары трения 5 с наружной конической поверхностью, электропривода б, оснащенного редуктором, обеспечивающего вращение образца 3 с заданно. частотой, винтовой пары, состоящей 13 винта 7, жестко закрепленного на держателе элемента с внутренней конической поверхностью соосно ему, и гайки 8, направляющих 9, выполненных в виде по крайней мере двух цилиндрических стержней, установленных на корпусе 1 параллельно вк;.ту 7, На направляющих установлена тргззрса 10, охватывающая гайку 8, В траверсе 10 м держателе элемента с наружной конической поверхностью выполнены отверстия под направляющие стержни 9, обеспечивающие их возвратно-поступательное перемещение вдоль стержней. Между тразерсой 10 и держателем 4 установлена предварительно оттарированиая нагрузочная, пружина И. ,л&нжно па корпусе 1 закреплены конечные выклю isrevn 12, взаимодействующие с траверсой 10 и электрически соединенные с реверсисп ым электроприводом 6, Крепче того оснащен контрольно-из- мзрит лы 1 аппаратуре, 13,обеспечиваю- .Utv ф1/хсч |.ч основной трибологическсй ичфор зь -, взноса элементов коническо- ю грибосопрч. гчсимя, коэффициента трения, температуры в зоне трения.

достает следующим образом,

При онии электропривод 6 начи- нзяг аращгтгся держатель 2, на котором закреплен ялемент пэры трения 3 с внутрен- лгй КОНУ.-ЭГКПЙ поверхностью 1, взаимо- дз ствуюшей с наружной конической noBripxHorii ю о юмента 5.

На :еподвчжно установленных относи- :ольнокорпуса направляющих стержнях 9 установлена деожатель элемента пары тре- кия 4 и фаворе 10 Наличие как минимум двух цилиндрических направляющих стержней 9 ограничивает степень свободы держа- ТРЛГ элемента 4 и траверсы 10 только к зоззрат но-поступательному перемещению рееох-вниз направляющих 9.

Поскольку винт 7 неподвижно закреплен на держателе 2, он тоже начинает вращаться. Гайкч 7 вместе с траверсой 19 i перемсщзгься вниз, при этом усм- чие от ежи -ar-fv ой г-эгрузочной пружины 1 1 пеоедэетс . л элемента 5, и та- /им осуществляется нагружение игры пения Ь-5 с коническими сопряжен- ны v-и Ю 1 р/;нг,ст«ми При достижении мак- OI/M; nb.ioi - данной нагрузки трзвэрса 10 чсздеистзует из нижний коночный выключатель 12, г гогспы 1 электрически соединен с приводом 6. Про сходит реверсирование электродеигателч трение в пэре 3-5 меняет знак на противоположный, кроме того, тра- аерСгЭ 10 начинает двигаться вверх, разгружая пружину 11 - нагрузка в паре трения постепенно уменьшается. При минимальней звонкой t агруоке траверса 10 воздей- сть/ег на верлний конечный выключатель 12, при этом произойдет реверсирование ьлектронринооа 6, и цикп повторится.

Работа происходи т на стенде в циклическом режиме по схемо: постепенное нагру- конической пары при относительном переиещег ии ыри одействующих поверхностей - реверсирование относительного перемещение одновременно с постепенным снижением осевой нагрузки. Такой режим работы характерен для резьб буровых замков.

Кроме того, держатель 2 выполнен с ребордой, образующей внутреннюю полость, используя которую, можно обеспечить тре- ние в заданных средах: вода, буровой раствор, масло, абраоивосодержйщая суспензия.

Дня обеспечения оперативности проведения исследований стенд может доголнительно укомплектовываться контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей фиксировать параметры трения, Термопару и угольный омический датчик линейного износа размещу.пт я зле0 менте 5, а о коэффициентетрекпя в можно судить по изменению электрических параметров электропривода 6,

Испо тьзованме предложенного стенда для триоологических исследовании в копи5 ческой паре трения с циклической переменной осевой нагрузкой позволит моделировать работу резьбы бурового замка. Это позволит оптимизировать технологию изготовления резьб, выбор защитных

0 антифрикционных и износостойких покрытий с учетом реальных эксплуатационных сред.

Формула изобретения Стенд для трибологических исследова5 ний пары трения с коническими сопряженными поверхностями, содержащий корпус, установленные в нем держатели элементов пары трения соответственно с наружной и внутренней поверхностями, электропривод

0 вращения, связанный с держателем элемента с внутренней конической поверхностью, узел нагружения, связанный с держателем элемента с наружной конической поверхностью, и контрольно-измерительную аппарэ5 туру, отличающийся тем, что, с целью приближения условий исследования к реальным условиям эксплуатации резьбового соединения бурового замка путем реализации в паре реверсивного трения скольже0 ния с монотонно изменяющейся осевой нагрузкой, узел нагружения выполнен в виде винтовой пэры, винт которой жестко закреплен на держателе элемента с внутренней конической поверхностью соос5 но с ним, траверсы, охватывающей гайку винтовой пары и жестко связанной с ней, направляющих, выполненных в виде по крайней мере двух стержней, установленных на корпусе параллельно винту и разме0 щенных в соответствующих отверстиях, которые выполнены в траверсе и держа эле элемента с наружной конической повер..,ю- стью, и нагрузочной пружины, размешенной мехду траверсой и эти чсрАатзте.л

5 которые установлены с SOSV.H:: ью оз- вратно-поступательного пегйГ 1 - ч:ны направляющим, а стенд снаб, -с д.мг о нечными выключателями, пре.п зилченчи, ми для поочередного вза е к ктама с траверсой и электрически (.с-я н- кмг с.

1758504 электроприводом, который выполнен ре- версивным.

i

iv.f

VV

v

7 8 Ю 9