УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО МЕТАЛЛАМ В ВАКУУМЕ Советский патент 1971 года по МПК G01N19/02 

Известно устройство для исследования трения горных пород по металлам в вакууме, включающее вакуумную камеру, узел трения, привод, системы отсчета и приспособления для создания вакуума.

Однако известное устройство не обеспечивает проведения многократных испытаний без снятия вакуума.

Цель изобретения - проведение многократных испытаний без снятия вакуума.

Достигается это тем, что внутри камеры расположен винт, на верхнем конце которого закреплены полуоси с намагничивающимися наконечниками, приводимые во вращение системой электромагнитов, расположенных вне вакуумной камеры, причем винт взаимодействует с ходовой гайкой, имеющей траверсы с опорными втулками, поддерживающими наклонные площадки, а для возвращения подвижных образцов в исходное положение оно имеет механизм, включающий шток, входящий в вакуумную камеру через вакуумный ввод, тросики и систему блоков.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства для исследования горных пород по металлам в вакууме.

Вакуумная камера устройства представляет собой стеклянный вакуумный колпак 1 диаметром 350 мм и высотой 400 мм, который устанавливается на переходнике 2 и уплотняется через прокладку 3 из вакуумной резины. Узел трения устройства смонтирован на диске с отверстиями, через которые производится откачка вакуумной камеры. Ходовой

винт 5 установлен в опоре 6, которая крепится к нижней части диска 4. Вдоль винта может перемещаться ходовая гайка 7, установленная в оправке 8, к которой крепятся две траверсы 9 с фторопластовыми втулками 10,

а также указательная стрелка 11.

Каждая из фторопластовых втулок 10 является верхней опорой для двух наклонных плоскостей 12, выполненных в виде оправок прямоугольной формы, куда помещаются образцы испытываемых пород 13. Наклонные плоскости могут поворачиваться вокруг неподвижных опор 14, которые выполнены также на основе фторопластовых втулочек. Это позволяет свести к минимуму трение в опорах,

так как коэффициент трения фторопласта по металлу в вакууме имеет величину порядка 0,01.

Из каждого испытываемого металла изготовляется три образца, которые представляют

собой плоские диски 15 и 16. Образцы крепятся к нижней части специальной тележки 17 таким образом, что больщой образец ставится впереди по центру, а два маленьких сзади по бокам - симметрично относительно продольперечной оси тележки до переднего и задних образцов одинаково, что дает возможность распределить равномерпо между ними вес СБИнцового пригруза 18 и тем самым получить одинаковое удельное давление па все образцы.

К монтажному диску 4 крепится также шкала 19, с нанесенной на нее системой отсчета, которая позволяет производить измерения угла наклона плоскости в градусах или сразу определять величину тангенса угла наклона, т. е. коэффициента свободного трения.

К верхнему концу ходового винта 5 через сухарь 20 жестко крепятся две полуоси 21 и 22, на концах которых в специально высверленных продольных отверстиях устанавливаются намагничивающиеся наконечники 23 и 24, имеющие возможность перемещаться вдоль полуосей.

Для осуществления вращения ходового випта используется система электромагнит1 ого привода, ведущая часть которого расположена вне вакуумной камеры и состоит из следующих основных частей: П-образной сварной несущей рамы 25, к верхней перекладине которой крепится опора 26 с установленной в ней осью 27; на нижней конец оси навинчивается и стопорится винтами приемная катущка 28, служащая для намотки токоподводящих проводов и одновременно являющаяся местом крепления направляющих 29 и 30. Вдоль направляющих могут перемещаться втулки 31 и 32, к которым посредством траверс 33, 34, 35 и 36 жестко крепятся стаканы 37 с установленными в них электромагнитами 58 и 55 с полюсными наконечниками 40 и 41, выполненными из специального никель-кобальтового сплава. Зазор между полюсными наконечниками и наружной поверхностью вакуумного колпака делается равным 1-2 мм для обеспечения минимального сопротивления магнитному потоку.

Вращение оси с электромагнитами осуществляется вручную через коническую пару 42 и 43, ось 44, установленную в опорах 45 п 46 vi маховик 47.

П-образная рама устанавливается на опорных плоскостях 48 и 49, которые с помощью болтов жестко крепятся к переходнику 2. Рама имеет возможность поворачиваться вокруг своей боковой стойки, что позволяет снимать и устанавливать вакуумный колпак, не демонтируя всю установку.

Для возвращения тележек с образцами в свое нервоначальное верхнее пологкение служит механизм, состоящий из вакуумного ввода 50, в котором в качестве уплотняющего элемента используется тонкостенная фторопластовая втулка подвижного штока 51, к концу которого крепятся два тросика 52, связанные через систему блоков 53, 54 и 55, выполненных из второпласта, с тележками 17. Такая конструкция сводит к минимуму как трение в опорах, так и трение между тросиком и шкивами.

Прксгюсобленне для создания вакуума выполнено иа базе ва:-.уум1юго агрегата ВА-2-3 и механического насоса ВН-2. Данная откачная группа позволяет получать в ваьаумноГ камере устройства остаточное давление мм рт. ст. без охлалсдения жидким азотом и мм рт. ст. с охлаждением за 3-4 часа непрерывной работы.

Переходник 2, на котором установлен вакуумпый колпак, стыкуется с верхним фланцем вакуумного затвора Ду-260, входящего в комплект вакуумного агрегата ВА-2-3. Боковой фланец затвора используется для монтажа механического вакуумного ввода и линии

байпастной откачки. В качестве коммутирующих элементов используются вакуумные вентили Ду-25. Для улавливания паров рабочей жидкости, мигрирующих в вакуумную камеру из диффузионного насоса, используется ловушка жалюзийного типа, входящая в комплект вакуумного агрегата ВА-2-3.

Измерение давления в вакуумной системе установки производится манометрическими ламнами ЛТ-2, ЛТ-4 и ЛМ-2 с использованием

двух вакууметров ВИТ-2. Манометрические лампы соединяются с вакуумной системой через «грибковые уплотнения на корпусе вакуумного агрегата. Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После достижения в вакуумной камере требуемого разряжения, включается питание электромагнитов и устанавливается режим их работы. Для данных электромагнитов постоянного тока оптимальному режиму работы соответствует сила тока 2-4 а при напряжении 30-50 в.

Вращением маховика 47 электромагниты 55 и 39 устанавливаются так, что их полюсные

наконечники 40 и 41 находятся на одной прямой с магнитными наконечниками 23 и 24, расположенными внутри вакуумной камеры, при этом происходит их магнитное сцепление, вследствие чего дальнейшее движение будет

совместным.

Вращая маховик 47, производят также опускание наклонных плоскостей 12 в крайнее нижнее положение. Затем с помощью щтока 51 устанавливают тележку 17 с подвижными

образцами в рабочее положение.

Вращая маховик в противоположную сторону, наклонные плоскости 12 поднимают. В момент начала соскальзывания тележек с металлическими образцами по поверхности образца породы 13, установленного на наклонной плоскости, фиксируется угол наклона и также коэффициент трения для данной фрикционной пары. В дальнейшем эксперимент проверяется в той же последовательности

требуемое число раз.

Предмет изобретения

Устройство для исследования трения горных пород по металлам в вакууме, включаюпдее вакуумную камеру, узел трения, привод.

системы отсчета и приспособление для создания вакуума, отличаюи:евсл тем, что, с целью проведения многократных испытаний без снятия вакуума, внутри камеры расположен винт, на верхнем конце которого закреплены полуоси с намагничивающимися наконечниками, приводимые во вращение системой электромагнитов, расположенных вне вакуумной

камеры, причем винт взаимодействует с ходовой гайкой, имеющей траверсы с опорными втулками, поддерживающими наклонные площадки, а для возвращения подвижных образцов в исходное положение оно имеет механизм, включающий шток, входящий в вакуумную камеру через вакуумный ввод, тросики и систему блоков.