Прибор для исследования характеристик трения материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к области изучения фрикционного взаимодействия материалов и касается конструкции прибора для исследования характеристик трения, в частности для определения коэффициента трения и его составляющих.

Известный прибор для определения коэффициента трения и его составляющих содержит приспособление для крепления исследуемого образца, которое выполнено в виде соединенной с приводом онравки с выточкой на торце для установки образца, корпус с неподвижно закрепленным на нем устройством для обеспечения удара щара по образцу, снабженным фиксаторами заданного полол ения шара, расстояние от рабочих поверхностей которых до оси вращения оправки не равно радиусу шара, устройство для измерения параметров отскока шара и привод вращения одного из образцов.

В известном приборе может исследоваться трение образцов, один из которых выполнен в виде шара, а другой в виде диска достаточно большого диаметра (не менее 80-100 мм), что накладывает существенные ограничения на виды испытываемых материалов. Кроме того, ирн использовании известного нрибора затруднено нроведение испытаний с широким диапазоном температур.

Для расширения области испытаний и видов исследуемых материалов ио крайней мере один из держателей установлен горизонтально с возмол ностью вращения вокруг своей оси и соединен с приводом вращения.

При нспытаннях на предлагаемом приборе могут использоваться различные виды образцов, выполненных в виде тел вращения, например щары, кольца, диски, различные виды колес (в дальнейшем описание составлено применительно к исиользованию в качестве образца шара). В качестве контробразца может использоваться щирокий круг материалов, в том числе такие, из которых невозможно или затруднено изготовление деталей в виде дисков. Контробразцы могут быть установлены в соответствующие устройства для их нагрева или охлаждения. При этом вследствие кратковременности периода соударения образца и контробразца теплообмена между ними практически нет, что не вноснт ногрешностей в построение темиературных зав симостей характеристик трения и не накладывает ограничений в части диапазона используемых температур контробразца.

Испытания могут проводиться при сухом и граничном трении. В качестве контробразцов могут быть использованы также детали машин после различных сроков их службы.

Предлагаемый прибор может быть использован для испытания, например, автомобильных или авиационных колес, сбрасываемых на дорожное полотно.

В процессе соударения образец скользит по исследуемой поверхности контробразца и отскакивает от него вследствие одновременного действия упругих сил и сил трения в плоскости, нроходящей через линию его надения и вектор количества движения в момент отскока, направленный под углом к горизонту. Траектория полета образца, еслн пренебречь сопротивлением воздуха, представляет собой параболу.

Определение коэффициента трения и его составляющих производится по начальной скорости соударения, длине отскока и максимальной высоте отскока образца согласно расчетным формулам.

На фиг. 1 и 2 изображена схема предлагаемого прибора.

Прибор состоит из станины I, иа которой на колоннах 2 установлена траверса 3 с закренленными на ней кронштейнами 4 и 5. На кронштейнах с помош,ью двух пар плоскопараллельных прзжин 6 и 7 установлены втулки 8 и 9, в которых на нодшинниках 10 и И вращаются держатели 12 и 13, между которыми находится образец 14. Вращение держателей осуществляют электрическим двигателем 15 через два щкива 16 и 17 и ремень 18. Втулка 8 закреплена через кронштейн 19 и тягу 20 неподвижно и смещается при изменении диаметра шара для сохранения положения его центра на одной вертикальной оси. Втулка 9 имеет возможность при помощи тяги 21 и кронштейна 22 отодвигаться в горизонтальной плоскости за счет прогиба пружин 7. На станине прибора установлен коптробразец 23, с которым производится соударение щара, и измерительное устройство, состоящее из листа 24, резиновой подложки 25, координатного листа 26 и копирной бумаги 27. Измерительное устройство может быть расположено в вертикальной плоскости для измерения высоты отскока. Станина установлена на трех винтах 28 с контргайками 29 для установки прибора в горизонтальном положении.

При включении двигателя 15 прижатые один к другому через образец 14 держатели 12 и 13 нриводятся во вращение. После набора заданного числа оборотов с номощью тяги 21 производится резкое отодвиганне на плоских пружинах 7 держателя 13; вращающийся шар падает на контробразец 23 и отскакивает от него, ударяясь о координатный лист 26. Копирная бумага 27 расположена к нему стороной, дающей

отнечаток нри падении щара. По оставленным отпечаткам производится измерение длины отскока шара. Если измерительное Зстройство закрепить вертикально, то по отпечаткам определяют высоту его полета.

Предпочтительным при использовании любых тел вращения является их вращение нри соударении с контробразцом вокруг оси, параллельной рабочей поверхности контробразца, что, с одной стороны, не

требует учета эпюры распределения напряжений при определении коэффициента трения, а с другой стороны - создает больщое постоянство скорости скольжемня по поверхности контакта.

Формула изобретения

Прибор для исследования характеристик трения материалов, выполненных в виде

образца, представляющего собой тело вращения, например щар, и контробразца, содержащий корпус, держатели образца, по крайней мере один и; ..оторь:.: установлен с возможностью перемещения, обеспечивающего свободное падение образца, установленное на корпусе под держателями приспособление для закрепления контробразца, устройство для регистрации параметров отскока образца и привод Bpauteния, отличающийся тем, что, с целью расширения области испытаний и видов исследуемых материалов, по крайней мере один из держателей образца установлен горизонтально с возможностью вращения вокруг своей оси и соединен с приводом.

гЙз