ВСЕСОЮЗ?-'А?! Советский патент 1973 года по МПК G01N19/02 

1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для определения коэффициента трения и его составляющих в парах трения, работающих в условиях изменяющихся температур, повыщенного внещнего давления и контролируемых газовых сред.

Известна установка для комплексного определения коэффициента трения, содержащая средства создания вакуума, средства создания контролируемой атмосферы, механизм нагружения и соединенную с ними сильфонамн рабочую камеру, внутри которой установлен с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях опорный стол, соединенный с пластиной с центральным отверстием, сквозь которое проходит щток механизма нагружения. На образцедержателях, один из которых закреплен на опорном столе, а второй взаимодействует с механизмом нагружения, крепятся плоскопараллельные образцы, между которыми устанавливается закрепленный в оправке щаровой индентор. Оправка снабжена средствами регистрации усилий, необходимых для перемещения образцов относительно индентора, и крутящего момента, прикладываемого к индентору.

Целью изобретения является повыщение точности определения коэффициента трения в

условиях, имитирующих эксплуатационные, в частности в щироком диапазоне температур.

Эта цель достигается тем, что предлагаемая установка снабжена установленными на образцедержателях нагревательными элементами, в образцедержателях выполнены тракты для подачи хладагента, что позволяет проводить исследования при высоких и низких температурах, исключая воздействие тепла на конструкцию и измерительные устройства.

Повыщение точности измерения достигается выполнением устройства для измерения усилий перемещения образцедержателей относительно индентора в виде упругой балки с закрепленными на ней тензодатчиками, расположенной на поворотной платформе перпендикулярно к оси рамки.

Такое выполнение измерительных устройств обеспечивает регистрацию усилий и крутящего момента, прикладываемых к индентору, при любых значениях коэффицента трения, даже в условиях схватывания образцов и индентора.

Установка может быть использована для 5 оценки фрикционных свойств материалов и смазок, работающих в различных условиях.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез установки; на фиг. 2 - устройства для из.мерения усилий и крутящего момента, прикладываемых к индентору.

Шаровой индентор / шарнирно закреплен в рамке 2, которая с помощью пружинных элементов установлена на упругих балках 5 и 5 с наклеенными тензодатчиками. Упругая балка 6 закреплена одним концом в кронштейне 7 поворотного кольца 8. Упругая балка 5 установлена шарнирно концами в двух стойках Я 0 поворотного кольца 8.

Поворотное кольцо неподвижно закреплено на платформе 11, имеюший зубчатый венец и несуш,ий закрепленный неподвижно коллектор токосъемника 12, по торцу которого установлены четыре электрических контакта 13, фиксируюших положения поворотного кольца. От внешнего привода 14 через герметичный ввод с помошью вала и зубчатой шестерни 15 платформа враш,ается во втулке неподвижной скобы 16, установленной на основании 17. На основании установлена плита 18, имеющая возможность перемещаться возвратно-поступательно в одном направлении по направляющим. На плите установлен опорный стол 19, также имеющий возможность перемещаться возвратно-поступательно, но в направлении, перпендикулярном перемещению плиты 18. Перемещения осуществляются через герметичные вводы внешними приводами 20.

Опорный стол несет жестко закрепленный на нем нижний образцедержатель 21, а пластина 22 - верхний образцедержатель 23, имеющий возможность возвратно-поступательно перемещаться по вертикали. На нижний и верхний образцедержатели устанавливают нагревательные элементы 24, питание которых осуществляется от внешнего источника электрической энергии.

Образцы 25 удерживаются на образцедержателях с помощью накидных гаек 26. Внутри нижнего и верхнего образцедержателей выполнены тракты для подачи хладагента, поступающего от внешнего термостата через герметичные вводы и систему гибких металлических трубопроводов. Хладагентом может быть вода, охлажденный спирт, ацетон, пары азота, жидкий азот. В верхней части верхний образцедержатель через силовой шарнир 27 и герметичный ввод движения 28 соединяется с нагружающим механизмом 29. Вся установка выполнена заодно с герметичной камерой 30, позволяющей контролировать внешпие условия эксперимента, т. е. химический состав атмосферы, давление, влажность.

Установка работает следующим образом.

Между плоскопараллельными образцами 25, установленными на образцедержателях, помещается шаровой индентор с рамкой 2, которая с помощью пружинных элементов подвешивается на упругие балки и центрируется ими относительно оси вращения поворотного кольца 8. Нагружающим устройством через верхний образцедержатель прикладывается нагрузка на систему: «образец-индентор- образец, при этом индентор внедряется в образцы, затем с помощью внешнего привода через зубчатую шестерню 15 и зубчатый венец

платформы 11 поворотное кольцо, вращаясь, воздействует тензобалкой 6 на опорные ножки рамки 2, поворачивая шаровой индентор вокруг оси приложения сжимающей нагрузки. Необходимое для этого усилие, равное тангенциальной прочности адгезионной связи, регистрируется тензодатчиком, наклеенным на упругую балку 6. Затем система поворачивается до тех пор, пока рамка 2 не установится строго параллельно направлению возвратно-поступательного движения стола 19 или плиты 18, это положение определяется по последовательному замыканию контактов 13 электрической цепи с сигнализатором. Затем

с помощью привода 20 перемещается стол 19 вместе с верхним и нижним образцедержателями. Таким образом образцы 25 перемещаются относительно шарового индентора.

Перемещению индентора вместе со сжимающими его образцами препятствует упругая балка 5, которая проходит через щель захвата рамки и, деформируясь, удерживает ее вместе с шаровым ипдентором. По величине деформации с помощью наклеенных на балку

тензодатчиков регистрируют силу трения. Сигналы с тензодатчиков обеих балок подаются на коллектор токосъемника 12, откуда с помощью скользящих контактов (па чертежах не показаны) снимаются и через герморазъем

подаются на регистрирующую аппаратуру. Подвижная система несущих частей позволяет повторить эксперимент многократно, используя всю поверхность образцов. Все эксперименты проводятся для широкого диапазона температур следуюи им образом;

-для высоких температур на образцедержатели под образцы устанавливают нагревательные элементы 24, а для предотвращения нагрева конструкции в охлаждаюшие тракты

через систему гибких металлических шлангов подается вода;

-для низких температур образцы устанавливаются непосредственно на образцедержателях, а в систему охлаждения подаются пары азота или жидкий азот, при этом для предотвращения выпадания копдепсата на образцах в камеру подается осущенный воздух. Вакуумное исполнение установки позволяет проводить эксперименты при пониженном

давлении до 5-f-10 мм рт. ст.

Предмет изобретения

Установка для комплексного определения коэффициента трения, содержащая средства создания вакуума, средства создания контролируемой атмосферы, механизм нагружения и соединенную с ними сильфонами герметичную рабочую камеру, установленные внутри нее основание с направляющими, расположенную в направляющих основания плиту с направляющими, выполненными под прямым углом к направляющим основания, установленный в направляющих плиты опорный стол, соединенный с пластиной с центральным отверстием, сквозь которое проходит шток механизма нагружения, образцедержатели, один из которых взаимодействует со штоком механизма нагружения, а второй установлен на опорном столе, расположенную между образцедержателями и снабженную устройством для измерения усилий перемещения образцедержателей относительно индентора рамку, закрепленный внутри нее на оси с возможностью шаровой индентор и взаимодействующее с рамкой устройство для измерения прикладь1ваемого к индентору крутящего момента, выполненное в виде, расположенных на поворотной платформе упругих элементов с установленными на них тензодатчиками, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента трения и его адгезионной сотавляющей в условиях, имитирующих эксплуатационные, на образцедержателях установлены нагревательные элементы, в образцедержателях выполнены тракты для подачи хладагента, а устройство для измерения усилий перемещения выполнено в виде упругой балки, расположенной на .поворотной платформе перпендикулярно к оси рамки.

У//////////7////////Л

//777,

W4 У ; 44 ;44 44444

Фиг

Г 2

Фиг.2