Устройство для определения коэффициента трения твердых тел Советский патент 1982 года по МПК G01N3/56 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

1

Изобретение относится к Средствам для исследования трения твер,- дых тел в экстремальных условиях эксплуатации и предназначено, в частности, для испытащгя материалов тепповьзделяющих элемешов в атомных реакторах.

Известно устройство для определения коэффициента трения твердых тел,содержащее корпус, выполненный в вцце цилиндра, держатель образца, держатель контробразца, измеритель cwuJf и пути трения и привод возвратно-поступательного движения контробразца.

Размещенный в корпусе образец имеет полую цилиндрическую рабочую поверхность, а контробразёц, выполненный в виде шайбы, размещается в держателе контробразца, выполненным в воде установленных в полости образца двух пуансонов, обеспечивающих осевое сжатие контробразца и контактирование его цилиндрической поверхности с рабочей поверхностью образца под заданной нагрузкой Cll« .

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет точно определить коэффициент трения материалов для тепловыделяюощх элементов, так как не представляется возможным механически сжать твердый контробразец между двумя пуансонами так, чтобы его цилиндрическая по10верхность прижималась к стенке трубчатого рбразца. Кроме того, известное устройство практически невозможно применить для исследований материалов в работающем ядерном реакторе.

15

Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента трения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем

20 корпус, держатель образца, измеритель силы и пути трения и привод возвратно-поступательного движения контробразца, держатель образца выполнен

в внце кольца из материала, коэффиадент линейного расширения которого выбран меньшим, чем у исследуемых твердых тел, а привод возвратно-поступательного движения контробразца выполнен в ввде двух тепловых стержней, установленных вдоль оси держателя образца оппозитно друг другу.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1, держатель 2 образца 3, контактщ ующего с контробразцом 4, термопары 5, держатель контробразца в ввде тепловых стержней 6 и 7 с электронагревателями 8 и 9, тензометрическНе датчики 10 и 1 сипы трения, датчики 12 и 13 перемещения контробразца и штыри 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

Образец 3, выполненнш в виде короткой трубки, устанавливают плотно в держателе 2, затем в образец вводят контробразец 4 так, чтобы его, например, нижний торец касался штыря 15, а верхний торец приводят, в контакт со свободными концами тегшогого стержня 6 к штыря 14. Устройство в сборе помещают в рабочую зону ядерного реактора (не показана) и обеспечивают протекание реакции деления в контробразце 4. При этом держатель 2 вследствие, разолгрева контробразца 4 за счет теплопередачи имеет температуру ниже, чем у образца 3. Поскольку коэффициент линейного расширения материала держателя 2 меньще, чём у исследуемых твердых тел, то в контакте между образцом 3 и контробразцом 4 возникают сжимаищие напряжения, величина которых задается выбором зазора или натяга между образцом и контробразцом. Величину сжимающих напряжений рассчитывают по физикомеханическим параметрам исследуемых материалов и держателя 2 образца, предвар1тгельно оценив с помощью термопар 5 распределение температур в зоне тре1шя.

Перемещение контробразца 4 осуществляют с помощью тепловых стержней 6 и 7, разогрев которых обеспечивают электронагревателями 8 и 9, подключенными к источнику переменного тока (не показан). При включений электронагревателя 9 тепловой стержень 6 расширяется и толкает коктробр зец 4, контактирующий со штырем 15, который приводит в действие датчик 12 перемещения контробразца, а тензометрический датчик 10 позволяет получить сигнал о величине сипы трения меязду образцом и контробразцом.

При включенном электронагревателе

9 злектронагреватель 8 отключают. Обратный ход контробразца осуществляют цри вкпюченном электронагревателе 8 и выключенном 9.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет более точно определить коэффициент трения материалов топливных элементов в ядерных реакторах. Устройство позволяет повысить производительность испытаний, снизить трудозатраты на его изготовление а также обеспечивает проведение испытаний в условиях, близких к эксплуатационным.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента трения твердых тел, содержащее корпус, держатель образца, измерители сипы и пути трения и привод возвратно-яоступательного движения контробразца, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности держатель образца выполнен в воде кольца из материала, коэффициент линейного расширения которого выбран меньшим, чем у исследуемых твёрдых тел, а привод возвратно-поступательного движения контобразца выполнен в виде двух тепловых стержней, установленных вдоль оси держателя образца оппозитно друг другу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 502293, кл. G 01 N 3/56, 1973 (прототип).