Устройство для исследования поверхности вращающегося объекта

 

Изобретение относится к устройствам для исследования кинетики изнашивания микроучастков рабочих поверхностей (МРП) вращающихся объектов, в частности при их фрикционном взаимодействии с другими объектами, и позволяет получить для каждого оборота объекта одновременно фотографию МРП и осциллограмму для определениявеличины линейного износа. Целью изобретения является повьшение точности измерений и быстродействия. Для этого устройство дополнительно снабжено двумя световодами 15 и 16, приемные торцы 13 и 14 которых на одинаковом расстоянии от поверхности расположены под одним углом к ней так, что их аппертурные телесные углы образуют в пересечении с поверхностью две площадки, одна из которых перекрывается МРП полностью, а вторая - частично . Вьгходные торцы световодов 15 и 16 соответственно оптически связаны с фотоприемниками 17 и 18, которые подключены к измерительно-регистрирующему блоку (ИРБ) 19. Величина импульсного светового потока в световоде 15 зависит от коэффициента отражения поверхности МРП 5, а Б световоде 16 - от коэффициента отражения МРП 5 и от величины линейного износа МРП. Отношение амплитуд двух одновременно записанных ИРБ 19 сигналов позволяет по градуировочному графику определить величину износа МРП. 2 ил. с сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!) 4 G 01 N 21/89

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (61) 1163226 (21) 4170775/31-25 (22) 30.12.86 (46) 15.07.88. Бюл. Ф 26 (71) Гомельский государственный университет (72) В.А. Балакин и А.H. Подалов (53) 535.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1!63226, кл, G 01 N 21/89, 1985.

f (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к устройствам для исследования кинетики изнашивания микроучастков рабочих поверхностей (МРП) вращающихся объектов, в частности при их фрикционном взаимодействии с другими объектами, и позволяет получить для каждого оборота объекта одновременно фотографию

МРП и осциллограмму для определения. величины линейного износа. Целью изобретения является повышение точности измерений и быстродействия. Для этого устройство дополнительно снабжено двумя световодами 15 и 16, приемные торцы 13 и 14 которых на одинаковом расстоянии от поверхности расположены под одним углом к ней так, что их аппертурные телесные углы образуют в пересечении с поверхностью две площадки, одна из которых перекрывается МРП полностью, а вторая — частично. Выходные торцы световодов 15 и )6 соответственно оптически связаны с фотоприемниками 17 и 18, которые подключены к измерительно-регистрирующему блоку (ИРБ) 19. Величина импульсного светового потока в световоде 15 зависит от коэффициента отражения поверхности МРП 5, а в световоде !6 от коэффициента отражения МРП 5 и от величины линейного износа МРП. Отношение амплитуд двух одновременно записанных ИРБ 19 сигналов позволяет по градуировочному графику определить величину износа МРП. 2 ил.! 409903

Изобретение относится к устройствам для исследования кинетики образования повреждений на микроучастках рабочих поверхностей вращающихся объ5 ектов в процессе их контактного взаимодействия с другими объектами, например, при фрикционном взаимодействии пар трения при обработке материалов резанием, и может быть использовано в различных областях машиностроения и в других обрабатывающих отраслях, в частности, для исследования кинетики и видов изнашивания материалов тормозных дисков или барабанов. 15

Цель изобретения — повышение точности измерений и быстродействия.

На фиг. 1 изображено устройство, 1 общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение торцов отрезков световодов исследуемого микроучастка поверхности объекта при измерении износа.

Исследуемый объект, например фрикционный диск 1, закреплен в держателе

2, жестко связанном с механизмом вра- 25 щения и экраном 3 со щелью 4 в виде трапеции, Для наблюдения эа микроучастком 5 поверхности объекта 1 служит микроскоп 6. Источник 7 света опти чески связан с исследуемым освещен ным микроучастком 5 через щель 4 в экране 3 первым жгутом 8 световодов и вторым жгутом 9 световодов. Торцы

l0 и 1! первого и второго жгутов установлены в механизме !2, например 35 червячном, предназначенном для поворота торцов вокруг оси механизма враще ния.

Освещенный исследуемый микроучасток

5 поверхности объекта 1 оптически свя- 40 эан с приемными торцами 13 и 14 перного и второго отрезков световодов 15 и 16 соответственно. Выходные торцы последних оптически связаны соответственно с фотоприемниками !7 и.18, выходы которых подключены к измерительно-регистрирующему блоку 19, Торцы 13 и 14 первого отрезка световода

15 и второго отрезка световода 16 установлены на одинаковом расстоянии от 50 поверхности объекта и одинаково ориен-, тированы по отношению к микроучастку 5, На фиг. 2 показано взаимное расположение торцов 13 и 14 светонодов

15 и 16 и микроучастка 5. 55

Апертурные те гесные углы каждого торца 13 и 14 очерчивают на поверхности объекта 1 соответственно площадки

20 и 21 овальной формы, причем площадка 20 полностью перекрывается освещенным микроучастком 5, имеющем, например овальную форму, а площадка 21 перекрывается им частично на сегменте 22, являющемся общей частью площадки 21 и оснещенного исследуемого микроучастка 5.

Устройство работает следующим образом.

Наблюдение за микроучастком 5 ведут через микроскоп 6 визуально или фотографируя его. Освещение исследуемого микроучастка производится импульсами света, образующимися при прохождении щели 4 в экране 3 оптической оси двух жгутов 8 и 9 световодов и поэтому жестко синхронизированными с углом поворота объекта. Часть снетоного потока, отраженного от микроучастка 5 н пределах телесных, апертурных углов приемных торцов 13 и 14, попадает в снетоводы 15 и 16, причем н световод !5 попадает световой поток с площадки 20, а в световод 16 — с освещенного сегмента 22, составляющего общую часть взаимного пересечения микроучастка 5 и площадки 21 на поверхности объекта 1.

Измерение износа микроучастка 5 осуществляют следующим образом (фиг.2);

Пусть исследуемая поверхность объекта лежит в плоскости XY. Ось Z нормальна к поверхности объекта. Исходное положение поверхности соответствует координате Z . В результате износа, произошедшего, например, эа один оборот объекта, его поверхность в районе микроучастка смещается в положение с координатой Z а само смещение ранноД 2Е -Z

Площадь сегмента 22 при смещении поверхности вдоль оси Z увеличивается, а следовательно, возрастает световой поток, попадающий в снетовод 16.

Так как величина освещенности микроучастка 5 изменяется незначительно, то величина светового потока в световоде 16 определяется лишь площадью сегмента 22, величина которой прямо зависит от смещения d Z. Измеряя величину светового потока в световоде 16, можно по предварительно построенному градуировочному графику определить

AZ, т.е. величину линейного износа микроучастка 5.

Однако при изнашивании возможно изменение коэффициента отражения поверхности микроучастка вследствие иэ) 409903 менения шероховатости, образования вторичных структур на поверхности и изменения цвета. В этом случае световой поток в световоде 16 зависит «е только от величины площади сегмента

22, т.е. от 4 Z, но и от изменения коэфициента отражения поверхности объекта, что вносит неопределенность в результат измерения AZ. Для устране- )ð ния этой неопределенности в устройство введен световод !5, величина светового потока в котором зависит лишь от коэффициента отражения поверхности, так как приращение площади площад-15 ки 20 мало и является величиной второго порядка малости. Поэтому величина импульсного сигнала в световоде )5 дает уровень отсчета;,ля сигнала в световоде 16, а сам сигнал можно ис- 20 пользовать в качестве опорного сигнала.

Импульсные световые потоки в световодах )5 и 16 преобразуются фотоприемниками )7и 18 в электрические 25 импульсные сигналы, амплитуда которых

° пропорциональна величинам соответствующих световых потоков. Сигналы измеряются и регистрируются измерительно-регистрирующим блоком 19, в качестве которого может быть использован светолучевой осциллограф.

В предлагаемом устройстве устраняются погрешности, обусловленные субьективностью наблюдателя, например временем его реакции и неточностью наведения микроскопа на.резкость. Вследствие этого повышается точность измерений и быстродействие устройства.

Повышение быстродействия расширяет 40 функциональные возможности устройства, так как позволяет проводить исследования интенсивно изнашивающихся объектов, когда за каждый оборот объекта происходит значительный по величине износ, особенно. если процесс изнашивания является нестационарным.

При этом исследования проводятся автоматически, без участия наблюдателя, однако он может наблюдать визуально исследуемый микроучасток, используя микроскоп. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для исследования поверхности вращающегося объекта по авт.св.

)1 1163226, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и быстродействия устройства, оно дополнительно содержит первый и второй отрезки световодов, первый и второй фотоприемники и измерительно-регистрирующий блок, приемные торцы отрезков световодов оптически связаны с исследуемым микроучастком поверхности, расположены под одним углом к поверхности микроучастка и на одинаковом расстоянии от поверхности так, что апертурный телесный угол .приемного торца первого отрезка световода образует в пересечении с поверхностью исследуемого микроучастка площадку, полностью лежащую внутри границ исследуемого микроучастка, а апертурный телесный угол приемного торца второго отрезка световода образует в пересечении с поверхностью исследуемого микроучастка площадку, пересекающую границы исследуемого микроучастка, при этом выходные торцы первого и второго отрезков световодов оптически связаны соответственно с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с входами измерительнорегистрирующего блока. l409903

Составитель В. Калечиц

Редактор И. Касарда Техред JI.Îëèéíûê Корректор А. Тяско

Подписное

Заказ 3470/39

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская на6., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4