Устройство для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание

 

Изобретение относится к устройствам для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание применительно к маслонаполненным шпинделям турбобу ров Целью изобретения является повыше / /// ///- / // / л//// // / 12 11 14 29 IS 5 8 1 1 1545 16 12 1110 Фиг 2 ние достоверности результатов На держателе 6 в собранном виде устанавливают левую резинометаллическую подшипниковую втулку 5 с браслетом 29 и хомутом 28 на манжетном воротнике, а на втулку 5 надевают стакан 4 После обжатия хомутом 28 внутренняя полость втулки 5 заполняется смазкой Затем устанавливают правую резинометаллическую втулку 5, манжетный воротник которой также обжимают после окончательной заливки полости смазкой После монтажа камеры 3 на держателе 6 и последующей установки в корпусе 2 заполняют полость камеры 3 буровым раствором Нагружают подшипник скольжения, приводят во вращение держатель 6 с контробразцами 7 и регистрируют момент силы трения и износ 1 з п ф-лы 4 ил /-/ 5 Ё ( О ( о VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

l ° в

4 * !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ос

Ф

О

0с

10

1 2 1514 2У 28 5 8 7 7 1545 1б 12 11

Риг. 2 (21) 4690818/28 (22) 15.05.89 (46) 07,04.91. Бюл. М 13 (71) Московский институт нефти и газа им. И.М. Губкина (72) П.Б. Кузнецов, Г.И. Малюга, Н.М. Михин, Б.Я, Сачек и М.А. Сляднев (53) 620.178.162(088.8) (56) Трение и износ. 1984, т. V, М 2, с. 360363, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НА ТРЕНИЕ И

ИЗНАШИВАНИЕ (57) Изобретение относится к устройствам для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание применительно к маслонаполненным шпинделям турбобуров. Целью изобретения является повыше. БЦ,„1640607 А1 (51)5 6 01 N 3/56 // G 01 N 19/02 ние достоверности результатов. На держателе б в собранном виде устанавливают левую резинометаллическую подшипниковую, втулку 5 с браслетом 29 и хомутом 28 на манжетном воротнике, а на втулку 5 надевают стакан 4. После обжатия хомутом 28 внутренняя полость втулки 5 заполняется смазкой. Затем устанавливают правую резинометаллическую втулку 5, манжетный воротник которой также обжимают после окончательной заливки полости смазкой.

После монтажа камеры 3 на держателе 6 и последующей установки в корпусе 2 заполняют полость камеры 3 буровым раствором.

Нагружают подшипник скольжения, приводят во вращение держатель б с контробразцами 7 и регистрируют момент силы трения и износ. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

1640607

Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности подшипников скольжения применительно к условиям работы маслонаполненных шпинделей турбобуров.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытания подшипников скольжения с соосно установленными манжетными воротниками наружу резинометаллическими втулками пут .м герметизации полости подшипника со смазкой, исключающей попадание в полоСть внешней среды (бурового раствора).

На фиг. 1 представлено устройство для испытания подшипников скольжения; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— поперечное сечение манжетного уплотнения; на фиг. 4 — профилированный браслет.

Устройство содержит основание 1, закрепленный на нем корпус 2, герметичную камеру 3 и держатель 4 втулки 5 подшипника скольжения. Держатель 4 выполнен в виде стакана со сквозными продольными пазами (не показаны) на его наружной поверхности, через которые проходит буровой раствор (внешняя среда). В расточках корпуса 2 с возможностью вращения установлен держатель 6 контробразцов 7, представляющих собой втулки, зафиксированные штифтом 8, затянутые гайкой 9 через втулку 10. Держатель 6 соединен с приводом (не показан). Втулки 5 подшипника выполнены в виде двух соосно установленных в несквозных гнездах (не показаны) стакана 4 резинометаллических втулок с манжетными воротниками наружу, Терметиэацию внутренней поверхности камеры 3 обеспечивают боковыми крышками 11 с прокладками 12, манжетами 13 и уплотнительными кольцами 14 и 15. В стенку камеры 3 врезаны два штуцера 16 для подвода и отвода внешней среды, а на ее боковой поверхности жестко закреплен кронштейн 17, взаимодействующий в процессе работы с тензобалкой 18 средств регистрации момента трения. Сигнал с тензобалки, пропорциональный усилию трения, поступает через усилитель на регистрирующий при6ор (не показаны), Устройство содержит средства регистрации частоты вращения держателя 6 контробразцов 7, которые представляют собои жестко закрепленный на держателе диск с прорезями и установленный рядом индуктивный датчик (не показаны).

Механизм радиального нагружения представляет собой уравновешенный рычаг 19, шарнирно закрепленный на планшайбе 20, которая, в свою очередь сцентрирована в стакане 21 с помощью

55 втулки 22, подпружинена в осевом направлении пружиной 23 и ограничивается по высоте подъема ограничителем (не показан), закрепленным на штоке 24. Нормальная нагрузка, создаваемая грузами 25, передается на подшипник через самоустанавливающийся шток 26, взаимодействующий с подшипниковым сектором 27, жестко закрепленным на наружной поверхности камеры 3.

Резинометаллические подшипниковые втулки 5, имитирующие в своей опорной части натурные радиальные опоры турбобуров и шпинделей, установлены манжетными воротниками наружу, которые обжимаются хомутами 28 через профилированные браслеты 29. Каждый из браслетов имеет расположенные в шахматном порядке по обеим его сторонам и с перекрытием по высоте h прорези, ширина а и шаг t которых выбирают из условия обеспечения герметичности внутреннего объема втулок 5 подшипника, предотвращения утечки смазки из этого объема, обеспечения попадания смазочного материала (но не абразива) на трущуюся поверхность воротника со стороны внешней среды и предотвращения его преждевременного износа. Поскольку длина I браслета 29 в исходном (необжатом) состоянии несколько меньше длины окружности по наружной поверхности воротника (на величину С), то при стягивании хомута 28 эластичный воротник обжимается по контробразцу 7 и эпюра контактных давлений имеет дискретный характер. В общем случае, варьируя параметрами а, h и t, т.е. коэффициентом взаимного перекрытия Квэ, можно менять величину и характер распределения давлений на поверхности трения.

Одинаковый обжим браслетов 29 достигается установкой размерных втулок или набора шайб между ушками хомута (не показаны), При необходимости регистрации температуры в зоне трения и температуры среды в герметичной камере 3 через штуцеры 16 устанавливают термопары (не показаны).

Сборку устройства осуществляют в следующем порядке. Вначале на держатель 6 с установленными на нем подшипниками качения последовательно устанавливают левую боковую крышку 11 с прокладкой 12, уплотнительной манжетой 13 и уплотнительным кольцом 14, а затем — сопряженные между собой по ступенчатой выточке контробразцы 7. которые фиксируются штифтом

8 через свободное штифтовое отверстие, сообщающееся с центральным внутренним каналом держателя g. На собранный таким образом держатель 6 одевается левая резинометалли еская подшипниковая втулка 5 с

1640607 предварительно установленными на ее MBH жетном воротнике профилированными браслетом 29 и хомутом 28, а на втулку 5 одевается до упора в буртик стакан 4 с предварительно установленными в его внутренних канавках уплотнительными кольцами

15, После обжатия хомутом 28 внутренняя полость втулки 5 заполняется смазкой. например, окунанием. Затем устанавливается правая подшипниковая втулка 5 до упора в буртик стакана 4 так же, как и левая, наружу манжетным воротником и обе они стопорятся установочными винтами относительно стакана 4. После заливки маслом ее внутренней полости окончательно обжимаются хомуты 28 с браслетами 29 таким образом, чтобы стакан 4 с втулками 5 проворачивался относительно контробразцов 7, но утечка масла при этом должна быть исключена. Это обеспечивается за счет того, что в обжатом состоянии эпюра контактных давлений под браслетами 29 не равномерна, а дискретна.

Под прорезями контактные давления падают практически до нуля и здесь возможно подтекание смазочного материала в зоне трения, а поскольку эти прорези расположены с обеих сторон в шахматном порядке и с перекрытием по высоте, то внутренняя поверхность воротника оказывается постоянно смазываемой.

На держатель 6 до упора в правую втулку 5 одевается уплотнительное кольцо 14. после чего вся подсборка фиксируется винтом внутри камеры 3, и к ней прикручиваются боковые крышки 11. На держатель б со стороны крепежной резьбы устанавливается втулка 10 с опорными подшипниками качения и вся сборка затягивается гайкой 9.

Канал держателя б заполняется маслом и закрывается пробкой (не показана).

Камера 3 с расположенным внутри нее держателем б устанавливается в подшипниковых гнездах корпуса 2, после чего опорные подшипники качения жестко зажимаются крышками (не показаны), а держатель 6 через муфту соединяется с приводом (не показан). Разборка устройства производится в обратном порядке. В собранном виде камера 3, связанная через стакан 4 с испытуемыми подшипниковыми втулками 5, герметиэированная внутренняя полость которых заполнена смазкой, имеет возможность поворачиваться в окружном направлении относительно зафиксированных на держателе 6 контробразцов 7. При вращении держателя б камера 3 с жестко закрепленным на ее наружной поверхности кронштейном 17 увлекается в ту же сторону силами трения, возникающими в подшипниковой и манжетной частях испытуемых втулок 5 и в манжетах 13, однако вращению камеры препятствуют силы сопротивления в подшипниковом секторе 27 и упор в виде тензобалки 18, деформация которой и является мерой сопротивления этому вращению, т,е. мерой силы трения.

Таким образом, измеряемый с помощью тенэобалки 18 момент сил трения (Мт) складывается из

Мт=Мл+Ммв+Мм+Мсш. где Мл — момент сил трения в подшипниковой (опорной) части обеих втулок 5;

MM> — момент сил трения под манжетными воротниками обеих втулок 5;

MM — момент трения по держателю б

15 двух уплотнительных манжет 13;

Мсш — момент трения от взаимодействия самоустанавливающегося штока 26 с подшипниковым сектором 27, MM и Мсш определяются заранее при

20 тарировке, Затем проводят эксперименты в два этапа (при необжатых и обжатых манжетных воротниках). При постоянных требуемых P u V дифференцированно оп25 ределяют потери на трение от каждой иэ частей (подшипниковой и манжетной) втулки 5 и, соответственно, изменяют зазор (или натяг) подшипниковой части втулки и усилие обжатия К„браслета, его ширину и др.

30 факторы для манжетной части втулки, B первом случае (при необжатых воротниках) Мп=Мт-(Мм+Мсш).

Во втором случае (при обжатых воротниках),полагая Мл=-const

Ммв=Мт Мп (Мм+Мсш)

Знание этих моментов дает воэможность определить удельные силы трения на каждом иэ участков испытуемого подшипта трения в натурных радиальных опорах подобного типа.

Износ контробраэца 7 определяют профилографированием раздельно под опорным и манжетным участками резинометаллической втулки 5, а ее износ — весовым или микрометрическим способами.

Устройство работает следующим образом. Держатель 6 с собранной на нем герметичной камерой 3 и опорными подшипниками устанавливается в опорные гнезда корпуса 2, соединяется муфтой с приводом вращения и зажимается подшипниковыми крышками. При этом кронштейн

17 через шарик воздействует на тензобалку

18, Шток 26 устанавливают в отверстие планшайбы 20. Поворачивают планшайбу

20 с шарнирно закрепленным на ней кронштейном 1 f до установки штока 26 на сектор

27. Задав вращение держателю б, на конец

40 ника 5 и через них перейти к расчету момен1640607 юг 1 рычага 19 навешивают груз G, набранный из условия создания требуемого контактного давления, после чего окончательно устанавливают скорость вращения. 8 процессе испытаний регистрируют момент трения. частоту вращения держателя 6, температуру, а после испытаний определяют износ.

Формула изобретения 1. Устройство для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание, содержащее основание. закрепленный на нем корпус, установленные в корпусе с возможностью вращения держатель контробразцов с приводом и охватывающую держатель герметичную камеру со штуцерами для подвода в ее полость и отвода рабочей среды, расположенный внутри камеры держатель втулок подшипников, механизм радиального нагружения, выполненный в виде рычага с грузами и штока, закрепленный на наружной поверхности камеры подшипниковый сектор и средства измерения частоты вращения держателя контробразцов и момента трения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания подшипников скольжения с соасно установленными манжетными воротниками наружу резинометаллическими втулками, держатель втулок подшипников скольжения выполнен в виде закрепленного внутри камеры стакана со сквозными продольными пазами на его наружной поверх-.

5 ности и с несквозными цилиндрическими гнездами на обоих торцах, устройство снабжено средствами регулируемого обжатия манжетных воротников втулок, выполненными в виде хомутов, предназначенных для

10 охватывания соответствующих воротников через профилированные браслеты, которые выполнены в виде разрезных обойм с прорезями на обоих торцах, расположенными в шахматном порядке и с перекрытием по вы15 соте.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения времени проведения испытаний, оно снабжено стаканом, закрепленным на основании таким

20 образом, что его ось перпендикулярна продольной оси держателя контробразцов, установленной в стакане с помощью центрирующей втулки подпружиненной планшайбой шарнирной опорой, преднаэ25 наченной для размещения рычага механизма радиального нагружения, и направляющим отверстием. предназначенным для размещения в нем штока механизма радиального нагружения.

1640607

Составитель В.Данилов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Пилипенко

Редактор Н,Яцола

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина. 101

Заказ 1014 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5