Образец для испытания материалов на трение

 

СОЮЗ СОВЕТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ I+IbIPI КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 Ъ

СО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731141/28 (22) 22;08.89 (46) 23.02.92. Бюл. N. 7 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А, Стадник и ЮМ. Гузенко и B.Â. Стадник (53) 620.178.162(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 712729, кл. G 01 N 3/56, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

N.. 1427230, кл. G 01 N 3/56, 1986. (54) ОБРАЗЕЦДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ (57) Изобретение относится к испытанию материалов на трение, в частности, для, определения иэносостойкости. задиростойкости, контактной прочности материалов, „„5(3 1714418 А1

yI)s G 01 N 1/28//6 01 N 3/56 коэффициентов трения при трении качения со скольжением, толщин смазочных слоев и защитных пленок. Целью изобретения является приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения. В образце 1, выполненном в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит иэ секторных участков с одинаковыми дугами, длина образующей цилиндрической рабочей поверхности в пределах каждого секторного участка выбрана изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости.

Кроме того, участки рабочей поверхности ограничены цилиндрическими поверхностями 4 и 5 одинакового радиуса, центры которых располагают на линиях, совпадающих с образующими минимальной длины соответствующих участков. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

1714418 коэффициентов трения при трении качения .. 5 со скольжением, толщин смазочных слоев и

30

40

45 держащий образец для испытания материа- 50 лов на трение и контробразец; на фиг. 2— развертка образца; на фиг. 3- вид А на фиг.

1; на фиг. 4 — диаграмма нагружения контробраэца. ,Узел трения содержит образец 1, вы- 55

Изобретение относится к испытанию материалов на трение. в частности, для определения износостойкости, задиростойкости, контактной прочности материалов, защитных пленок.

Известен образец для испытания материалов на трение. длина образующих .цилиндричес кой рабочей поверхности которого выполнена изменяющейся в диапазоне от минимального значения до максимального в зависимости от условий нагружения образца (11.

Недостаток данного образца заключается в малой достоверности полученных результатов испытания при отношении угловых скоростей образца и контробразца, не равном целому числу, Наиболее близким к изобретению является образец для испытания материалов-на трение, выполненный.в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит из секторных участков с одинаковыми дугами (2j.

Недостаток известного образца заключается в несоответствии условий испытаний реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

Целью .изобретения является приближение условий испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

8 образце для испытания материалоо на трение, выполненном в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит иэ секторных участков с одинаковыми дугами, длина образующей цилиндрической .рабочей поверхности в пределах каждого секторного участка выбрана изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости., Кроме того, участки рабочей поверхности ограничены цилиндрическими поверх- ностями одинакового радиуса, центры . которых расположены на линиях, совпадающих с образующими минимальной длины соответотвующих участков.

На фиг. 1 представлен узел трения, сополненный в виде цилиндрического ролика, и контробразец 2. Образец 1 содержит рабочую поверхность 3 диаметром О и торцы

4 и 5. Рабочая поверхность 3 состоит из расположенных в одной плоскости а или

25 (ка+а) секторных участков с одинаковыми дугами, равными 360 /а или 360 /(ка+т), где к — целая часть смешанного числа к —; а

m и а — соответственно числитель и знаменатель правильной дроби. Тогда; например, m 1 при к- 1 — к равно единице, m — также а 4 единице, а — четырем, рабочая поверхность

3 образца 1 имеет, например, четыре секторных участка 6 — 9 с одинаковыми дугами, равными 90О, или пять секторных участков (не показано) с ругами, равными 72О, Длина образующей цилиндрической. рабочей поверхности каждого секторного участка 6-9 выполнена изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости, например плавно увеличивающейся по дуге от Ьмин до

Ьм кс, а затем уменьшающейся от beaxc.до

Ьмин (фиг. 2).

Изменение длины образующих цилиндрической рабочей поверхности 3 образца 1 по одинаковой зависимости в пределах секторных участков с одинаковыми дугами осуществляется разными приемами: выполнением одного или обоих торцов по дуге секторных участков образца с наклоном к его оси под одинаковыми углами, выполне-. нием на рабочей поверхности вырезов различной формы (цилиндрических, например одинакового радиуса R, центры которых располагают на линиях, овпадающих с образующими минимальной длины соответствующих участков, как показано на фиг. 2, овальных, прямоугольных и т. д.).

Испытания осуществляются следующим образом. . При испытании образец 1 поджимается с определенным усилием Р к контробразцу

2 с постоянной по периметру образца длиной образующих и оба ролика (образец 1 и контробразец 2) приводятся во вращение с угловыми скоростями, равными соответственно в1 и в, при этом Nl /мг = (ка+в)/а или О1/с02 а/(ка+в), где к — целая часть смешанного числа к —, m и а — соответста

:венно числитель и знаменатель правильной дроби.

При отношении угловых скоростей е1 и mz образца 1 и контробразца 2, определяемом в общем виде в виде смешанного числа кгп/а (и. как частный случай иэ отношения (а+1)/а при к и m. равных единице) и равном, например, 5/4 при а=4, за один оборот образца 1 контробразец сделает а/(а+1) оборота, например 4/5 при а4, т. е. контробраэец 2 отстанет от образца 1 на

1/(а+1) оборота или íà 360 /(а+1), например

72 при а-4, и со следующего оборота обра1714418

20

50 эующие испытуемой поверхности образца 1 контактируют уже с другими образующими контробразца 2.

По завершению второго оборота образ ца 1 контробразец 2 сделает 2а/(а+1) оборот, например 8/5; при a=4, отстав от образца 1 на 2 360 /(а+1), например 2 360 /5 или

144 при а=4, и со следующего оборота образующие рабочей поверхности образца 1 контактируют уже с другими образующими контробразца 2 по сравнению с предыдущим оборотом, При дальнейшем вращении за каждый оборот образца 1 происходит изменение его относительного расположения по отношению к контробразцу 2 на

1/(а+1) оборота, например на 1/5 оборота или на 360 /5=72 при а=4. Тогда по завершению (а+1) оборота образца 1, например пятого, при а=4 контробразец 2 сделает а оборотов, например 4, при а=4,т. е. образец

1 и контробразец 2 займут исходное относительное расположение один относительно другого. Далее следуют следующие (а+1) оборотов, например пять, образца 1 и а оборотов, например четыре, контробразца 2 при а=4, цикл повторяется и т. д.

За 1/а оборота образца 1, например 1/4 при а=4, контробраэец 2 сделает 1/(а+1) оборота, например 1/5 при а=4, А поскольку за каждый оборот образца 1 происходит отставание контробрэзца 2 именно на 1/(а+1) оборота, а затем через (а+1) оборот цикл повторяется, то образующие испытуемой поверхности образца 1 (фиг. 2 и 3), расположенные на определенных секторных участках, например 6 — 9, соответствующие 1/а оборота или 360 /а, равных, например, 1/4 оборота или 90 при а=4, каждая по очереди последовательно один раз эа цикл (а+1)/5 оборотов при а=4 образца 1 контактируют с образующими контробразца 2, расположенными на различных секторных участках по периметру контробразца 2, равных 1/(а+1) оборота или 360 /(а+1), или, например, 1/5 оборота или 72 при а=4

Выполнение длины образующих рабочей цилиндрической поверхности образца

1 в пределах секторных участков 6-9 с одинаковыми дугами, равными, например, 360 /а или 90 при а=4, изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости от b gg до Ьмакс, обеспечивает за цикл нэгружения контакт образующих этих секторных участков, имеющих одну и ту же длину, например Ь, но расположенных на 55 различных секторных участках в одной плоскости с шагом равным 360 /а или 90 при а-4, с одними и теми же участками образующих, расположенных на секторных участках контробразца 2 с шагом

360 /(ка+гп) или 360 /(э+1) при к=1, m=1 и равным 72 при а=4 (фиг. 2 и 3).

Таким образом, представляется возможным реализовать нагружение по одним и тем же образующим контробразца 2, но расположенных на разных секторах по периметру контробразца, одной и той же удельной нагрузкой q(p=P/bg где Р— усилие нагружения образца; b — длина соответствующих обра- . зующих испытуемой поверхности, расположенных на разных секторах. При этом закон изменения удельной нагрузки от цзин до макс на каждом секторном участке при постоянном усилии нагружения Р образца соответствует закону изменения длины образующей испытуемой поверхности от Ьмзкс до b мин На секторных участках (фиг. 4).

B случае, когда отношение угловых скоростей coi и в образца 1 и кантробразца 2 выражено отношением а/(xa+m), образец 1 испытывается аналогичным образом, При этом длина образующих рабочей поверхности образца 1 изменяется по одинаковой зависимости в пределах секторов с одинаковыми дугами, равными 3600/(ка+гп).

Выполнение длины образующих, изменяющейся по одинаковой зависимости в пределах секторных участков с одинаковыми дугами, равными 360 /а или 360/(ка+т)

m где к — целая часть смешанного числа к —, а

m и а — соответственно числитель и знаменатель правильной дроби, обеспечивает контакт образующих:;аждого из секторных участков образца. с дугами 360 /а с образующими каждого из секторных участков контробразца с дугами 360 /(ка+гп) при отношении угловых скоростей образца и контробразца, выраженным. отношением (ка+е)/а, и наоборот — при отношении угловых скоро- стей образца и контробразца, выраженным отношением а/(ка+гп), что обеспечивает.равномерность износа по длине образующих образца и контробразца и приводит к равномерности распределения нагрузки по длине образующих, позволяя приблизить условия испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения.

Формула изобретения

1. Образец для испытания материалов на трение, выполненный в виде цилиндрического ролика, рабочая поверхность которого состоит иэ секторных участков с одинаковыми дугами, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью приближения условий испытания к реальным условиям эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения, длина образующей цилиндрической рабочей по1714418

Фиг.З верхности в пределах каждого секторного участка выбрана изменяющейся по одинаковой для всех участков зависимости.

2.0брэзецпоп.1,отличающийся тем. что участки рабочей поверхности огра1 ничены цилиндрическими поверхностями одинакового радиуса, центры которых расположены на линиях, совпадающих с образующими минимальнойдлины соответ-.

5 ствующих участков, 1714418

Составитель В; Стадник

Техред М.Моргентал Корректор Л. Патэй

Редактор И. Шулла

Ороизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 685 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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