Устройство для испытания материалов на износ

 

Изобретение относится к испытанию материалов на износ. Целью изобретения является приближение условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки. В ходе испытания гибкий элемент 9 охватывает образец 1 и тормозной барабан 5. Натяжной ролик 8 создает натяжение восходящей ветви гибкого элемента 9, а возникающая сила трения между элементом 9 и образцом 1 вызывает проскальзывание между ними. В ходе испытания регистрируют параметры трения. 2 ил.•^^Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 и 3/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748899/28 (22) 16.10.89 . (46) 23.02.92. Бюл. N 7 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (72) В.К.Фролов (53) 620.178 162 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 934312, кл. G 01 и 3/56, 1982.

„„5Q<„> 1714452 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ HA ИЗНОС (57) Изобретение относится к испытанию материалов на износ. Целью изобретения является приближение условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки. В ходе испытания гибкий элемент 9 охватывает . образец 1 и тормозной барабан 5. Натяжной ролик 8 создает натяжение восходящей ветви гибкого элемента 9, а возникающая сила трения между элементом 9 и образцом 1 вызывает проскальзывание между ними. В ходе испытания регистрируют параметры трения. 2 ил.. 1714452 чае проволоки является неприемлемым, и 30

Изобретение относится к устройствам для испытания износостойкости материалов, работающих как фрикционные в паре с .гибкими элементами, в частности для оценки износостойкости материалов, используемых для тяговых деталей (конусов) машин многократного волочения проволоки.

Известны машины трения — испытательные установки для исследования материалов, используемых для работы в условиях трения и включающих узел трения (образец и контробразец), узел их погружения, узел записи момента или силы трения, привод образца и/или контробразца и узел для подвода рабочей среды.

Однако укаэанные машины трения не удовлетворяют условиям контакта, которые имеют место при работе тяговых деталей машин многократного волочения проволоки.

Известна установка для испытания нитепроводящих органов на износ их нитью, включающая неподвижный образец, контробразец в виде движущейся нити, прижимаемой к образцу с помощью специального узла нагружения, и средства измерения износа.

Недостатком установки является ее сложность, большой расход нити, что в слуотсутствие возможности воспроизведения при испытании усилия волочения проволоки, возникающего за счет силы трения между тянущим (вращаемым) устройством и движущейся проволокой.

Известно устройство для испытания тросов на износ, содержащее плиту, установленные на ней держатель цилиндрического образца (блока) и охватывающйй его бесконечный гибкий элемент в виде троса, узел их нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру.

Известное устройство также не приемлемо к испытаниям на износ тяговых деталей машин для волочения проволоки из-за несоответствия условий испытания условиям эксплуатации тяговых конусов. Цилиндрический образец(блок), огибаемый тросом, не является тяговым, а вращается от движения троса. Поэтому трение скольжения между тросом и блоком практически отсутствует, в то время как основной особенностью эксплуатации тяговых конусов является трение скольжения их наружной поверхности о проволоку.

Целью изобретения является приближение условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки.

5 l0

Устройтво для испытания материалов на износ, содержащее плиту, установленный на ней держатель цилиндрического образца и охватывающий его бесконечный гибкий элемент, узел нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру, снабженную шарнирно закрепленным на плите двуплечим рычагом, натяжным роликом, установленным на одном из плеч рычага с возможностью взаимодействия с бесконечным гибким элементом, тормозным барабаном, установленным на плите с возможностью вращения и охваченным бесконечным гибким элементом, и закрепленной на плите и взимодействующей с внешней поверхностью барабана тормозной планкой, привод относительного перемещения выполнен в виде двигателя, вал которого предназначен для размещения на нем цилндрического образца, а бесконечный гибкий элемент — в виде проволоки.

На фиг.1 представлена установка для испытания на износ материалов, вид сбоку; на фиг.2 — то же, вид сверху.

Устройство включает, узел трения в виде пары установленных во взаимодействии один с другим элементов, один иэ которых (1), выполнен в виде ролика с цилиндрической рабочей поверхностью, изготовленного из испытуемого материала для тяговых деталей волочильных машин и закрепленного с помощью гайки на валу 2 привода, который соединен с измерительной аппаратурой 3 для записи момента трения.

Плита 4 для монтажа деталей устройства крепится к станине привода вращения вала

2 (не показан).

Узел нагружения включает тормозной барабан 5, установленный на плите 4 с возможностью вращения вокруг своей оси, тормозную планку 6 с нажимным регулирующим винтом 7 и натяжной ролик 8, установленный на одном из плеч деуплечего рычага с грузом q.

Элемент 1 из испытуемого материала, барабан 5 и натяжной ролик 8 охватываются бесконечным гибким элементом 9, выполненным в виде проволоки. В устройстве имеется также ванночка 10 со смазкой, куда частично погружается ролик из испытуемого материала, если надо смоделировать про. цесс волочения со смазкой.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 2 с испытуемым элементов.1, прижатой к. тормозному барабану

3 с помощью нажимного винта 7 тормозной планкой 6 тормозное устройство препятствует движению проволоки, выполняя роль

1714452 гтр = Pe f (1 + ).

1 е fë (9) фильеры, воспроизводит усилие, которое возникает при волочении Р в.

Натяжной ролик 8, выполняя роль обводного конуса при волочении, создает натяжение нисходящей ветви проволоки О, а 5 возникающая сила трения Етр между элементом 1 и проволокой 9, равная

Ртр = f (Pe + О), (1) где f — коэффициент трения между материалом ролика и проволокой, преодолевая со- 10 противление тормоза Ре, придает значение проволочному элементу 9 с проскальзыванием относительно цилиндрического элемента 1 и создает при этом момент трения

Мтр, равный 15

Мтр = гтрхй, (2) где R — радиус цилиндрического роликового элемента.

8 устройстве при этом создаются силовые усилия, которые имеют место на тяго- 20 вых деталях (конусах) волочильных машин, а именно

Р +Q=N, (3). где N — суммарное давление проволоки на элемент из испытуемого материала, 25 FTp= f N; (4)

О= (5) где I — основание натурального логарифма; а- угол охвата роликового элемента из 30 испытуемого материала проволокой (в ходе испытаний поддерживается а =л)., I

Подставляя выражение (4) в формулу (3), получают

Р= — — Q.

f (6)

В ходе работы устройства измерительная аппаратура 3 записывает момент трения. Измеряя момент трения Мтр и зная радиус элемента 1 в виде ролика, можно 40 определить силу трения FTp из выражения (2)

Мт р, = Е

R а затем и усилие волочения из выражения 45 (5)

Pe = — - — О. (7)

Rf

Зная- зависимость между усилием Ре и натяжением нисходящей ветви Q (6) и под- 50 ставляя в нее выражение (5), получают соотношение между усилием волочения Р> и силой трения Ртр

Рв = — - — — . (8) 55

Рт

f (1 + —f,„)

1 откуда

Таким образом, зная усилие волочения, необходимое для волочения проволоки, используя соотношение (9), можно определять силу трения и задать ее при испытании роликового элемента из испытуемого материала с помощью нажимного винта 7 тормозной планки 6 и груза 9 натяжного ролика 8, Кроме того, для правильного воспроизведения условий испытаний необходимо соблюдать следующие соотношения:

Мкр > Мтр, где Мкр — крутящий момент на валу 2. Если это соотношение не соблюдается, то элемент 1 не вращается вместе с валом 2, т.е. испытания прекращаются;

Ртр + Q > Pe. Если данное соотношение выполняется, то проволока не движется, что не соответствует условиям работы тяговых конусов при волочении и приводит к быстрому износу и обрыву проволоки, а следовательно, к остановке испытаний.

Изменяя величину натяжения нисходящей ветви проволоки Q с помощью груза qможно регулировать проскальзывание проволоки относительно испытуемого роликового элемента 1.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и позволяет с высокой достоверностью быстро и с минимальными затратами проводить испытания на износ различных материалов и покрытий для тяговых деталей волочильных машин и исключить длительные дорогостоящие натурные испытания деталей волочильных машин.

Устройство опробовано для подбора износостойких покрытий на тяговые конуса с применением тяговых конусов с подобранными покрытиями на волочильных машинах при производстве проволоки из медных и никелевых сплавов.

Формула изобретения

Устройство для испытания материалов на износ, содержащее плиту, установленные на ней держатель цилиндрического образца и охватывающий его бесконечный гибкий элемент, узел их нагружения, привод их относительного перемещения и измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью приближения условий испытания к условиям эксплуатации тяговых машин многократного волочения проволоки, оно снабжено шарнирно закрепленным на плите двуплечим рычагом, натяжным роликом, установленным на одном из плеч рычага с возможностью взаимодействия с бесконечным гибким элементом, тормозным барабаном, установленным на плите с возможностью вращения и охваченным бесконечным гибким элементом, и закрепленной на плите и взаимодействующей с

1714452

Составитель В.Фролов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Кундрик

Редактор И.ШуллаЗаказ 687 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 внешней поверхностью барабана тормозной планкой. привод относительного перемещения выполнен в виде двигателя, вал которого предназначен для размещения на нем цилиндрического образца. а бесконеч- ный гибкий элемент — s виде проволоки.