Стенд для трибологических исследований пары трения с коническими сопряженными поверхностями

 

союз соВетских

-,.Оциг.Л VIСТИЧFСКИХ

PEC:1 ВЛИ

l 758504 А1 (я)" 6 01 М 3/56

ГОСУДАРСТВ .. . . ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ЗОБР"-, Г:l .I1Я

26 A-x illÄ

К АВТОРСКОМУ СВ_#_O,ЕТЕЛЬ ТВУ (2 1) 4842452/28 (22) 25.06,90 (46) 30.08,92. Бюл. ¹ 32 (?1) Ивано-ФpBHKQSGKvlA институт нефти и газа (72) M. И. Бурда, Ю. И, Парайко, Я. Н. Дрогомирецкий, M. В. Шпак и Б. И. Петривский (56) Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Шведков Е, Л. и

pp„Kvea; Наукова думка, 19 К, с. 7 3. статья

"Мав1ин"- трения СМЦ-2", Повышение износостойкости замковых резьб закалкой и бсрахромирав: —,нием. Северинчик H. А., здорный T. И, // Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений, Вып, 22. Республ. Межвед. научнотехн, сб. Львов: Вища школа. Издательство при Львов. ун-те, 1985, с, 52 — 56.

Стенд для трибологических исследоваHMA //Маснык О.Т., Аиронов Q. В„Шумада

В. M. Киев: Рэклама, 1989, Евдокимов В. Д, Реверсивность трения и качество машин. Киев: Техника, 1977, с.

53 — 64. (54) СТЕНД ДЛЯ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРЫ ТРЕНИЯ С КОНИЧЕСКИМИ СОПРЯЖЕННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ (57) Изобретение î — íîñèòñÿ к испытательной технике, в частности к устройствам для

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для определения трибологических свойств в конической паре трения, моделирующей рабочий виток резьбового соединения. определения трибологических свойств в кснической паре трения, моделирующей рабочий виток резьбового соединения. Цель изобретения — приближение условий исследования к реальным условиям эксплуатации резьбового соединения бурового замка, Стенд состоит из корпуса 1, держателя 2 элемента 3 пары трения с внутренней конической поверхностью и держателя 4 элемента 5 пары грения с наружнсй конической поверхностью. Электропр" вод 6 вращает элемент д с заданной частотой, Узел нагружения вы элнен э виде винтовой ilары, винт

7 которой закреплен. На направля.ощих 9 установлена траверса 10. охватывающая гайку 8 винтовой пары. На стержнях 9 уста- ) новлен держатель 4. Винт 7 вращается вместе с держателем ", а гайка вместе с траверсой 10 начинает перемещаться вниз.

При этом усилие от сжимаемой нагоуэочной пружины 11 передается держателю 4, гаким образом осуществляется нагружение и .:.пы трения. Работа происходит на стенде в циклическом.режиме по схеме: постепен; =e нагружение конической пары при относительном перемещении взаимодейст- (Я вующих поверхностей — реаерсирование от- (@ носительного перемещения однавреме но (Я с постепенным снижением осевой нагрузки, 1 ил, ф

Известна машина для проведения трибогогических исследований, содержащая корпус, держатель цилиндрическо о образца, привод вращения образца, держатель контробразца, выполненного в виде вкладыша, нагружающее устройство, обеспечивающее создание нормальной нагрузки

1758504 между образцом и контробразцом, и контрольно-измерительную аппаратуру, Машина позволяет испытывать на трение и износ пару трения с коническими поверхностями, моделирующую виток резьбы.

Известная машина обладает следующими недостатками; коэффициент взаимного перекрытия пары трения не характерен для реальных резьбовых соединений, поскольку контробразец выполнен в виде вкладыша и не охватывает образец по всему периметру.

Вследствие этого создаются благоприятные условия для выноса продуктов износа и смазочного материала, что также не позволяет приблизить условия испытаний к реальным, не позволяет моделировать работу реэьбового соецинения с осевой нагрузкой, в то время когда большинство резьбовых соединений работает с именно осевой нагрузкой, Известен также стенд для трибологических исследований, состоящий из корпуса, дер>кателей образца с внутренним конусом и контробразца с наружным конусом, электропривода вращения держателя образца, узла нагружения держателя контробразца и контрольно-измерительной аппаратуры.

Работа основана на имитации нагружения с помощью узла нагружения (грузов), который создает нагрузку в конической паре трения, Стенд позволяет моделировать работу резьбы бурового замка.

Недостаток известного стенда заключается в невозмо>кности моделирования работы резьбы бурового замка, поскольку резьба бурового замка работает в реверсном режиме: при ее завинчивании-развинчивании направление скольжения меняется на противоположное, известно, что реверсивность трения скольжения существенно влияет на закономерности изнашивания; осевая нагрузка в резьбе бурового замка по мере эавинчивания монотонно возрастает до максимальной (рабочей), а при отвинчивании-монотонно уменьшается.

Цель изобретения — приближение условий исследования к реальным условиям эксплуатации резьбового соединения бурового замка путем реализации в паре реверсного трения скольжения с монотонно изменяющейся ocehoA нагрузкой.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для трибологических исследований пары трения с коническими сопряженными поверхностями, содержащем корпус, установленные в нем держатели элементов пары трения соответственно с наружной и внутренней поверхностями, электропривод вращения, связанный с держателем элемента с внутречней конической поверхностью. узел нагружения, связанный с

55 держателем элемента с наружной конической поверхностью, и контрольно-измерительную аппаратуру, узел нагру>кения выполнен в виде винтовой пары, винт которой жестко закреплен на дер>кателе элемента с внутренней конической поверхностью соосно ему, траверсы, охватывающей 1айку винтовой парй и жестко связанной с ней, направляющих, выполненных в виде. по крайней мере двух стержней„установленных на корпусе. параллельно винту п размещенных в соответствующих отверстиях, которые выполнены B траверсе и держателе элемента с наружной конической поверхностью, и нагрузочной пружины, размещенной между траверсой и этим деожателем, которые установлены с воэможность о возвратно-поступательного перемещения по напоавляюгцим, а стенд снабжен двумя конечными выключателями, предназначенными для поочередного взаимодействия с траверсой и электрически связанными с электроприводом, который выполнен реверсивным.

Сущность предлагаемого изобретения заключается B TQM, что в конической паре трения реализуется реверсивное трение скольжения с монотонно меняющейся осевой нагрузкой, Это достигается эа счет использования реверсивного электропривэда, управляемого от нагрузочного узла, кинематически связанного с приводом вра щения образца.

На чертеже изображен стенд для трибопогических исследований в конической паре трения в разрезе.

Стенд состоит иэ op;1yca i, ep>Keтеля

2 ззлемента пары трения 3 с внутренней конической поверхностью и держателя 4 с элементом лары трения 5 с нару>хной конической поверхностью, электропривода

6, оснащенного редуктором, Обеспечивающего вращение образца 2 с заданн"é,-.частотой, винтовой пары, состоящей из винта 7, жестко закрепленного на держателе элемента с внутренней кони:еской поверхностью соосно ему, и гайки 8, направляющих

9, выполненных в виде по крайней мере двух 1илиндрических с ер>кней,:.„ становленных на корпусе 1 параллельно ви;:,ту 7, HB направля1ощих установлена траверса 10, охватывающая гайку 8, В траверсе 10 и держателе элемента с наружной конической поверхностью выполнены Отверстия под направляющие стержни 9, обеспечивающие их возвратно-поступательнсе перемещение вдоль стержней. Между траверсой 10 и дер>кателем 4 установлена предварительно

Оттарированная нагрузочная пружина 1 1.

КЕ!1:>„ вижно на корпуса 1 закреплены ко1758504

10 нечные выклго-1атели 12, взаимодействующие с траверсой 10 и электрически соединенные с реверсив ым электроприводом б, Кроме Tol о, стенд оснащен контрольно-изi _#_eIpMT Abl-*:". . Iio o IT é 13, 06ecHeHMBGIoщей фикса":. ;l o-.ëoBHoé трибологическсй информи:;. :..:; износа элементов конического трибосопряжения, коэффициента трения, температуры L зоне трения.

Стенд ра!- ;ответ следующим образом.

При в:".лю :внии электропривод 6 начиизет вращаться держатель 2, на котором за", .регглен элемент пары трения 3 с внутрен"„-.é кони-:.=.;-.кой поверхностью 1, взаимод""-,йствующей с наружной конической поверхность.а элемента 5.

На:,еподвижно установленных относительно корпуса ; направляющих стержнях 9 установлены держатель элемента пары трения 4 и траверса 10. Наличие как минимум двух цилиндрических направляющих стержней 9 ограничивает степень свободы держател".: элемента 4 и траверсы 10 только к во;"à=pàòHo-поступательному перемещению вверх-вниз вдоль направляющих 9.

Поскольку винт 7 неподвижно закреплен на держателе 2, он тоже начинает вращаться. Гайка 7 вместе с траверсой,10 ачи - .аег перемсщэ ься вниз, при этом усилие от сжи:. :ае. :ой нагрузочной пружины 11 передается держа..e:IIo 4 элемента 5, и таким образе:!r! существляется нагружение парь —:peHI19,5 — 5. с коническими сопряженными гоп .рх остями, При достижении максим;::. ь-гой заданной нагрузки траверса 10 воздействуBT íà Hè>êíèé конечный выключатель 1, когорый электрически соединен с приводом б. Ipo .. сходит реверсирование электродвигателя: трение в паре 3 — 5 меняет знак HB противоположный, кроме того, траверса 10 í=",÷èíeeò двигаться вверх, разгру>кая пружину 11 — нагрузка в паре трения постепенно уменьшается. При минимальной заданной .агрузке траверс" 10 воздействует на верхний конечный выключатель

12, при этом произойдет реверсирование электропривода б, и цикл повторится.

Работа происходит на стенде в циклическом режиме lo схеме, постепенное нагружение:оническо", пары при относительном перe,"..eùeI-.HII эаимодействующих поверхностей -- р-.:версирование относительноIo перемещения одновременно с постепенным снижением осевой нагрузки.

Такой режим работы характерен для резьб буоовых замков, Кроме того, держатель 2 выполнен с ребордой, образующей внутреннюю полость, используя которую, можно обеспечить трение в заданных средах: вода, буровой рас15

55 теор, масло, абразивосодержащая суспензия.

Для обеспечения оперативности проведения исследований стенд может дополнитe/iüío укомплектовываться контрольно-измерительной аппаратурОй, позволяющей фиксировать параметры трения, Термопару и угольный омический датчик линейного износа размеща ат в элементе 5, а о коэффициенте трения в паре 3— - 5 можно судить по изменени о электрических параметров электропривода б, Использование предложенного стечда для трибологических исследований в конической паре трения с циклической переменной осевой нагрузкой позволит. моделировать работу резьбы бурового замYG. Зто позволит оптимизировать технологию изготовления резьб, выбор защитных антифрикционных и износостойких покрытий с.учетом ре.альных эксплуатационных сред.

Формула изобретения

Стенд для трибологических исследований пары трения с коническими сопряженными поверхностями, содержащий корпус. установленные в нем держатели элементов пары трения соответственно с наружной и внутренней поверхностями, электропривод вращения, связанный с держателем элемента с внутренней конической поверхностью, узел нагружения, связанный с держателем элемента с наружной конической поверхностью, и контрольно-измерительную аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью приближени условий исследования к реальным условиям эксплуатации резьбового соединения бурового замка путем реализации в паре реверсивного трения скольжения с монотонно изменяющейся осевой нагрузкой, узел нагружения выполнен в виде винтовой пары, винт которой жестко закреплен на держателе элемента с внутренней конической поверхностью соосно с ним, траверсы, охватывающей гайку винтовой пары и жестко связанной с ней, направляющих, выполненных в виде по крайней мере двух стержней, установленных на корпусе параллельно винту и размещенных B соответствующих отверстиях, которые выполнены в траверсе и держа- вле элемента с наружной конической повер;.постыл, и нагрузочной пружины, размещенной между траверсой и эти,*.: вержателе -.1

KoT0pbIG установлены с возмох:н ..:. I ûo воз вратно-поступательного пере.:,::": .:-, я:..". направляющим, а стенд снаб;..е . дв.:м" конечными выкл очателями, пре„ назначенными для поочередного взаи . О,.:,ействi«с траВЕрСОй И ЭЛЕКтрИЧЕСКИ ьо"".","-.I-I:-,Ы;-";;

i758504 электроприводом, который выполнен ре- версивным.

Составитель f4.Бурда

Редактор О.Спесивих Техред ЫЧоргантал Корректор А . Козориз

Заказ 2994 Тира к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета поизобратени м и открвтк;и при ГКНТ ГСР

3 33035, Москва, Ж 35, Paóèêкав наб.„4/5

Производственно-издательский комбина ГЬтент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 3С3