Устройство для исследования материалов и смазывающих масел на трение и износ

 

Изобретение относится к технике испытаний материалов и смазывающих масел на трение, износ, заедание и контактную прочность и может быть использовано в отраслях промышленности, производящих или применяющих узлы трения или материалы для них. Цель изобретения - расширение диапазона параметров испытания и обеспечение возможности непрерывного опреде ления коэффициента трения. Устройство содержит два шпиндельных узла 19 и 22 с валами для крепления образцов 21 и 8. привод 1 вращения, узел 12 нагружения и уравновешивания каретки, датчики 24 и 7, соответственно момента трения и нагрузки и блок управления. Оно снабжено вторым приводом 27 вращения и двумя преобразователями напряжение-частота, входы которых --соединены с датчиками момента трения и нагрузки, а выходы с частотомером , который производит деление измеряемых сигналов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 0 01 N 3/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4857721/28 (22) 06.08;90 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Институт машиностроения им. А.А,Благонравова (72) К).Н.Дроздов, Н.И.Смирнов и С,Ф.Мугнецян (56) Геллер Л.M. и др. Машина для испытания материалов на трение и износ. М.: ЦНИИТЭНприборостроения, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1045073, кл. G 01 М 3/56, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАТЕ ИАЛОВ И СМАЗЫВАЮЩИХ МАСЕЛ

НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС (57) Изобретение относится к технике испытаний материалов и смазывающих масел на трение, износ, заедание и контактную проч„, Ы,, 1783373 А1 ность и может быть использовано в отраслях промышленности, производящих или применяющих узлы трения или материалы для них. Цель изобретения — расширение диапазона параметров испытания и обеспечение возможности непрерывйого определения коэффициента трения. Устройство содержит два шпиндельных узла 19 и 22 с валами для крепления образцов 21 и 8, привод 1 вращения, узел 12 нагружения и уравновешивания каретки, датчики 24 и 7, соответственно момента трения и нагрузки и блок управления. Оно снабжено вторым приводом 27 вращения и двумя преобразователями "напряжение — частота", входы которых.соединены с датчиками момента трения и нагрузки, а-выходы с частотомером, который производит деление измеряемых сигналов. 2 ил.

1783373

Изобретение относится к технике испы- возможности непрерывного определения таний материалов и смазывающих масел на коэффициента трения. с заедание и контактную проч- Поставленная цель достигается тем, что ность и может быть использовано в отрас- устройство для исследования материалов и лях промышленности, производящих или 5, смазывающих масел на трение и износ; соприменяющих узлы трения или материалы держащее два шпиндельных узла с валами, для них. один из которых предназначен для закрепИзвестна машина для испытаний мате- ления на нем первого образца материала, риалов и смазывающих масел на трение и привод вращения, связанный с этим шпинизнос, содержащая основание, закреплен- 10 дельнымуэлом,установленнуюсвозможноную на нем бабку, размещенный на ней стью поворота относительно вала второго шпиндельный узел с валом, предназначен- шпиндельного узла каретку с валом, предным для закрепления на нем первого испы- назначенным для закрепления на нем втотуемого образца, привод шпийдельного рого образца материала, узел нагружения, узла, кинематически связанный с ним про- 15 рычаг, связывающий его с кареткой, узел межуточный вал, установленную с воэмож- уравновешивания каретки, датчики нагрузностью поворота относйтельно оси ки и. момента трения и блок управления, шпиндельного вала каретку с валом, кине- снабжено вторым приводом вращенйя, свяматическисвязаннымспромежуточным ва-, ванным со вторым шпиндельным узлом, лом и предназначенным для закрепления 20 первым и вторым преобразователями "часна нем второго испытуемого образца, эа- тота "" напряжение", входы которых соедикрепленный на каретке механизм-нагруже- наны соответственно с датчиками момента ния образцов, выполненйый --в виде трения и нагрузки, последовательно соедипружины, штока и рычага, один конец кото- ненными частотомером, цифроаналоговым рого соединен с кареткой. а другой — со 25 йреобразователем и регистратором, и комштоком, датчик момента трения, счетчик паратором, вход которого соединен с выхочисла циклов нагружения и блок управле- дом цифроайалогового преобразователя,. ния. Недостатком известной машины явля- выход- со входом блока управления, входы ются ниэмие. точность и эффективность частотомера соединены с выходами первого испытаний материалов и смазывающих ма- 30 и второго преобразователей частота — насел, что обусловлено значительной погреш- пряжение, выходы блока управления соедиHocTblo создания и измерения нормальной нены соответственно с узлом нагружения и нагрузки, сложностью уравновешения ка- обоими приводами вращения, а узел нагруретку при переходе на разлиянйе размеры жения кинематически связан с узлом уравобраэцов и затрачиваемым временем для 35. новешивания каретки.. смены шкивов при изменении скорости вра- На фиг.1 изображена кинематическая щения образцов. : схема устройства; на фиг.2 — блок-схема

Наиболее близким по технической сущ- электроизмерительной и регистрирующей ности и достигаемому результату к предло- аппаратуры, гаемому испытательному блоку является 40 Устройство для исследования материамашина для испытаний материалов и сма ловисмаэывающих масел натрениеииэнос зывающих масел на трение и износ, включа- состоит из следующих основных элементов: ющая по меньшей мере два шпиндельных 1-двигатель, привод вращения нижнеузла с валами для образцов и привода, ка- . ro образца, 2 - муфта, 3 — зубная передача, ретку с рычагом, узел уравновешивания и 45 4- вал,5 — перфорированный диск, 6- вал узел нагружения каретки, датчик момента нижнего образца. 7. — датчик нагрузки, 8трения, датчик нагрузки, блок управления. нижний образец (ролик), 9 — узел нагружеНедостатком известной машины явля- ния, 10- пружина нагружения, 11- пружина ются низкие точность и эффективность, уравновешивания, 12 — узел уравновешива.большая трудоемкость испытаний матери- 50 йия, 13 — винтовой механизм,.14 — серьга алов и смазывающих масел, что обусловле- нагружающего устройства, 15- рычаг каретно ступенчатым изменением параметров ки, 16 - вал верхнего образца, 17 — перфонагружения, затрачиваемым.временем рированный диск, 18 — зубчатая передача, для смены шкивов и зубчатых колес при 19 — шпиндельный узел верхнего образца, изменении скоростей качения и скольже- 55 20 — каретка, 21 — верхний образец(ролик), ния испытуемых образцов и отсутствием 22-шпиндельный узел нижнего образца,23 возможности непрерывного измерения ко- — зубчатая передача, 24 — датчик момента эффициента трения. трения, 25- вал, 26- зубчатая передача, 27

Цель изобретения — расширение диапа- — двигатель, привод вращения верхнего обзона параметров испытания и обеспечение разца, 28 — блок управления, 29 — компара5

1783373 тор, 30 и 31 — преобразователи напряжение — частота, 32 — частотомер, 33 — цифроаналоговый преобразователь, 34 — регистратор;

Устройство для исследования материалов и смазывающих масел на трение и износ содержит по меньшей мере два шпиндельных узла 19 и 22 с валами 6 и 16 для образцов (роликов) 8 и 21 и приводов вращения 1 и 27„каретку 20 с рычагом 15. узел уравновешивания 12 и узел нагружения 9 каретки

20, датчик момента трения 24; датчик нагрузки 7, блок управления 28. Шпиндельные узлы 19 и 22 снабжены соответственно приводами вращения 1 и 27, узел нагружения 9 кинематически связан с узлом уравновешивания 12 каретки 20 и посредством его винтового механизма.13 шарнирно соединен с рычагом 15 каретки 20.

Устройство для исследования материалов и смазывающих масел на трение и износ снабжено двумя преобразователями напряжение — частота 30 и 31 на прецизионных микросхемах КР544УД1А, частотомером 32, например, Ч3-34, цифроаналоговым преобразователем 33, выполненным на микросхемах К155ПР6 и К572ПА1, компаратором 29 на прецизионных микросхемах КР544УД1А и блоком управления 28, прйчем вход одного преобразователя напряжение — частота

30 связан с датчиком нагрузки 7, вход второго преобразователя напряжение — частота 31 связан.c датчиком момента трения 24, выходы укаэанных преобразователей 30 и

31 соединены со входом частотомера 32, выход которого посредством цифроаналогового преобразователя 33 и компаратора

29 связан со входом блока управления 28, один из выходов которого подключен к узлу нагружения 9, а два других независимо:связаны с приводами 1 и 27.

Устройство для исследования материалов и смазывающих масел на трение и износ работает. следующим образом. Нижний образец (ролик) 8 крепится на валу 6 и через систему зубчатых передач 3, 23, валов 4, 6, муфты 2 приводится двигателем 1 во вращательное движение. Верхний образец(ролик)

21 крепится на валу 16. Опоры этого вала установлены на подвижной каретке 20, которая свободно вращается вокруг вала 25.

Ролик 21 приводится во вращательное движение двигателем 27, через систему зубчатых передач 26, 18, валов 25, 16. Частота вращения образцов (роликов) 8 и 21 определяется с помощь1о перфорированных дисков 5 и 17, которые установлены на валах 6 и 16, источников света и фотодиодов, размещенных по. обе стороны от перфорированных дисков.

30

Опускается каретка 20 с рычагом 15, устанавливается серьга 14 узла нагружения

9 на рычаг 15 каретки 20. Нагружение роликов 8 и 21 осуществляется при-помощи пружинно-механического нагружающего устройства 9 с тарированной пружиной 10

Таким образом нагружается вал 16 верхнего ролика 21, .причем давление а результате такого нагружения.распределяется так, что параллельность валов 6 и 16 не изменяется

С помощью взаимного крепления серьги 14 и рычага 15 происходит уравновешивание каретки 20 посредством пружины 11 и вследствие этого обеспечивается гарантированный зазор между роликами 8 и 21 перед испытанием..

Затем испытуемые ролики 8 и 21 приводятся во вращательное движение с по-. мощью независимых друг отдруга приводов вращения 1 и 27, которые обеспечивают широкий диапазон относительных по величине и направлению скоростей качения и скольжения.

После установления нужного режима испытания вводятся в контакт ролики 8 и 21.

Во время испытаний, при необходимости, можно плавно менять и регулировать частоту вращения ро рков 8 и 21 (т.е. скорости качения и скольжения) и нагрузку на роликах 8 и 21.

В ходе испытаний регистрируются нагрузка, момент трения, скорости вращения роликов 8 и 21 и непрерывно определяется коэффициент трения.

Измерителями момента трения и силы нагружения служат датчики 24 и 7 со схемами усиления и стабилизированным источником питания.

Для определения коэффициента трения

40 на устройство применен измеритель коэффициента трения, блок-схема которого показана на фиг.2. В основе — преобразование измеряемых сигналов U> и Uz по принципу напряжение — частота и деление частот сиг45 налов на частотомере 32. Входные измерительные схемы U> и Uz предназначены для получения аналоговых сигналов, пропорциональных силе трения и нормальной нагрузке в контакте. Сигналы с измерительных блоков U> и 02.амплитудой 0 — 1 5 В поступают на входы преобразователей напряжение — частота 30 и 31, где аналоговый сигнал преобразуется в импульсный с частотой от

1 Гц до 15 кГц и масштабируется в соответствии с модулем измеряемой величины. В частотомере 32 происходит деление одной частоты ка другую, их отношение и является числовой величиной измеряемого коэффициента трения. Это отношение можетдостигать 1:1000 при вращении измерения 1 с, что

1783373

ЮгГ

Составитель Н. Смирнов

Редактор И. Козлова Техред М.Моргентал, Корректор H. Бучок

Заказ 4509 Тираж Подписное

8НИИПИ 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 соответствует значению коэффициента трения 0,001. С частотомера 32 сигнал пропорциональный коэффициенту трения поступает на вход цифроаналогового преобразователя 33 и передается на регистратор 34, При повышении в процессе эксперимента величины коэффициента трения больше заданной оператором величины компаратор 29 отключает привода 1 и 27 и тем самым предотвращает разрушение роликов 8 и 21, повышает надежность эксперимента, Использование предлагаемого испытательного блока позволяет расширить диапазон, снизить трудоемкость, повысить надежность, точность и эффективность испытаний и непрерывно определять коэффициент трения.

Формула изобретения

Устройство для исследования материалов и смазывающих масел на трение и из. нос, содержащее два шпиндельных узла с валами, один из которых предназначен для закрепления на нем первого образца материала, привод вращения, связанный с этим шпиндельным узлом,: установленную с возможностью поворота относительно вала второго шпиндельного узла каретку с валом, фф

1 Я

Ц с предназначенным для закрепления на нем второго образца материала, узел нагружения, рычаг, связывающий его с кареткой, узел уравновешивания каретки, датчики на5 грузки и момента трения и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона параметров испытания и обеспечения возможности непрерывного определения коэффициента трения, 10 оно снабжено вторым приводом вращения, связанным с вторым шпиндельным узлом, первым и вторым преобразователями частота — напряжение, входы которых соединены соответственно с датчиками момента тре15 ния и нагрузки, последовательно соединенными частотомером, цифроаналоговым преобразователем и регистратором и компаратором. вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 20 выход-с входом блока управления, выходы частотомера соединены с выходами первого и второго преобразователей частота — напря>кение, выходы блока управления соединены соответственно с узлом нагружения и

25 обоими приводами вращения, а узел нагружения кинематически связан с узлом уравновешивания каретки.