Способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность и стенд для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4845211/27 (22) 02.07.90 (46) 23.03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (72) В,M.Òàðàñîâ, Н.З,Дудницын, Л.Ш,Вогман, M.À.Ìàéîðîâà, В.А,Смирнова, А.Д.Ивлев, Д.А,Ивлев, В,B,Ãîëoëoáoâ и

В.И.Леонидов (73) Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (56) Кужаров А,С. и др. Исследование триботехнических свойств различных текстильных структур на основе волокнистого политетрафторэтилена. — Ж-л Трение и износ. Том УП, 1986, ¹ 5, с. 947.

Гладолин В.Л, и др. Машины и стенды для испытаний изделий трением, Под ред, Д.Н.Решетова. — M., Машиностроение, 1979, с. 23".-233. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ С ТКАНЕВЫМ РАБОЧИМ СЛОЕМ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам испытания подшипников скольжения и средствам их обеспечения..

Величины действующих контактных и сдвиговых напряжений, а следовательно, долговечность и интенсивность износа являются функцией силы трения, причем ее характер, а также деформации, происходящие при соприкосновении антифрикцион„„ Ц„„1804603 АЗ (57) Сущность изобретения: способ испытания подшипников скольжения заключается в выполнении определенной последовательности действий над подшипниковым узлом при чередовании криогенных, нормальных и высоких температур с целью получения корректных триботехнических результатов испытаний на износ, деформацию и момент трения испытуемого подшипника. Стенд для осуществления способа содержит два концентрично расположенных холодильных устройства и изоляционные прокладки и обеспечивает эффективный тепловой режим испытаний, получение и поддержание требуемого вакуума. Конструктивное выполнение внутреннего холодильного устройства позволяет разместить системы нагружения, измерения и нагрева при обеспечении высоких значений нагрузок, создаваемых на испытуемом узле. Способ испытания и стенд для его осуществления позволяют повысить достоверность результатов испытаний путем приближения условий испытаний по температуре и температуре и вакууму, имитирующих космические, 2 с. и 3 з, п, ф-лы, 3 ил. ного волокнистого материала с другой поверхностью, значительно отличаются от характера трения при контакте двух твердых тел, например металлов. Кроме этого на величину и характер триботехнических характеристик оказывают свое влияние процессы, происходящие в области характеристических для каждого вида тканевого материала температур: стеклования, 1804603

55 термического распада и хрупкости, а также возникающие при определенных условиях повышенные обратимые деформации с относительно широким спектром релаксации.

Кроме этого эксплуатация космических изделий может характеризоваться циклическими сменами температур от криогенных до высоких, что также вносит определенные коррективы в триботехнические характеристики испытуемых подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем путем приближения условий испытаний, по температуре и вакууму имитирующих космические.

Поставленная цель достигается тем, что испытаниям подвергается из условия необходимости и достоверности партия подшипников. Испытуемый подшипниковый узел, смонтированный на стенде, состоит из двух неподвижно закрепленных подшипников и вала, совершающего движение, например возвратно-вращательное. При фиксированной температуре t, например 20 С и определенной радиальной технологической нагрузке Np, необходимой для устранения радиальных люфтов вала в подшипниках и предварительной деформации тканевого рабочего слоя, измеряют исходное положение вала Ь, осуществляют ступенчатое нагружение узла с измерением величины hi при каждой фиксированной нагрузке Йл, доводя ее до заданной величины Ny, и выдерживают в этом положении систему до стабилизации значения hg. После этого проводят разгрузку узла до величины Np и выдерживают при этой нагрузке до тех пор, пока величина hp не будет равна const в течение времени, Таким образом, величину полной деформации ЛЬ можно выразить формулой вида: Л h = hk — hp — Л Ь, где Л Ь вЂ” деформация (прогиб) вала, определяемая экспериментально или теоретически, а остаточная деформация определится величиной Ap =hp — hp. При необходимости цикл нагружение — разгрузка может быть повторен. Доведя нагрузку до заданной величины, создают на испытуемом узле требуемую температуру, выдерживают, измеряют положения вала h< и осуществляют цикл фрикционных испытаний с измерением момента трения. После окончания фрикционных испытаний замеряют положение вала h).

Величина (ht — ht) характеризует износ, включающий в себя и деформационные процессы тканевого рабочего слоя, произошедшие в результате теплосилового

40 нагружения. После измерейия h< снижают нагрузку до Np, а температуру доводят до значения т. Проводят выдержку при этом температуре, фиксируя положение вала

lhp l i и после стабилизации его значения hp

= const во времени, определяют величину изменения зазора в паре подшипник — вал, Цикл испытаний проводят при чередовании криогенных и высоких температур, а выдержку осуществляют при первоначальнойтехнологической нагрузке Np в нормальных условиях.

Для осуществления способа испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность в условиях по температуре, вакууму и нагрузочным параметрам, имитирующих эксплуатацию космических изделий, необходимо стеновое оборудование, обеспечивающее эти фактоP bl.

Прототипом описываемого стенда выбран стенд для испытания подшипников скольжения, содержащий вакуумную камеру с установленным внутри ее объема испытуемым узлом трения типа вал — втулка, имеющей систему нагружения и систему измерения триботехнических характеристик, К числу недостатков прототипа, которые не позволяют эффективно и достаточно достоверно реализовать предложенный способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем, можно отнести отсутствие холодил ьн ых (криоген н ы х) устройств, необходимых для получения криогенных температур на исследуемом узле трения, Кроме того, можно отметить, что конструкция машины не позволяет достаточно быстро проводить монтаж и демонтаж испытуемого узла, что приводит к снижению эффективности проведения испытаний.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов и эффективности испытаний путем приближения условий испытания по температуре и вакууму, имитирующих космические, при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения в тканевым рабочим слоем.

На фиг.1 изображена конструктивная схема предложенного стенда для испытания подшипников скольжения; на фиг.2— сечение А-А стенда; на фиг,3 — сечение Б-Б стенда.

В предложенном стенде вакуумная камера 1 снабжена двумя концентрично расположенными холодильными устройствами.

Одно из них — внешнее 2, играет роль холодильного экрана, отсекающего тепловые потоки от стенок вакуумной камеры, а также

1804603

55 служит для улучшения и поддержания требуемого вакуума. Второе холодильное устройство — малое 3, предназначено для получения необходимо криогенной температуры на испытуемом узле за счет подачи в его полость хладагента, например жидкого азота или гелия. Одновременно она служит и опорой, предназначенной для размещения двух испытуемых 4 и одного технологического 5 подшипников. Для достижения требуемой криогенной температуры, сокращения времени захолаживания за счет уменьшения теплопритоков извне, холодильные устройства с фланцем и корпусом вакуумной камеры контактируют через изоляционные прокладки 6 и 7. С аналогичной целью нагружающее устройство снабжено изоляционной прокладкой 8, роль которой может играть, например, антифрикционная полифено-аримидная ткань, нанесенная с помощью полимерного связующего на наружную поверхность технологического подшипника 5. Для регистрации температуры служат датчики термопарные или датчики сопротивления.

Harpes испытуемого узла осуществляется нагревательными элементами, например, кварцевыми галогенными лампами 9 типа

КГМ, две из которых монтируются под определенным углом к оси подшипника в отверстиях конической формы, выполненных в корпусе малого холодильного устройства 3. Горизонта lbHasl ось этих отверстий находится в области нейтрального слоя корпуса 3, замыкающегося через изоляционную прокладку 10 и опору 11 на корпус вакуумной камеры 1. Кроме конических отверстий, корпус малого холодильного устройства имеет профильный паз — окно для установки тензобалок 12 и размещения нагрузочной и измерительной систем, причем измерительное устройство потерь на трение 13 выполнено в виде двуплечего коромысла, на которое через шток нагружающего устройства 14 и сегментный подшипник качения 15 передается от нагружающего устройства радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипниковым узлом, вал 16 которого выполнен в виде установленного внутри герметичного объема ротора электродвигателя привода вращения 17, статор которого расположен вне вакуумной камеры.

Предложенная конструкция стенда позволит проводить испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем при удельных нагрузках до 40 кгс/мм в температурном диапазоне от -160 до +300 С в требуемом вакууме как режиме вращатель5

40 ного, так и в режиме возвратно-вращатель:ного движения вала.

Формула изобретения

1. Способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем нэ работоспособность, заключающийся в ступенчатом нагружении подшипников радиальной нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку, и замерении момента трения при каждой фиксированной нагрузке, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем приближения условий испытаний па температуре и вакууму к космическим да осуществления радиального нагружения, нагружают подшипник рабочей нагрузкой при нормальных условиях, измеряют положение вала, далее производят радиальное нэгружение и измеряют величины деформаций подшипника, затем разгружгют подшипник до рабочей нагрузки, осуществляют выдержку, в течение которой проводят измерение положения вала, повторно проводят радиальное нэгружение да требуемой величины, создают требуемую температуру, выдерживают ее и измеряют положение вала, проводят фрикцианные испытания с одновременным измерением момента трения и величины изменения зазора вала в подшипнике, снижают нагрузку да рабочей, выдерживают подшипник при этой нагрузке с измерением величины деформации через определенные интервалы времени да ее стабилизации и па комплексу измеренных параметров судят а работоспособности подшипника.

2. Способ по и 1, от л и ч а ю шийся тем, что цикл испытаний производят при чередовании криогенных и высоких температур.

3, Стенд для испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность, содержащий вакуумную камеру с установленными в ее корпусе узлом, включающим приводной вэл для испытуемых подшипников и установленный на валу нагрузочный подшипник, устройства нагружения и измерения износа испытуемых подшипников и момента трения, а т л и ч а ю щ- и и с я тем, чта, с целью повышения достоверности и эффективности испытаний путем приближения условий испытаний па температуре и вакууму к космическим при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем, вакуумная камера снабжена двумя концентрично расположенными внутренним, охватывающим вал, и охватывающим внутренний наружным холодильными устройствами, закрепленными на корпусе вэ1804603 куумной камеры, выполненной из немагнитного материала, через изоляционные прокладки, узел во внутреннем холодильном устройстве снабжен датчиками температуры и установленными с его торцов нагрева- 5 тельными элементами, нагружающее устройство снабжено изоляционйой прокладкой, размещенной на нагрузочном подшипнике, а привод вала выполнен в виде двигателя постоянного тока, ротором кото- 10 рого является вал, а статор размещен вне вакуумной камеры на ее наружной стенке корпуса соосно с ротором.

4. Стенд по п.3, отличающийся тем, что корпус внутреннего холодильного устройства выполнен с профильным окном для размещения нагрузочного и измерительного устройств, а также коническими отверстиями для установки нагревательных элементов.

5. Стенд по пп. 3 и 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительное устройство выполнено в виде двуплечего коромысла с установленными в корпусе внутреннего холодильного устройства, тензобалками, 1804603

Составитель B.Ñèòóøêèí

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор

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

Заказ 1077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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