Установка для испытания эластичных материалов на трение и износ

 

Сущность изобретения. Установка состоит из машины трения торцового типа 1, термостата 2 и дозирующего устройства 3. Машина трения установлена на основании 5 и имеет кольцевой сосуд 7 с размещенным внутри него истирающим элементом 10 в виде шлифовального круга. С этим элементом взаимодействует узел трения 11, размещенный на поперечине 12 и нагруженный рычажным устройством 14. Поперечина заключена в упорные подшипники 17 и ее вертикальному смещению препятствует клемма 18. На дополнительной поперечине 20 размещено сопло 22, из которого на вращающуюся поверхность трения круга 10 подается жидкая среда, поступающая из термостата 2. По желобу 25 из барабана 23 на поверхность трения подается незакрепленный абразив. Смесь воды и песка переносится в зону трения резинового образца и он изнашивается. Обработанный абразив смывается струей воды и процесс повторяется. За счет постоянного обновления жидкой среды и абразива, а также удаления продуктов износа достигается высокая стабильность процесса изнашивания, что способствует повышению достоверности результатов испытаний. 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для исследований высокоэластичных материалов на изнашивание в условиях 100% скольжения по мокрому и сухому закрепленному и полузакрепленному абразиву.

Известна лабораторная установка, включающая машину трения торцевого типа, снабженную истирающим элементов в виде шлифовального круга, размещенного в кольцевом сосуде, приводимого во вращение при помощи приводной станции, а также узлом трения и нагружающим устройством /1/.

Недостатком известной установки являются ограниченные функциональные возможности, поскольку она позволяет производить изнашивание образцов только по закрепленному абразиву.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лабораторная установка для испытания материалов на изнашивание в условиях 100% скольжения по мокрому закрепленному и полузакрепленному абразиву, включающая машину трения торцевого типа, установленную на основании и содержащую кольцевой сосуд с размещенным в нем истирающим элементом, поперечину, связанную с нагружающим устройством, узлом трения и измерителем момента сил трения, а также привод вращения кольцевого сосуда /2/.

Недостатком известной установки является низкая достоверность результатов испытаний. Это связано с тем, что в качестве истирающего элемента в этой установке используется металлическое кольцо, выполненное из чистой красной меди, рельеф изнашивающей поверхности которого формируется под влиянием случайных факторов и не может быть проконтролирован в процессе испытаний. На формирование этого рельефа оказывают влияние много факторов: вид и крупность абразивного материала, интенсивность перемешивания суспензии концентрация абразива, скорость скольжения, материал образца и т. д. Кроме того, в процессе изнашивания часть абразивных частиц дробится и теряет первоначальные свойства, а поверхность света "засаливается" продуктами износа. Таким образом, процесс формирования рельефа изнашивающей поверхности и поступления частиц незакрепленного абразива в зону фрикционного контакта носит случайный, стохастический характер и в этой связи трудно получить достаточно точные и воспроизводимые результаты испытаний. Кроме того, в известной установке не контролируется такой важный параметр, как температурный режим изнашивания, который определяется температурой жидкой среды, что также влияет на достоверность результатов испытаний.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний эластичных материалов на изнашивание.

Для достижения поставленной цели известная лабораторная установка, включающая машину трения торцового типа, установленную на основании и содержащую кольцевой сосуд с размещенным в нем истирающим элементом, поперечину, связанную с нагружающим устройством, узлом трения и измерителем момента сил трения, а также привод вращения кольцевого сосуда, дополнительно снабжена системой подачи жидкой среды, включающей термостат, соединенный при помощи гибких шлангов с исполнительными органами в виде сопл, закрепленных на дополнительной поперечине и расположенных на одинаковом с узлом трения расстоянии от оси вращения кольцевого сосуда, а также дозирующим устройством незакрепленного абразива, снабженного исполнительным органом в виде желоба для подачи абразива в зону трения, при этом указанные исполнительные органы и узел трения расположены по направлению вращения истирающего элемента в следующем порядке: сопло-желоб-узел трения.

Анализ существенных признаков, отличающих заявляемое решение от существенных признаков известных технических решений, сходства не обнаружил, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Снабжение известной лабораторной установки системой подачи жидкой среды, включающей термостат, соединенный при помощи гибких шлангов с исполнительными органами в виде сопл, закрепленных на дополнительной поперечине и расположенных на радиусе, соответствующем Y радиусу установки узла трения, позволит постоянно подавать в зону трения жидкую среду (воду и т. п.) заданной температуры, с заданным расходом и поддерживать постоянный температурный режим изнашивания. Снабжение установки дозирующим устройством незакрепленного абразива с исполнительным органом в виде желоба позволит постоянно подавать в зону трения свежий абразив заданного состава и крупности. Расположение узла трения и указанных исполнительных органов по направлению вращения истирающего элемента в порядке: сопло-желоб-узел трения позволит удалять с поверхности трения отработанный абразив и продукты износа. Все эти обстоятельства способствуют повышению достоверности результатов испытаний и стабильности процесса изнашивания. Таким образом, отличительные признаки заявляемого объекта являются существенными и полезными.

На фиг. 1 показана схема лабораторной установки; а на фиг. 2 порядок расположения узла трения, исполнительных органов системы подачи жидкой среды и незакрепленного абразива по направлению вращения истирающего элемента.

В состав лабораторной установки входят машина трения торцового типа 1, термостат 2 и дозирующее устройство 3.

Машина трения состоит из несущей колонны 4, жестко закрепленной на основании 5. На колонне установлены подшипниковая опора 6 и связанный с ней кольцевой сосуд 7, приводимые во вращение клиноременной передачей 8, входящей в состав приводной станции 9. Внутри кольцевого сосуда размещен истирающий элемент шлифовальный круг 10, взаимодействующий с узлом трения 11, конструкция которого рассмотрена в /3/. Узел трения закреплен на основной поперечине 12 (для наглядности показана только половина поперечины). На поперечине также размещено нагружающее устройство, включающее стойку 13, рычаг 14, гибкую подвеску 15 и набор грузов 16. Для уменьшения потерь на трение поперечина заключена в упорные подшипники 17. Вертикальному смещению этой системы препятствует клемма 18, связанная с тензобалкой 19, которая взаимодействует со стойкой 13, что позволяет измерять момент сил трения.

Система подачи жидкости среды в зону трения включает дополнительную поперечину 20 и связанные с ней сопла 21, радиус установки которых соответствует радиусу установки узла трения 11. Сопла при помощи гибких шлангов 22 соединены с термостатом 2.

Для подачи в зону трения незакрепленного абразива используется дозирующее устройство 3. Это устройство включает вращающийся барабан 23, из которого абразивные частицы с помощью системы дозаторов 24 и желобов 25 подаются на поверхность трения.

Установка работает следующим образом.

В термостате 2 жидкой среды задается требуемая температура, а в барабан дозирующего устройства 3 помещается абразив требуемого состава и крупности. Ослабляется клемма 18 и смещается вместе с основной поперечиной 12 вверх. В поперечине размещается узел трения 11 и вся система опускается вниз, на подшипник 17. Фиксируется клемма 18 и на поверхность трения шлифовального круга 10 из сопла 21 подается жидкая среда. Включается электропривод 9 и производится насыщение микропор шлифовального круга жидкой средой до образования устойчивой пленки воды на поверхности трения. Одновременно при помощи термопары измеряется температура в поверхностном слое резинового абразива. При достижении заданной температуры при помощи набора грузов 16 нагружается образец и из дозаторов подается незакрепленный абразив. После этого производится изнашивание предварительно притертого образца.

Благодаря тому, что вода и незакрепленный абразив подаются на вращающуюся поверхность круга, они равномерно распределяются по этой поверхности. При этом расход воды регулируется при помощи крана 26, а расход абразива за счет выбора частоты вращения барабана 23 и диаметра отверстий в дозаторах 24. За счет расположения узла трения 11 сопла 21 и желоб 25 по направлению вращения истирающего элемента 10 в порядке, показанной на фиг. 2, достигается однократное использование абразива, который после изнашивания образца струей воды смывается на периферию кольцевого сосуда 7. Через специальные отверстия, выполненные в его днище, суспензия поступает в кольцевой желоб 27, откуда сливается в отстойник. Одновременно с абразивом удаляются и продукты износа, что исключает "засаливание" поверхности трения. Все эти обстоятельства способствуют высокой стабильности процесса изнашивания и повышению достоверности результатов испытаний. Этому способствует также стабильность температурного режима изнашивания, обусловленного присутствием в зоне фрикционного контакта постоянно поступающей из термостат жидкой среды, с заранее заданной температурой, которая в рассматриваемых обстоятельствах выполняет роль СОЖ.

В процессе изнашивания при помощи тензометрической балки 19 измеряется сила трения. По достижении заданного числа оборотов электропривод автоматически отключается и испытания прекращаются. Производится съем, сушка и взвешивание образца.

Установка обладает широкими функциональными возможностями. Она позволяет изнашивать резиновые образцы по сухому и мокрому закрепленному абразиву, а также сухому и мокрому полузакрепленному абразиву. При необходимости вместо шлифовального круга можно использовать любое другое контртело, а в качестве жидкой среды любую СОЖ.

Формула изобретения

Установка для испытания эластичных материалов на трение и износ, включающая машину трения торцевого типа, установленную на основании и содержащую кольцевой сосуд с размещенным в нем истирающим элементом, поперечину, связанную с нагружающим устройством, узлом трения и измерителем момента сил трения, а также привод вращения кольцевого сосуда, отличающаяся тем, что она снабжена системой подачи жидкой среды, включающей термостат, соединенный при помощи гибких шлангов с исполнительным органом в виде сопел, закрепленных на дополнительной поперечине и расположенных на одинаковом с узлом трения расстоянии от оси вращения кольцевого сосуда, а также дозирующим устройством незакрепленного абразива, снабженным исполнительным органом в виде желоба для подачи абразива в зону трения, при этом указанные исполнительные органы и узел трения расположены по направлению вращения кольцевого сосуда в последовательности сопло желоб узел трения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2