Узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием сопряжений типа вал - втулка

 

Сущность изобретения: испытание на трение и износ реализуется с помощью узла трения, содержащего образец 2, приводимый в движение от привода вращения, контробразцы 3 и 4, установленные в сферических держателях 5 и 6, самоустанавливающихся в пазах корпуса узла, и контробразец 7, установленный в обойме 8, с которой совмещены средства измерения моментов трения и износа, имеющей возможность поступательного перемещения перпендикулярно оси вращения образцов под действием прикладываемой нагрузки, задаваемой тарированным сжатием пружины 13. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к технике испытания на трение и износ материалов с покрытием, применительно к сопряжению типа вал втулка.

Для прогнозирования надежности и долговечности испытуемого сопряжения, а также для определения оптимальных параметров узла трения на стадии проектирования необходимо иметь точную и объективную информацию в данной области техники.

Известно устройство для испытаний на трение и износ (а.с. N 1216710, кл. G 01 N 3/56, 1986 г.), содержащее основание, установленный на нем вал для крепления на нем образца, два рычага, размещенные один параллельно другому, по обе стороны от вала и взаимодействующие с контробразцами, узел нагружения и узел измерения момента трения. Недостатками данного устройства являются схема измерения момента трения, вызывающая появление изгибающего момента в сопряжении, что сказывается на точности результатов эксперимента, и невозможность измерения износа в процессе испытания.

Известно устройство для испытания на трение и изнашивание сопряжений типа вал втулка (а.с. N 1698698 А 1, кл. G 01 N 3/56, 1989 г.) содержащее станину, предназначенную для установки на ней с помощью двух опор испытуемого сопряжения вал втулка, обойму, предназначенную для размещения в ней втулки испытуемого сопряжения, узел нагружения, выполненный в виде силового механизма и самоустанавливающегося промежуточного элемента, привод возвратно-поступательного перемещения вала, узел измерения момента трения, выполненный в виде консольно закрепленной на станине тензобалки, взаимодействующей с консольно закрепленным на обойме упором, узел измерения износа.

Недостатком данного устройства является наличие дополнительного трения между промежуточным элементом устройства нагружения, выполненным в виде самоустанавливающегося двухрядного подшипника качения, и обоймой крепления втулок испытуемого сопряжения, величина которого может быть сравнима с величиной трения в сопряжении вал втулка, что приводит к искажению результатов испытаний. Дополнительные погрешности в измерении момента трения и износа вносит использование опор для установки испытываемого сопряжения в виде подшипников качения, перекос которых приводит к неравномерному распределению нагрузки в сопряжении и повышенному износу.

В основу настоящего изобретения была положена задача повышения точности и долговечности результатов испытаний.

Это достигается тем, что концевые держатели контробразцов выполнены в виде сферических шарниров, самоустанавливающихся в пазах корпуса и имеющих фиксаторы для предотвращения их проворота от крутящего момента привода, центральный контробразец установлен в обойме, на которой жестко закреплены шток, одним концом перпендикулярно ее продольной оси, и траверса, несущая соосный штоку упор, взаимодействующей с консольно установленной на корпусе модуля тензобалкой измерения износа, причем шток имеет возможность возвратно-поступательного перемещения относительно вертикальной оси корпуса, задаваемого перемещением гайки, установленной на нем и подпружиненной относительно упорной крышки, а средство измерения момента трения включает упор, установленный на верхнем конце штока и взаимодействующий с тензобалкой измерения момента трения, размещенной на корпусе испытательного устройства.

Такое выполнение предлагаемого устройства для испытания материалов с покрытием на трение и износ, согласно изобретению, обеспечивает высокую достоверность и точность результатов испытаний за счет устранения перекосов и дополнительного трения, вносимого элементами узла испытания. Выполнение концевых держателей контробразцов в виде сферических шарниров, которые самоустанавливаются в пазах корпуса, позволяет компенсировать несоосность и перекос элементов конструкции узла. Предлагаемое средство нагружения позволяет исключить погрешности от дополнительного трения между элементами узла. Кроме того, разработанная конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузки в сопряжении, что весьма важно при испытаниях антифрикционных покрытий.

Наиболее эффективно применение узла трения в качестве автономного модуля многопозиционного испытательного устройства. Замкнутая силовая схема узла трения позволяет производить переналадку отдельного узла в отрыве от испытательного устройства, не прерывая эксперимент, что дает возможность значительно сократить время испытаний.

Далее изобретение поясняется предлагаемым чертежом, на котором представлен узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием фиг.1, вид. А фиг.2.

Узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием сопряжений типа вал втулка согласно изобретению содержит корпус 1, образец, выполненный в виде вала 2 с буртиком, имеющим пазы для передачи крутящего момента от привода испытательного устройства, контробразцы втулки 3 и 4, шарнирно закрепленные в корпусе 1 с помощью сферических держателей 5 и 6, контробразец втулку 7, жестко зафиксированную в подвижной обойме 8, фиксаторы 9 и 10 держателей 5 и 6. Средство нагружения включает в себя шток 11, жестко закрепленный одним концом на обойме 8 перпендикулярно ее продольной оси, упорную крышку 12, установленную на корпусе 1, пружину 13, одетую на шток 11 и зафиксированную между крышкой 12 и гайкой 14, регулирующей сжатие пружины 13. Гайка 14 перемещается по штоку 11 вдоль шкалы 15. Средство измерения момента трения представляет собой упор 16, установленный консольно на конце штока 11, взаимодействующий с тензобалкой, установленной на корпусе испытательного устройства и регистрирующей аппаратурой (не показано). Средство измерения износа содержит траверсу П-образной формы 17, жестко закрепленную на обойме 8 и несущую упор 18, установленный соосно со штоком 11, регулируемый гайкой 19, контактирующий с тензобалкой 20, установленной консольно на корпусе 1 узла трения.

Первоначально устанавливают втулки 3 и 4 в сферические держатели 5 и 6, а втулку 7 в подвижную обойму 8, совмещают оси вращения втулок 3,4,7 и устанавливают вал 2 в рабочую зону. Нагрузку прикладывают тарированным перемещением гайки 14 вдоль шкалы 15 и сжатием пружины 13, при этом обойма 8, втулка 7 и вал 2 перемещаются относительно вертикальной оси корпуса 1 узла трения до тех пор, пока нагрузка, создаваемая пружиной 13 в сопряжении вал 2 контробразец 7, уравновесится реакциями в сопряжениях вал 2 контробразцы 3 и 4, для этого сумма длин втулок 3 и 4 равна длине втулки 7. Возможные перекосы элементов узла и неравномерность распределения нагрузки компенсируется самоустановкой сферических держателей контробразцов 5 и 6, при этом фиксаторы 9 и 10 удерживают держатели от провода относительно корпуса за счет крутящего момента привода.

Узел трения устанавливают в корпус испытательного устройства, совмещая упор 16 с тензобалкой измерения момента трения, а вал 2 с муфтой привода вращения.

В процессе испытаний имеется износ менее износостойкого материала, в результате зазоры в зоне трения увеличиваются и обойма 8 под действием нагрузки перемещается и через траверсу 17 и упор 18 давит на тензобалку 20, консольно закрепленную на корпусе 1 узла трения, сигналы с которой передаются на регистрирующую аппаратуру, показывая величину линейного износа.

Предполагается применение предлагаемого узла трения в научно-исследовательских лабораториях при проведении испытаний на трение и износ материалов с покрытиями из антифрикционных материалов.

Формула изобретения

Узел трения для испытания на трение и износ материалов с покрытием сопряжений типа вал втулка, содержащий корпус с соосными отверстиями для установки в них концов вала, установленную с возможностью перемещения перпендикулярно к валу обойму с втулкой, охватывающей среднюю часть вала, средство нагружения, средство измерения моментов трения и износа, включающее в себя консольно закрепленную на корпусе тензобалку, контактирующую с упором, и привод вращения вала, отличающийся тем, что он снабжен установленной на корпусе упорной крышкой с отверстием, двумя фиксаторами предотвращения проворота держателей контробразцов от крутящего момента, жестко закрепленным одним концом на обойме перпендикулярно к ее продольной оси штоком, связанной со средством нагружения траверсой, гайкой и двумя держателями для концов вала, каждый из которых выполнен в виде самоустанавливаюегося сферического шарнира и расположен в соответствующем отверстии в корпусе, средняя часть штока размещена в отверстии упорной крышки, гайка установлена на его свободном конце и подпружинена относительно его упорной крышки, фиксаторы предотвращения проворота держателей контробразцов от крутящего момента установлены в корпусе узла, а упор закреплен на траверсе соосно со штоком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2