Установка для исследования температуры в зоне трения методом естественной термопары

 

Изобретение служит для измерения температур в зоне контакта движущихся относительно друг друга элементов и может найти применение при исследованиях режимов трения различных материалов при различных процессах обработки их поверхностей. Устройство для исследования температуры в зоне трения методом естественной термопары состоит из блока привода, блока для исследования зоны трения, блока измерения и стабилизации частоты вращения вала и блока фильтрации для отделения термоЭДС и трибоЭДС. Подвижный элемент пары трения выполнен с возможностью совершения двух вращательных движений одновременно - вокруг оси привода и в обратном направлении вокруг собственной оси вращения. Собственная ось вращения подвижного элемента пары трения смещена относительно оси привода. На оси вращения подвижного элемента пары трения установлена пружина для регулировки усилия прижима предварительным натягом. Установка обеспечивает повышение точности измерения температур в зоне трения методом естественной термопары при постоянстве скорости трения и возможности регулировки усилия прижима трущихся элементов друг к другу. 1 ил.

Изобретение относится к измерению температур в зоне контакта движущихся относительно друг друга элементов и может найти применение при исследованиях режимов трения различных материалов при различных процессах обработки их поверхностей.

Известна установка для измерения температуры в зоне контакта деформирующих элементов протяжки с изделием [1], состоящее из несущей штанги, на которой размещены разделенные дистанционными втулками деформирующие элементы, регистрирующего прибора, подключенного к деформирующему элементу и изделию, изоляционных элементов.

Недостатком этого устройства является то, что для уменьшения погрешности, создаваемой термоЭДС при повышении температуры, скользящий контакт (токосъемник), совершающий вращательное движение относительно другого элемента пары трения, выполнен из того же материала, что и подвижный элемент, при различной технологии обработки поверхностей в зоне трения токосъемника, что приводит к различию абсолютных значений термоЭДС трущихся элементов. При этом движение трущихся деталей относительно друг друга оказывается неравномерным, что вносит погрешность в результаты измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для измерения температуры в зоне трения методом естественной термопары без использования скользящего контакта [2], состоящее из вращающегося диска с прижимаемыми к нему двумя неподвижными плитками, одна из которых выполнена из одного с диском материала, а вторая - из другого материала, и измерительного прибора.

Недостатком такого устройства является то, что в нем при возвратно-поступательном движении не поддерживается постоянство скорости и невозможно регулировать усилие прижима друг к другу трущихся элементов.

Цель изобретения - повышение точности измерения при определении температуры зоны трения по термоЭДС, генерируемой естественной термопарой, электродами которой являются трущиеся поверхности и повышение эффективности устройства за счет относительной простоты его переналадки.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения точности измерения температур в зоне трения методом естественной термопары при постоянстве скорости трения и возможности регулировки усилия прижима трущихся элементов друг к другу.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, состоящем из блока привода, блока для исследования зоны трения, блока измерения и стабилизации частоты вращения вала и блока фильтрации для отделения термоЭДС и трибоЭДС, в отличие от прототипа, подвижный элемент пары трения, образующий зону трения, одновременно совершает два вращательных движения, одно - с постоянной скоростью вокруг оси привода O-O, а другое - вокруг собственной оси вращения O1-O1 с той же частотой, но в обратном направлении.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Установка содержит подшипник 1, по внутреннему диаметру которого запрессован валик 2, а по внешнему - диэлектрическая втулка 3 с закрепленным на ней подвижным элементом пары трения. Валик 2, на котором зацеплен подвижный элемент, установлен в отверстие втулки 4, находящейся на валу 5 двигателя.

Подвижный элемент пары трения изготовлен в виде чашки 6, выполненной заодно с хвостовиком, на противоположном конце которого стоит палец 7, скользящий в пазу направляющей 8.

Для обеспечения постоянства скорости трения чашка, изготовленная из исследуемого в паре трения материала, имеет сферический выступ в центре дна, торец которого обработан по требуемой для исследования технологии, а хвостовик чашки имеет достаточную длину, чтобы его свободный конец не нагревался в результате теплопередачи от тепла, выделяемого в зоне трения, что позволяет к свободному концу хвостовика приварить пружинный токоотвод с целью измерения ЭДС естественной термопары.

Вторым элементом, образующим зону трения, является пластина 9, выполненная из требуемого для исследования материала, с заданной обработкой ее поверхности. Эта пластина лежит на изоляционном основании 10. Зона трения пластины 9 и сферического выступа чашки 6 смещена относительно оси привода.

Усилие прижима элементов трения друг к другу регулируется пружиной 11, установленной на валике 2, причем поджатие этой пружины осуществляется гайкой 12, установленной на резьбовом конце валика.

Усилие натяга пружины может быть измерено любым динамометром с помощью тяг, связанных с шайбами 13 и 14. При этом усилие тяги увеличивают до момента отрыва шайбы 13 от выступа на валике и замечают это усилие. Блок измерения и стабилизации частоты вращения вала содержит фотоэлектрический датчик скорости вращения, электронный счетчик числа оборотов и электронную схему стабилизации.

Установка работает следующим образом.

Втулка 4, установленная на оси O-O двигателя, вращается, и валик 2, установленный в отверстии этой втулки, на расстоянии R от оси двигателя, описывает окружность.

При работе механизма чашка 6 движется по окружности, палец 7, скользящий в пазу направляющих 8 - по прямой линии, а подвижный элемент пары трения имеет два движения - вращательное вокруг собственной оси вращения и вращательное вокруг оси привода, обусловленные движением чашки 6 и движением пальца 7.

Определение температуры зоны трения производится по термоЭДС, генерируемой естественной термопарой, электродами которой являются трущиеся поверхности.

Предлагаемая установка применяется для проведения исследований при определении температур в зоне трения пар трения из различных материалов с целью оптимального выбора удельного давления на контакт, скорости скольжения, микрогеометрии поверхности и т.д., обеспечивающих условия эксплуатации фрикционных узлов из этих материалов, соответствующие техническим требованиям.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 781607, кл. G 01 K 7/02, 1980.

2. Ваграмян А.С. Новый метод измерения температуры на поверхности трения разнородных металлов. "Вестник машиностроения", N 7, 1958 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для исследования температуры в зоне трения методом естественной термопары, состоящее из блока привода, блока для исследования зоны трения, блока измерения и стабилизации частоты вращения вала и блока фильтрации для отделения термоЭДС и трибоЭДС, отличающееся тем, что подвижный элемент пары трения выполнен с возможностью совершения двух вращательных движений одновременно - вокруг оси привода и в обратном направлении вокруг собственной оси вращения, смещенной относительно оси привода, на оси вращения подвижного элемента пары трения установлена пружина для регулировки усилил прижима предварительным натягом.

РИСУНКИ

Рисунок 1