Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях



Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях
Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях
Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях
Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях
Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях

 


Владельцы патента RU 2411497:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике. Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях содержит основание, держатели образцов и контробразца, узел нагружения, привод и механизм относительного перемещения образцов и контробразца. Причем механизм относительного перемещения образцов и контробразца выполнен в виде трех находящихся в зацеплении эвольвентных зубчатых колес, причем одно из зубчатых колес, к которому крепится контробразец в виде шлицевой втулки и в шлицевое отверстие которой входит шлицевой вал с прикрепленными к нему образцами, является промежуточным, а между внешними боковыми гранями образцов шлицевого вала и боковыми поверхностями пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки имеется боковой зазор, причем величина этого зазора находится в пределах 0-0,2 мм, а между наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки имеются радиальные зазоры, величина которых превышает боковой зазор из условия, чтобы цилиндрические поверхности шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки не препятствовали контакту внешних боковых граней образцов и боковых поверхностей пазов щлицевого отверстия шлицевой втулки при смещении промежуточного зубчатого колеса относительно шлицевого вала в процессе работы устройства. Техническим результатом является повышение надежности устройства для испытания мателиалов на износ при малых перемещениях. 5 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытанию материалов на износ при малых перемещениях.

Известен стенд для испытания шлицевых соединений на износостойкость, содержащий основание, держатели образца и контробразца, узел нагружения и привод держателя образца (авторское свидетельство СССР № 947701, кл. G01N 3/56, 1982). Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для испытания на износ конкретного узла - шлицевого соединения с имитацией реальных условий его работы и не позволяет проводить сравнительные испытания отдельных образцов материалов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях, содержащее механизм относительного перемещения образцов и контробразца, выполненный в виде пары зубчатых колес, к одному из которых крепится контробразец, выполненный в виде шлицевой втулки, а держатель образцов выполнен в виде соединенного с приводом шлицевого вала, входящего в отверстие шлицевой втулки зубчатого колеса, при этом образцы крепятся к боковым поверхностям шлицевого вала, причем внешние боковые поверхности каждого образца, контактирующие с контробразцом, выполнены под углом относительно оси шлицевого вала, находящегося в пределах 0-0° 17′ (патент на изобретение № 2255324, кл. G01N 3/56, 2003 (прототип)).

Недостатком этого устройства является то, что перекос осей шлицевого вала с образцами и зубчатого колеса с контробразцом, имеющий место при работе устройства, вызывает перекос в зацеплении зубчатых колес, концентрацию нагрузки на краю зуба и, как следствие, снижение надежности устройства.

Задача изобретения - повышение надежности устройства для испытания материалов на износ при малых перемещениях.

Достигается это тем, что механизм относительного перемещения образцов и контробразца выполнен в виде трех находящихся в зацеплении эвольвентных зубчатых колес, причем одно из зубчатых колес, к которому крепится контробразец в виде шлицевой втулки и в шлицевое отверстие которой входит шлицевой вал с прикрепленными к нему образцами, является промежуточным, а между внешними боковыми гранями образцов шлицевого вала и боковыми поверхностями пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки имеется боковой зазор, причем величина этого зазора находится в пределах 0-0,2 мм, а между наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки имеются радиальные зазоры, величина которых превышает боковой зазор из условия, чтобы цилиндрические поверхности шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки не препятствовали контакту внешних боковых граней образцов и боковых поверхностей пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки при смещении промежуточного зубчатого колеса относительно шлицевого вала в процессе работы устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что механизм относительного перемещения образцов и контробразца выполнен в виде трех находящихся в зацеплении эвольвентных зубчатых колес, причем одно из зубчатых колес, к которому крепится контробразец в виде шлицевой втулки и в шлицевое отверстие которой входит шлицевой вал с образцами, является промежуточным, а между внешними боковыми гранями образцов шлицевого вала и боковыми поверхностями пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки имеется боковой зазор, причем величина этого зазора находится в пределах 0-0,2 мм, а между наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями шлицев вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки имеются радиальные зазоры, величина которых превышает боковой зазор из условия, чтобы цилиндрические поверхности шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки не препятствовали контакту внешних боковых граней образцов и боковых поверхностей пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки при смещении промежуточного зубчатого колеса относительно шлицевого вала в процессе работы устройства. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию «НОВИЗНА».

Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что известно устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях, содержащее механизм относительного перемещения образцов и контробразца, выполненный в виде пары зубчатых колес, к одному из которых крепится контробразец, выполненный в виде шлицевой втулки, а держатель образцов выполнен в виде соединенного с приводом шлицевого вала, входящего в отверстие шлицевой втулки зубчатого колеса, при этом образцы крепятся к боковым поверхностям шлицев шлицевого вала, причем внешние боковые поверхности каждого образца, контактирующие с контробразцом, выполнены под углом относительно оси шлицевого вала, находящегося в пределах 0-0° 17′. Однако имеющий место при работе такого устройства перекос осей шлицевого вала с образцами и зубчатого колеса с контробразцом вызывает перекос в зацеплении зубчатых колес, концентрацию нагрузки на краю зуба, и, как следствие, снижение надежности устройства. Заявленное устройство обеспечивает новое свойство - повышенную надежность по сравнению с прототипом. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».

На фиг.1 изображен общий вид устройства для испытания материалов на износ при малых перемещениях; на фиг.2 - промежуточное зубчатое колесо с прикрепленным к нему контробразцом и шлицевой вал с прикрепленными к нему образцами; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - схема зубчатой передачи с промежуточным зубчатым колесом; на фиг.5 - схема, поясняющая механизм скольжения контактирующих поверхностей образцов и контробразца.

Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях содержит основание 1, механизм 2 относительного перемещения образцов и контробразца, выполненный в виде трех находящихся в зацеплении зубчатых колес 3, 4 и 5, из которых зубчатое колесо 4 является промежуточным, вал 6 с закрепленным на нем зубчатым колесом 3, соединенный с приводом 7, и узел нагружения 8, выполненный, например, в виде тормоза. Промежуточное зубчатое колесо 4 содержит прикрепленный к нему контробразец, выполненный в виде шлицевой втулки 9. На шлицевом валу 10, на котором расположено промежуточное зубчатое колесо 4, выполнены шлицы 11, равномерно расположенные по окружности, которые входят в соответствующие пазы 12 шлицевой втулки 9. К боковым поверхностям шлицев 11 прикреплены образцы 13 посредством винтов 14. Внешние боковые грани 15 образцов 13 параллельны оси шлицевого вала 10. Для того чтобы при работе устройства промежуточное зубчатое колесо 4 могло перемещаться относительно шлицевого вала 10, между внешними боковыми гранями 15 образцов 13 шлицевого вала 10 и боковыми поверхностями пазов 12 шлицевого отверстия шлицевой втулки 9 имеется боковой зазор Δ, причем величина этого зазора находится в пределах 0-0,2 мм, а между наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями шлицев 11 шлицевого вала 10 и шлицевого отверстия шлицевой втулки 9 имеются радиальные зазоры ρ, величина которых превышает боковой зазор Δ из условия, чтобы цилиндрические поверхности шлицев 11 шлицевого вала 10 и шлицевого отверстия шлицевой втулки 9 не препятствовали контакту внешних боковых граней 15 образцов 13 и боковых поверхностей пазов 12 шлицевого отверстия шлицевой втулки 9 при смещении промежуточного зубчатого колеса 4 относительно шлицевого вала 10 в процессе работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

С помощью узла нагружения 8 создается необходимая нагрузка на внешние боковые грани 15 образцов 13. Вращение зубчатых колес 3, 4 и 5 осуществляется посредством привода 7 через вал 6, на котором закреплено зубчатое колесо 3. Промежуточное зубчатое колесо 4 не передает крутящий момент и нагружено только радиальной силой Fрад, которая зависит от усилий в зацеплении зубчатых колес Fn. Из-за наличия боковых Δ и радиальных ρ зазоров возникает смещение у оси промежуточного зубчатого колеса 4 относительно оси шлицевого вала 10 в направлении линии действия радиальной силы Fрад до соприкосновения внешних боковых граней 15 образцов 13 и боковых поверхностей пазов 12 шлицевого отверстия шлицевой втулки 9. Смещение осей вызывает при вращении соединения относительное перемещение (скольжение) контактирующих поверхностей образцов 13 и контробразца (шлицевой втулки 9) и, как следствие, износ образцов. Скольжение носит возвратно-поступательный характер, величина его зависит от зазора Δ, и полный цикл скольжения происходит за один оборот промежуточного зубчатого колеса 4. Изменяя величину бокового зазора Δ в пределах 0-0,2 мм, можно изменять интенсивность изнашивания образцов. Принятая величина бокового зазора в указанных пределах и связанная с этим величина относительных перемещений (скольжения) образцов относительно контробразца соответствует реальным величинам малых относительных перемещений рабочих поверхностей во многих узлах машин, в частности шлицевых, шпоночных и профильных соединениях, некоторых типах муфт и других узлах.

Физическая картина относительного перемещения (скольжения) рабочих поверхностей шлицевого соединения вала с промежуточным зубчатым колесом рассмотрена в работе (Скундин Г.И., Никитин В.Н. Шлицевые соединения. - М.: Машиностроение, 1981. - 128 с., стр.79-82, рис.54 и 55.). Поскольку роль рабочих поверхностей шлицев вала в заявляемом устройстве выполняют внешние боковые грани 15 образцов 13, при работе устройства будут иметь место малые относительные перемещения рабочих поверхностей образцов и контробразца и износ образцов, по величине которого можно судить об износостойкости материалов образцов.

В предлагаемом устройстве внешние боковые грани образцов параллельны оси шлицевого вала, что исключает перекос промежуточного зубчатого колеса и тем самым повышает надежность устройства по сравнению с прототипом.

Устройство для испытания материалов на износ при малых перемещениях, содержащее основание, держатели образцов и контробразца, узел нагружения, привод и механизм относительного перемещения образцов и контробразца, отличающееся тем, что механизм относительного перемещения образцов и контробразца выполнен в виде трех находящихся в зацеплении эвольвентных зубчатых колес, причем одно из зубчатых колес, к которому крепится контробразец в виде шлицевой втулки и в шлицевое отверстие которой входит шлицевой вал с прикрепленными к нему образцами является промежуточным, а между внешними боковыми гранями образцов шлицевого вала и боковыми поверхностями пазов шлицевого отверстия шлицевой втулки имеется боковой зазор, причем величина этого зазора находится в пределах 0-0,2 мм, а между наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки имеются радиальные зазоры, величина которых превышает боковой зазор из условия, чтобы цилиндрические поверхности шлицев шлицевого вала и шлицевого отверстия шлицевой втулки не препятствовали контакту внешних боковых граней образцов и боковых поверхностей пазов щлицевого отверстия шлицевой втулки при смещении промежуточного зубчатого колеса относительно шлицевого вала в процессе работы устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экспериментально-теоретическому определению фрикционных характеристик пары трения. .

Изобретение относится к технологии определения смазывающей способности жидких смазочных масел. .

Изобретение относится к трибоэлектрохимии. .

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к исследованию трибомеханических характеристик смазочных материалов на машинах трения. .

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания материалов на трение и износ. .

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания материалов на трение и износ. .

Изобретение относится к испытательной технике

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов

Изобретение относится к созданию композиционных алмазосодержащих материалов, а именно к способам определения относительного изменения активных абразивных зерен в композиционном материале при трении и изнашивании на основе данных микроскопического анализа приповерхностного слоя композиционного материала

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств материалов, а более конкретно - к области исследования их трибологических свойств, и может быть использовано для количественного определения составляющих сил сухого и вязкого трения и трибодиагностики изоляции проводов, кабелей и токопроводящих жил кабеля при испытании на трение и изнашивание

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для исследования процесса изнашивания образцов, и может быть использовано для испытания материалов в условиях механического изнашивания, соприкасающихся в растворах электролитов

Изобретение относится к трибологии, в частности к методам прогнозирования износостойкости конструкционных материалов, и может быть использовано в машиностроении при выборе и оценке работоспособности конструкционных материалов

Изобретение относится к области металлургии, а конкретно к оборудованию для испытаний материалов на ударно-абразивное изнашивание

Изобретение относится к устройствам для испытания пакетов текстильных материалов цепной пилой
Наверх