Устройство для испытания материалов на трение и износ



Устройство для испытания материалов на трение и износ
Устройство для испытания материалов на трение и износ

 


Владельцы патента RU 2531124:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к технике исследования триботехнических свойств материалов и покрытий и может быть использовано при испытаниях на трение и износ. Устройство содержит основание, узел нагружения, связанный с датчиком износа, регистрирующий прибор, привод вращения, взаимодействующий с держателем контробразца, силоизмеритель с упругими элементами и датчики деформации. Силоизмеритель дополнительно содержит кольцо, на торцевых сторонах которого радиально закреплены упругие элементы, выполненные в виде пластин, три из которых, воспринимающие момент сопротивления от держателя образца, симметрично установлены на ребро с верхней стороны кольца, при этом свободные концы пластин ограничены с двух сторон упорами, а три упругих элемента, воспринимающих нормальную нагрузку, смонтированы симметрично по отношению друг к другу с нижней стороны кольца, при этом плоскости кольца и пластин совмещены. Технический результат: упрощение конструкции и повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технике исследования триботехнических свойств материалов и покрытий и может быть использовано при испытаниях на трение и износ.

Известно устройство для испытаний материалов на трение и износ, содержащее три массивные плиты, соединенные стойками. Нижняя плита служит основанием для установки, на верхней плите закреплено устройство для нагружения. На средней плите закреплен нижний образец держатель, на хвостовике которого установлен радиальный шарикоподшипник. На внешнем кольце подшипника запрессовано зубчатое колесо, соединенное с помощью штифтов с чашкой, которая может свободно перемещаться относительно колеса в вертикальном направлении, и не может проворачиваться относительно него. В двух взаимно перпендикулярных направлениях в чашке выполнены прямые пазы, в которые вставлены плоские пружины с наклеенными тензодатчиками. Другим концом пружины закреплены в пазах головок винтов, ввернутых в оправку, в центре которой запрессован шаровой индентор. Плоские пружины закреплены в головках винтов, ввернутых в оправку стопорными винтами. Зубчатое колесо находится в зацеплении с шестерней, закрепленной неподвижно на валу электродвигателя [Н.М. Михин. Внешнее трение твердых тел. М.: Издательство «Наука», 1977, с.118-121].

Недостатком данного устройства является искажение при определении нормальной нагрузки из-за потерь на трение и из-за перекосов в сопряжении вал-втулка, а также из-за наличия шарикоподшипника в приводе вращения приводящего к погрешности в измерении момента трения и трудности реализации торцевой схемы трения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для испытания материалов на трение и износ, содержащее основание, размещенные на нем держатель контробразца, взаимодействующий с приводом вращения, держатель образца, узел нагружения и тензодатчики измерения момента трения и износа, при этом привод вращения контробразца имеет возможность контролируемого датчиками возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси устройства от кинематически связанного с ним узла нагружения, выполненного в виде силового привода, вход которого связан с выходом блока задания и поддержания постоянной нормальной нагрузки, а вход блока связан с выходами тензодатчиков, расположенных на упругих элементах силоизмерителя, выполненного в виде держателя образца [RU, №2073846, МПК G01N 3/56, 1997].

Недостатком данного изобретения являются ограниченные габариты привода вращения, изготовление упругих элементов, предназначенных для измерения нормальной нагрузки и момента сопротивления, в виде одной детали, что негативно сказывается на точности измерения параметров испытаний. Наличие в приводе задания нормальной нагрузки пары винт-гайка и электродвигателя усложняет устройство.

Задачей изобретения является разработка устройства для испытания материалов на трение и износ с измененной компоновкой конструкции, устраняющей в приводе нормальную нагрузку пары винт-гайка и электродвигателя

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерения.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что устройство для испытания материалов на трение и износ содержит основание, узел нагружения, связанный с датчиком износа, регистрирующий прибор, привод вращения, взаимодействующий с держателем контробразца, силоизмеритель с упругими элементами и датчики деформации. Согласно изобретению силоизмеритель дополнительно содержит кольцо, на торцевых сторонах которого радиально закреплены упругие элементы, выполненные в виде пластин, три из которых, воспринимающие момент сопротивления от держателя образца, симметрично установлены на ребро с верхней стороны кольца, при этом свободные концы пластин ограничены с двух сторон упорами, а три упругих элемента, воспринимающих нормальную нагрузку, смонтированы симметрично по отношению друг к другу с нижней стороны кольца, при этом плоскости кольца и пластин совмещены. При этом узел нагружения, связанный с основанием кронштейном, выполнен в виде груза, противовеса и рычага, взаимодействующего с направляющей, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения.

Расположение упругих элементов с двух противоположных сторон кольца, дополнительно введенного в силоизмеритель, обеспечивает повышение точности измеряемых характеристик за счет разделения упругих элементов, а введение в конструкцию узла нагружения, выполненного в виде груза, противовеса и рычага, связанного с основанием кронштейном и взаимодействующего с направляющей, обеспечивает упрощение конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства, вид спереди; на фиг.2 - сечение A-A на фиг.1.

Устройство для испытания материалов на трение и износ содержит основание 1, узел нагружения, связанный с датчиком износа 2, регистрирующий прибор 3, привод вращения 4, взаимодействующий с держателем 5 контробразца 6. Силоизмеритель содержит упругие элементы 7, воспринимающие момент сопротивления от держателя образца, и упругие элементы 8, воспринимающих нормальную нагрузку, а также датчики деформации 9, 10. Упругие элементы 7 и 8 выполнены в виде пластин и закреплены радиально на кольце 11 с торцевых его сторон. При этом три упругих элемента 7, воспринимающие момент сопротивления от держателя 12 образца 13, симметрично установлены на ребро с верхней стороны кольца 11, свободные концы пластин ограничены с двух сторон упорами 14, а три упругих элемента 8, воспринимающих нормальную нагрузку, смонтированы симметрично по отношению друг к другу с нижней стороны кольца 11, при этом плоскости кольца 11 и пластин 8 совмещены. Узел нагружения, связанный с основанием 1 кронштейном 15, выполнен в виде груза 16, противовеса 17 и рычага 18, взаимодействующего с направляющей 19, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения.

Устройство для испытания материалов на трение и износ работает следующим образом. Контробразец 6 устанавливают в держатель 5 контробразца 6, а образец 13 - в держатель 12. Груз 16 и противовес 17 задает необходимую нормальную нагрузку, передает ее через рычаг 15 и направляющую 19 упругим элементам 8, деформируя их. Привод вращения 4 передает крутящий момент паре трения, прижимая контробразец 6 к образцу 12. При этом тангенсальная нагрузка деформирует упругие элементы 7. Датчики 9 и 10 линейных перемещений отражают величину деформации упругих элементов 7 и 8 и передают их на регистрирующий прибор 3.

В ходе испытаний происходит износ пары трения, величину которого регистрирует датчик износа 2 и передает ее на регистрирующий прибор 3.

Выполнение устройства в данном виде позволяет:

1. Повысить точность за счет разделения упругих элементов;

2. Устранить ограничения привода вращения по мощности и габаритам за счет изменения компоновки конструкции;

3. Упростить конструкцию за счет устранения в приводе нормальной нагрузки пары винт-гайка и электродвигателя.

Данное изобретение находится на стадии лабораторных испытаний.

1. Устройство для испытания материалов на трение и износ, содержащее основание, узел нагружения, связанный с датчиком износа, регистрирующий прибор, привод вращения, взаимодействующий с держателем контробразца, силоизмеритель с упругими элементами и датчики деформации, отличающееся тем, что силоизмеритель дополнительно содержит кольцо, на торцевых сторонах которого радиально закреплены упругие элементы, выполненные в виде пластин, три из которых, воспринимающие момент сопротивления от держателя образца, симметрично установлены на ребро с верхней стороны кольца, при этом свободные концы пластин ограничены с двух сторон упорами, а три упругих элемента, воспринимающих нормальную нагрузку, смонтированы симметрично по отношению друг к другу с нижней стороны кольца, при этом плоскости кольца и пластин совмещены.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел нагружения, связанный с основанием кронштейном, выполнен в виде груза, противовеса и рычага, взаимодействующего с направляющей, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии контроля качества смазочных масел при их применении и совместимости с материалами деталей машин. Способ заключается в том, что пробу масла постоянной массы нагревают при постоянной температуре с перемешиванием, через равные промежутки времени отбирают часть пробы окисленного масла, в каждой из которых определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленного масла и испытывают его на противоизносные свойства, при этом определяют диаметр пятна износа и коэффициент противоизносных свойств П, равный Kп/U, где Кп - коэффициент поглощения светового потока, a U - диаметр пятна износа, мм, строят линейную графическую зависимость коэффициента противоизносных свойств П от коэффициента поглощения светового потока Кп, которую используют для определения противоизносных свойств смазочных масел.

Изобретение относится к области испытания полимерных композиционных материалов и может быть использовано для оценки их износостойкости. Сущность: проводят испытания плоских образцов на трение и износ при постоянной скорости цилиндрического контртела за один и тот же период времени по одному и тому же следу трения при кратно увеличивающихся нагрузках.

Изобретение относится к области триботехнических исследований материалов и может быть использовано для испытания материалов для подвижных уплотнений. Сущность: проводят испытание уплотнительных материалов в режимах жидкостного и полусухого трения при постоянной скорости вращения смазываемого диска о поверхность исследуемого материала.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к устройствам для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость плоских поверхностей импульсной нагрузкой деталей вибрационных машин.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции стендов для испытаний на износ дисковых ножей рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания на износ плоских поверхностей, и, преимущественно, может быть использовано при испытании панелей пола.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

Изобретение относится к способам испытаний узлов трения механических систем. Сущность: оценка состояния трибосистемы осуществляется по анализу интегральных оценок (функция диссипации, степени диссипации, приведенных к выходу энергетических потерь фрикционной системы, квадрата модуля когерентности), запаса устойчивости по амплитуде и фазе амплитудо-фазочастотных характеристик.

Изобретение относится к способам триботехнических испытаний, в частности к исследованиям приработки. Сущность: трибосистему смазывают, осуществляют трение и нагружают ступенчатой внешней нагрузкой до достижения максимальной нагрузочной способности.
Настоящее изобретение относится к способу повышения износостойкости пар трения путем обработки смазочного материала, работающего в узлах трущихся деталей, при этом обработку смазочного материала осуществляют непосредственно в трибоузле, при этом на одну трущуюся поверхность детали трибоузла подают постоянный ток положительной полярности, регулируемый по величине от 100 до 300 мкА, который через слой смазочного материала и поверхность контрдетали трибоузла образует замкнутую цепь, при этом подачу тока через трибоузел осуществляют от источника питания, соединенного с потенциометрами и регулятором величины и полярности тока.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения характера и степени износа в парах трения. Сущность: на рабочую поверхность наносят материал испытуемого покрытия и изнашивают его путем истирания. Перед изнашиванием путем истирания производят ионную полировку поверхности металлического образца, затем ионно-плазменным методом напыляют слои износостойких покрытий различного цвета. Общую толщину наносимого покрытия выбирают в интервале от 100 нм до 20 мкм, а после изнашивания покрытия истиранием визуально и с помощью измерительной аппаратуры определяют характер и степень износа. Технический результат: повышение точности определения характера и степени износа деталей сложной геометрии, в т.ч. до окончания срока службы покрытия, повышение производительности анализа, возможность исследования тонкопленочных покрытий. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях с целью оценки эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для шлифования. Образец фиксируют и шлифуют с подачей СОЖ на расположенных на магнитной плите плоскошлифовального станка подвижных салазках с прикрепленной силоизмерительной системой для записи тангенциальных составляющих силы шлифования и сведения их в таблицу. Определяют величину эффективности шлифования как отношение сумм тангенциальных составляющих силы шлифования на одном или нескольких проходах с эталонной и испытуемой СОЖ. Об эффективности СОЖ судят по полученной величине эффективности шлифования. Чем больше упомянутая величина, тем выше эффективность СОЖ. В результате повышается точность и уменьшается трудоемкость оценки эффективности СОЖ при шлифовании. 1 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, а именно к оценке силы и коэффициента трения при холодной обработке металлов давлением. Представлен способ оценки параметров трения при холодной обработке металлов давлением, по которому протягивают через валки с заданным обжатием образцов с коническим участком с одного конца, длина которого позволяет обеспечивать прирост степени обжатия при протягивании образцов, визуально определяют место образования задиров на образцах, составляют для всех образцов график зависимости сила деформирования - перемещение, с помощью которого для места образования задиров определяют степень обжатия и напряжение сдвига второго образца и образцов с нанесенными смазочными материалами или покрытиями при их протягивании через жестко закрепленные валки, при этом определяют момент сопротивления вращению валков при их торможении и нормальную силу, действующую на валки со стороны образцов при их деформировании, посредством датчиков силы и устройства торможения валков, а из этих, фиксируемых датчиками силы, величин определяют силу трения по формуле: Tтр.=Pдат.×L/R, где Ттр. - сила трения, R - радиус валка, Рдат. - сила торможения, фиксируемая датчиком, L - длина рычага тормозящего приспособления, и коэффициент трения по формуле: f=Tтр./2N=Pдат.×L/R×2N, где f - коэффициент трения, N - нормальная нагрузка, т.е. сила, действующая на валки со стороны образцов при их деформировании, определяемая датчиками силы. Также описано устройство для реализации указанного способа. Достигается расширение функциональных возможностей и повышение надежности оценки. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 5 ил.

Группа изобретений относится к легкой промышленности, в частности к определению механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек). Способ для механических испытаний швейных материалов и соединений заключается в том, что, нагружая закрепленный на установке образец материала через объемный рабочий орган в виде пуансона полусферической формы, получают на регистрирующем средстве в виде осциллографа электрические сигналы от тензодатчиков, связанных через упругие элементы с испытуемым образцом, отражающие действующие силы на участках испытуемого образца по осям 0X, 0Y, 0Z, по которым судят о многоосной деформации образца материала, далее, зная размерные параметры образца материала, находят искомые напряжения, действующие на этих участках образца, причем искомые напряжения на образце материала определяют в динамике при действии непрерывного процесса изнашивания его при циклической нагрузке, путем сравнения напряжения в образце материала в начале цикла испытаний и в конце определяют влияние износа на механические характеристики испытуемого материала, а при использовании режима влажно-тепловой обработки перед нагружением в зону деформирования образца швейного материала пропускают пар через сквозные отверстия на всей рабочей поверхности пуансона. Также описана установка для реализации указанного способа. Достигается повышение надежности определения и качества швейных материалов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки и может найти свое применение в нефтегазовой отрасли. Устройство для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки содержит стол-основание, электродвигатель, узел замера тягового усилия, установленные на столе-основании уровень и основание для размещения груза. На основании для размещения груза шарнирно закреплена направляющая плита, с возможностью поворота вокруг своей оси, на боковой поверхности которой выполнен паз, обеспечивающий перемещение размещенного в пазу узла замера тягового усилия. Узел замера тягового усилия соединен с одной стороны при помощи нити со шкивом электродвигателя, расположенным на противоположном конце направляющей плиты, с другой - с металлическим грузом, расположенным на фильтрационной корке, закрепленной фиксаторами на основании для размещения груза. Технический результат − обеспечение измерения показателей как фрикционных, так и адгезионных свойств фильтрационной корки, возможность оценки вклада фрикционных и адгезионных сил в суммарную силу сопротивления движению колонн в скважине. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к способам и устройствам для определения пластических деформаций и износа упрочненных материалов при испытаниях на контактную выносливость плоских поверхностей с импульсной нагрузкой деталей вибрационных машин. Сущность: определяют пластические деформации и износ упрочненных материалов в условиях относительной продольной подачи испытываемых образцов и вращающихся деформирующих тел, одновременно взаимодействующих с верхними и нижними испытываемыми образцами, закрепленными, соответственно, в верхнем многоместном зажимном приспособлении, вращающемся относительно центральной продольной оси, и нижнем многоместном зажимном приспособлении, находящемся в неподвижном состоянии. Деформирующие тела подвижно с возможностью вращения относительно продольной оси установлены в сепараторе, позволяющем по круговым концентричным траекториям на различном расстоянии от центра вращаться деформирующим телам. Верхнее зажимное приспособление жестко закреплено на обкатнике. Обкатник приводят во вращение от индивидуального привода, расположенного в корпусе и состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи и вала, на котором на одном конце на шлицах установлен обкатник с сепаратором, на другом конце - шкив клиноременной передачи, а на средней части - подшипники опорного узла. На обкатник воздействуют периодической импульсной нагрузкой, создаваемой гидроцилиндром, в котором расположен боек, волноводом, выполненным с возможностью приложения к нему статической нагрузки и посредством бойка периодической импульсной нагрузки, гидравлическим генератором импульсов для питания гидроцилиндра. Волновод соединен подвижно с помощью упорного подшипника с обкатником. Технический результат: расширение технологических возможностей испытаний и создание условий их проведения, приближенных к реальным условиям эксплуатации образцов деталей вибрационных машин, повышение производительности и возможность установления влияния на контактно-усталостное изнашивание соотношения качения и проскальзывания. 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний материалов на стойкость к истиранию до разрушения и может быть использовано, в частности, для испытаний на ледовое истирание. Установка содержит основание, на котором размещена горизонтальная платформа, снабженная приводом вращения вокруг вертикальной оси с возможностью формирования усилий, прижимающих образцы льда к истираемому образцу радиально относительно оси вращения платформы. Образец истираемого материала выполнен в виде цилиндра. Платформа снабжена средством жесткого закрепления образца. Станина установки снабжена вертикальными стойками, продольные оси которых лежат в одной плоскости с осью вращения платформы. Средства для удержания образцов льда выполнены в виде горизонтальных направляющих, пропущенных через вертикальные стойки, выполненных с возможностью продольного перемещения в них образцов льда. Параллельно с направляющими, над ними на высоте, обеспечивающей возможность размещения образца истираемого материала на платформе, в вертикальных стойках выполнены сквозные отверстия, через которые пропущена штанга, концы которой снабжены вертикальными стержнями. На одном из вертикальных стержней закреплен силовой цилиндр с возможностью возвратно-поступательного движения его штока вдоль продольной оси первого образца льда и упора в него. Второй вертикальный стержень снабжен штоком с пятой на конце, упертой в торец второго образца льда. Технический результат: обеспечение стабильной площади контакта трущихся материалов, компактности и универсальности устройства, позволяющей использовать его при вращательном и поступательном движении льда. 1 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний материалов на стойкость к истиранию до разрушения и может быть использовано, в частности, для испытаний на ледовое истирание. Конструкция установки для исследования образца материала на истирание льдом содержит основание, на котором размещена горизонтальная платформа, выполненная с возможностью перемещения образца льда относительно образца истираемого материала, фиксируемого в средстве для его удержания, и средство их прижатия друг к другу. Устройство дополнительно содержит нож, выполненный с возможностью профилирования поверхности образца льда, контактирующей с истираемым образцом. Нож содержит вертикальную направляющую, через которую, с возможностью возвратно-поступательного движения, пропущен шток, на конце которого закреплена режущая пластина, режущая кромка которой, обращенная к образцу льда, выполнена П-образной. Шток снабжен выступом, на котором параллельно продольной оси штока закреплен стержень, нижний конец которого шарнирно скреплен с опорной лыжей. Стержень отстоит от штока относительно направления движения образца, при этом режущая пластина выполнена с возможностью регулирования положения ее кромки относительно опорной поверхности опорной лыжи. Верхний конец штока выполнен с возможностью размещения на нем дополнительного груза. Технический результат − обеспечение стабильной площади контакта трущихся материалов и повышение несущей способности льда за счет его подрезки ножом с двух сторон. 7 ил.

Изобретение относится к технике механических испытаний материалов на стойкость к истиранию до разрушения и может быть использовано, в частности, для испытаний на ледовое истирание. Установка содержит привод вращения кольцеобразного образца льда и средства для удержания образцов истираемого материала, выполненные с возможностью их прижатия к цилиндрической поверхности образца льда. Образцам истираемого материала придана цилиндрическая форма, при этом каждый из них снабжен отдельным приводом вращения с осью вращения, параллельной оси вращения образца льда. Каждый отдельный привод вращения образца истираемого материала установлен на отдельном силовом цилиндре, корпус которого жестко зафиксирован в пространстве. Силовые цилиндры снабжены средствами регулирования прижимных усилий. Технический результат: повышение достоверности испытания за счет моделирования не только трения скольжения, но и трение качения. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к измерительным устройствам, и может быть использовано не только для исследования свойств материалов, но и точности исследования износа трущихся поверхностей. Устройство содержит оптическую схему, включающую световод, осветительную систему со светодиодом, регистрирующую систему, состоящую из линзы и фотоприемника, связанные с блоком питания и управления через электронную систему, состоящую из усилителя и микропроцессора, связанные с индикатором и интерфейсом ЭВМ, и выполненную на валу лунку износа, выполняющую функцию базового участка. Устройство дополнительно содержит второй световод. Один световод, неподвижный, установлен во втулке, а другой, подвижный, установлен в валу. Оба световода предназначены для исследования износа лунки, выполненной на внутренней поверхности втулки, и износа лунок и базового участка на внешней поверхности вала, а для превращения отраженного светового потока в электрический сигнал они связаны через осветительную и регистрирующую системы оптической схемы с электронной системой и через блок питания и управления, выполняющий функцию управления режимом работы импульсного светодиода с перестраиваемой длиной волны осветительной системы. Осветительная система дополнительно снабжена линзой, регистрирующая система - светофильтром и линзой, и обе системы дополнительно снабжены установленным в них светоделителем. Технический результат: расширение возможностей, повышение точности исследования износа трущихся поверхностей и сокращение времени исследования. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх