Устройство для сравнительных ускоренных испытаний материалов с различными свойствами на стойкость к абразивному изнашиванию в не жестко закрепленном абразиве

Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к испытаниям на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделий в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами. Устройство содержит емкость с абразивной средой, закрепленную на столе станка с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях. Группа цилиндрических образцов различного состава, строения и свойств крепятся на горизонтально расположенной вращающейся оправке с определенным расстоянием между ними при помощи промежуточных втулок. Образцы имеют форму полых цилиндров и изготавливаются с такими размерами, чтобы глубина их погружения в абразивную массу и площадь контактирования обеспечивали прохождение всех процессов, характерных для абразивного изнашивания. Втулки изготавливаются из более пластичного материала, чем опытные образцы, исключая возможность их деформирования, разрушения и проворачивания в момент проведения испытаний. Внешний диаметр втулок меньше такого же размера образцов в 1,4…1,6 раза, а ширина не менее ширины образцов. Технический результат: широкая универсальность устройства, несложная конструкция, простота проведения испытаний, обеспечение высокой достоверности результатов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к испытаниям на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделия в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами.

Известно устройство для испытаний на абразивное изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих, строительных и дорожных машин, имеющее емкость с абразивной средой, закрепленную на станине станка с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях и вал с образцами, закрепленными под определенным углом к направлению движения грунта, с возможностью их погружения в грунт на необходимую величину при его вращении [1]. Данное устройство позволяет производить сравнительные испытания одновременно нескольких металлических образцов с различными свойствами. К недостаткам его относятся: сложность конструкции; невозможность проведения ускоренных испытаний вследствие высокой вероятности выброса абразива из рабочей зоны при большой частоте вращения; значительная степень дробления истирающих частиц до пылевидного состояния, что не позволяет получить достоверные данные.

Наиболее близким к заявленному, является устройство для сравнительных испытаний на абразивное изнашивание [2], представляющее собой оправку со сформированными на ней несколькими образцами, которая погружается в емкость с абразивом с последующим перемещением по круговой траектории с вертикальной осью вращения. Данное устройство позволяет проводить сравнительные испытания одновременно нескольких материалов с различными свойствами. Его недостатками являются: неравномерность износа образцов по высоте, вследствие неодинакового давления абразива на разной глубине емкости; высокая сложность и трудоемкость при изготовлении оправки с опытными материалами; отсутствие промежутков между исследуемыми материалами, что будет оказывать влияние на интенсивность изнашивания рядом расположенных образцов и отрицательно сказывается на достоверности полученных данных. Кроме того, такая конструкция применима в узком диапазоне материалов - только для композитов на самотвердеющей основе, что снижает ее универсальность.

Целью изобретения является разработка устройства для проведения сравнительных ускоренных испытаний по определению стойкости к абразивному изнашиванию материалов с различным строением, структурой и свойствами, в том числе и композитов, в одинаковых условиях в любой момент времени, при широкой универсальности и несложной конструкции, обеспечивающей простоту проведения испытаний высокую достоверность получаемых результатов.

Поставленная цель достигается тем, что группа опытных образцов, изготовленных из материалов различных по строению, структуре и свойствам, имеющих форму полого цилиндра, закрепленных через определенные расстояния друг от друга (шагом) на горизонтально расположенной оправке вращаются в абразивной среде, находящейся в емкости, которая перемещается перпендикулярно оси оправки и периодически смещается вдоль ее нее.

Опытные образцы представляют собой полые цилиндры с шириной контактирующей поверхности, обеспечивающей площадь, необходимую для прохождения всех процессов, характерных для абразивного изнашивания. Внешний диаметр образцов принимается исходя из того, чтобы глубина их погружения в абразивную среду была достаточной для осуществления процесса износа, а линейная и окружная скорости могли варьироваться в соответствии с задачами испытаний применительно к реальным изделиям. Внутренний диаметр должен равняться диаметру оправки с соответствующими допусками. Необходимо, чтобы размеры образцов обеспечивали простоту их изготовления, подготовки к испытаниям и их проведения. Отсутствие выступов на рабочих элементах устройства, в отличие от аналога, позволит избежать ударных воздействий на изнашивающую массу, снижая степень дробления ее частиц и исключая ее выброс за рабочую зону, что дает возможность проводить ускоренные испытания при больших скоростях вращения образцов. Горизонтальное расположение испытуемых материалов относительно оси вращения обеспечит одинаковый уровень силового воздействия со стороны абразивной массы на каждый (отдельный) образец.

Расстояние между испытуемыми образцами устанавливается постановкой промежуточных втулок, внешний диаметр которых в 1,4…1,6 раза меньше диаметра опытных образцов, позволяя тем самым вступать в контакт с изнашивающей средой только опытным материалам. Ширина втулок должна быть не менее ширины образцов. Такое расположение опытных материалов позволит избежать влияния соседних образцов на интенсивность изнашивания друг друга. Промежуточные втулки изготавливаются из материала более пластичного или со значительно меньшей твердостью, чем исследуемые материалы во избежание их деформирования, а в случае гетерогенности или наличия в композите дисперсных частиц и разрушения. Кроме того, материал втулок должен обеспечить такую фрикционную связь с образцами, чтобы исключить проворачивание их в период испытаний.

Оправка для установки опытных образцов с одного конца имеет выступ, играющий роль упора, а с другой стороны резьбу для прижимной гайки, т.е. она устроена по принципу оправки для крепления инструмента на горизонтально-фрезерном станке. В сборе с образцами она может крепиться в шпинделе горизонтально-фрезерного станка, что дает возможность изменения частоты вращения в широком диапазоне.

На столе станка устанавливается емкость с абразивной средой, которая перемещается перпендикулярно оси оправки, как навстречу, так и попутно оси вращения, снижая степень измельчения ее компонентов. По геометрическим размерам емкость должна содержать необходимый объем абразива, в соответствии с задачами эксперимента.

Абразивный состав подбирается исходя из поставленной цели и задач исследований. В процессе проведения испытаний истирающую компоненту необходимо перемешивать во избежание ее уплотнения, что делает абразив связным и эксперимент теряет смысл. Перемешивание осуществляется путем периодического смещения стола станка с установленной на нем емкостью в параллельном оси оправки направлении. Не исключается перемешивание вручную.

Указанная совокупность существующих признаков обеспечивает появление у заявляемого устройства новых свойств, отличных от аналога и прототипа, а именно:

- первое - группа цилиндрических образцов различного состава, строения и свойств крепятся на горизонтально расположенной оправке с определенным расстоянием между ними при помощи промежуточных втулок;

- второе - образцы имеют форму полых цилиндров и изготавливаются с такими размерами, чтобы глубина их погружения в абразивный состав и площадь контактирования обеспечивали прохождение всех процессов, характерных для абразивного изнашивания;

- третье - втулки изготавливаются из более пластичного (менее твердого) материала, чем опытные образцы, исключая возможность их деформирования, разрушения и проворачивания в момент проведения испытаний, при этом их внешний диаметр меньше такого же размера образцов в 1,4…1,6 раза, а ширина - не менее ширины образцов.

- четвертое - исключается возможность выброса абразива из рабочей зоны и снижается степень дробления истирающей массы при большой частоте вращения образцов;

- пятое - устройство имеет несложную конструкцию, высокую универсальность и обеспечивает сравнимость и достоверность получаемых результатов.

Таким образом, заявленные признаки изобретения соответствуют критерию «новизна».

Техническим результатом изобретения является устройство для сравнительных ускоренных испытаний на абразивное изнашивание в среде с незакрепленным абразивом одновременно нескольких материалов с различными свойствами, имеющее широкую универсальность, несложную конструкцию, которое обеспечивает простоту проведения испытаний и высокую достоверность результатов.

На Фиг. 1 изображено предлагаемое устройство.

Устройство работает следующим образом. Опытные образцы 1 устанавливаются на оправку 2, имеющую упор 3 и фиксируются зажимной гайкой 4. Причем установка испытуемых материалов производится через определенные промежутки с помощью втулок 5 меньшего диаметра. В емкость 6, установленную на столе станка 7 (например, горизонтально-фрезерного), засыпается абразив 8 требуемого свойства. Устанавливаются заданные условия испытаний - продольная подача стола станка и частота вращения оправки 2. Вращение образцам придается через шпиндель станка. Исследуемые материалы погружаются в абразив на такую величину, чтобы промежуточные втулки 5 его не касались. После прохождения образцов 1 по рабочей длине емкости, чтобы они не перемещались повторно по тому же следу, и для обеспечения перемешивание истирающей массы емкость 6 с абразивом перемещается в поперечном направлении и процесс повторяется. Перемещение в поперечном и продольном направлениях осуществляется в автоматическом режиме.

Для описанного примера: диаметры наружный и внутренний и ширина контактирующей поверхности образцов - 22 мм, 50 мм, 20 мм соответственно; количество одновременно испытуемых образцов 8; длина, ширина и глубина емкости 700 мм, 450 мм, 90 мм соответственно.

Источники информации

1. Михальченков A.M., Кожухова Н.Ю., Кононенко А.С., Гончаров П.Н. Устройство для испытаний на абразивное изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих, строительных и дорожных машин // Патент России №2410668. 2011. Бюл. №3.

2. Михальченков A.M., Бирюлина Я.Ю., Филин Ю.И. Эволюция ускоренных ставнительных испытаний клееполимерных дисперсных композитов на абразивную стойкость // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2016. №4. С. 41-43.

Устройство для сравнительных ускоренных испытаний на стойкость к абразивному изнашиванию в не жестко закрепленном абразиве, содержащее емкость с абразивной средой, закрепленную на столе станка с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях, отличающееся тем, что группа цилиндрических образцов различного состава, строения и свойств крепятся на горизонтально расположенной вращающейся оправке с определенным расстоянием между ними при помощи промежуточных втулок, причем образцы имеют форму полых цилиндров и изготавливаются с такими размерами, чтобы глубина их погружения в абразивную массу и площадь контактирования обеспечивали прохождение всех процессов, характерных для абразивного изнашивания, причем втулки изготавливаются из более пластичного материала, чем опытные образцы, исключая возможность их деформирования, разрушения и проворачивания в момент проведения испытаний, при этом их внешний диаметр меньше такого же размера образцов в 1,4…1,6 раза, а ширина не менее ширины образцов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытаний и может использоваться для оперативной оценки износостойкости материалов по различным покрытиям дорог. Сущность: вырезают из испытуемых материалов прямоугольные пластины одинаковой толщины, подвергают вырезанные и закрепленные на устройстве для оперативной оценки износостойкости полимерных и эластомерных материалов при трении по покрытиям дорог образцы испытанию на износостойкость, проводимому в натурных условиях путем скольжения при заданных условиях, при этом истираемые поверхности образцов имеют одинаковый радиус закругления.

Изобретение относится к моделирующим устройствам для испытания искусственных суставов на износ механическими способами и, в частности, для испытания эндопротезов тазобедренного сустава.

Изобретение относится к способу определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, расположенного на несущей пластине. Сущность: осуществляют этапы: записи по меньшей мере одного БИК-спектра слоя износа, расположенного по меньшей мере на одной несущей пластине, a) перед затвердеванием по меньшей мере одного слоя износа, b) после затвердевания по меньшей мере одного слоя износа или c) перед затвердеванием по меньшей мере одного слоя износа с несущей пластиной и после него с применением по меньшей мере одного БИК-детектора в диапазоне длины волны от 500 нм до 2500 нм, предпочтительно от 700 нм до 2000 нм, особенно предпочтительно от 900 нм до 1700 нм; определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа путем сравнения БИК-спектра, записанного для определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, по меньшей мере с одним БИК-спектром, записанным по меньшей мере для одного эталонного образца по меньшей мере одного слоя износа с известной стойкостью к истиранию, с помощью многопараметрового анализа данных (МАД), при этом по меньшей мере один БИК-спектр, записанный по меньшей мере для одного эталонного образца с известной стойкостью к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, определили заранее a) после затвердевания по меньшей мере одного слоя износа или b) перед затвердеванием и после него с использованием того же БИК-детектора в диапазоне длины волны от 500 нм до 2500 нм, предпочтительно от 700 нм до 2000 нм, особенно предпочтительно от 900 нм до 1700 нм.

Изобретение относится к области трибологии, в частности к экспресс-оценке износостойкости конструкционных высокотвердых керамических материалов, работающих в паре трения с металлом.

Изобретение относится к области триботехники, в частности к устройствам и методам исследований на абразивную износостойкость, применительно к деталям с покрытыми или упрочненными рабочими поверхностями, которые эксплуатируются в условиях абразивного изнашивания в незакрепленном абразиве.
Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности испытаний на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделия в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами.

Изобретение относится к испытательной технике. Установка содержит раму, на которой установлен привод вала вращения и емкость с абразивным материалом.

Изобретение относится к способам оценки внешних и внутренних параметров узлов трения тормозных устройств в стендовых условиях, в частности пар трения ленточно-колодочных тормозов буровых лебедок.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности.

Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к испытаниям на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделий в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами. Устройство содержит емкость с абразивной средой, закрепленную на столе станка с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях. Группа цилиндрических образцов различного состава, строения и свойств крепятся на горизонтально расположенной вращающейся оправке с определенным расстоянием между ними при помощи промежуточных втулок. Образцы имеют форму полых цилиндров и изготавливаются с такими размерами, чтобы глубина их погружения в абразивную массу и площадь контактирования обеспечивали прохождение всех процессов, характерных для абразивного изнашивания. Втулки изготавливаются из более пластичного материала, чем опытные образцы, исключая возможность их деформирования, разрушения и проворачивания в момент проведения испытаний. Внешний диаметр втулок меньше такого же размера образцов в 1,4…1,6 раза, а ширина не менее ширины образцов. Технический результат: широкая универсальность устройства, несложная конструкция, простота проведения испытаний, обеспечение высокой достоверности результатов. 1 ил.

Наверх