Устройство для определения коэффициента трения между поверхностями отливки и стержня

 

(11) 474396

Сс)оэ Советских

Социалистических

Республик

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зав;!симое от авт. свидетельства (22) Заявлено 27.06.73 (21) 1939093, 22-2 (51) М. Кл. В 22d 15,)00

G 01п 19j02 с присоединением заявки—

Совета РЯииистров СССР ло делам изабРетеиий и OT!Ipb THH

Опубликовано 25.06.75. Бюллетень X 23 (53) УДК 621.746.043 (088.8) Дата опубликован!я описания 15.12.75 (72) Автор

ызобретения

Б. Б. Зенков (7! ) Заявитель

Московское ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени высшее техническое училище им. H. Э. Баумана (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФ ФИ 14 V Е HTA ТР ЕН ИЯ

МЕЖДУ ЙОВЕРХНОСТЯМИ ОТЛИВКИ И СТЕРЖНЯ

ГосудаРствениый комитет (32) Приор„тет !

Изобретение относится,к 7итейно;I) Нр0изводству, B особенности к литью под давлением и литью B

При литье под давлен иех! и 71òüå в кобиль для расчета необходимой мощнссти механизма !вытяжки стержней и для определения оптимального технолопического режима получения отлив)си необходимо знать завис:lмости коэффициента трения между поверхностями отливки,и стержня от технологических параметров процесса получения отливки, а также от геометрии отливки, геэметри:! поверхности стержня (состава покрытия и его толщины). При извлечении стержней:17 отливок наблюдается трение скольжения.

При этом коэффициент трения f определяется как отношение тангенциальной силы Р, неооходимой для удаления стержня из отливки, к усилию затрудненной усадки, т. е. и ycI1лпю Q обжатия стержня отливкой

Усилие Q зависит от геометрии,,размеров и материала отливки, а также от материала стержня и технологических параметров процесса получен ия отлтовки. Исходя из изложенного, а также из того, что поверхность отливки формируется в непосредственном со п рикоснОBcHии с .IQBсpхноcтыО стсржllя, как правило имеющего покрыт:1с (" мазку, обл;tцовку, краcHó), которое, существенно видоизменяясь —..pH заполнении формы жидк".!м меT2ллсм, значительно влияет на вел.и)ину коэффициента трен)гя f, следует, что коэффициент т17 ения между повсрхностя ми Отл 11В кн и стсэжня имеет смысл определять только в реа 7ьнblх условиях получения Îтливки, оcHoëüêó оН существенно отлич".åòcÿ:Io величине от коэффициента трения между соответственно нагретых) и трущпмпся повсрхно тями осразцов.

Известно устройство для определения,коэфф11циента трения между поверхностях!и Отливки и стержня, содержащее форму со стержнезl, ОВязанным с )х!c анизх!Ом ВыT)tжкi! стержня и датчиком для измерения усипия

BbtтяжK. = epжHя, а такжс дат !ик11 Teмпсpа2О туры.

Устээ)!ство е позволяет определять дпнахlиче:кпй коэфф",lциент трен:!я «!ежду:!Овеэхностям;! отливки и стержня, знание ко В Topol их!еет практический и научный интерес, особенно Hðè разработке и .зыборе составов смазок для форм литья под давлением.

КрОхlе того, коэффициент трения между поверхностях!и ÎTл ивкп и стержня ф;1ксиpl ется т0.7ько B х!Омент Одв11га стсрж)lя В

4 4390

oTл!! вке, T, c. ф:!ксируется то. !ько стати чс "к!!!! коэффициент трения.

Устройство не,позволяет определять .коэффициент трения между поверхностями отливки и стержня,во .всем, интервале температур этих поверхностей, так как зависимость коэффициента трения от температуры для различных пар трения имеет сложныи характер с резко выраженным максимумом или минимумом. Оно позволяет о пределять коэффиц!иент трения толыко в области температур, в которой с охлаждением поверхностей отливки и стержня величина коэффициента трения между последними уменьшается.

Устройство:не дает возможности непосредственно замерять величину усилия обжатия стержня отливкой, так как коэффициент трения между их поверхностями о!предел:".åòñÿ подбором угла уклона сте!ржня, тангенс которого равен статическому:коэффициенту трения при данных температура поверхностей и составах покрытий (смазок, красок, облицовок) .

Устройство не позволяет исследовать влияние уклона стержня в интервале от 0 до 5 на коэффициент трения, так как коэффициент трения, определяемый тангенсом угла уклона стержня, при котором стержень самопроизвольно выжимается из отливки, составляет величину большую 0,1, что соответствует уклону стержня, большему 5 .

В п р едл а га е мам устр о и стве для î ..! ределения статического и динамического коэффициента трения стержень выполнен в виде двух шарнирно соединенных частей, разделенных центральным подвижным клином и связа нных с датчикох! измерен!ия усилия обжатия их отливкой.

На фиг. 1 1изобр ажено п редлагаемое устройство с продольным разрезом по центральной оси (в момент, когда отливка еще не затвердела); на фиг. 2 — то же, в момент измерения усилия обжатия стержня затвердевшей отливкой; на фиг. 3 — вид гпо стрелке А на фиг, 1; на фиг. 4 — поперечный разрез по Б — Б на фиг. 1; на фиг. 5 — поперечный разрез по  — В на фи". 2.

Устройство содержит форму, выполненную из неподвижной 1 и подвижной 2 полуфо р!!, соответственно закрепленных на неподвижной 8 и подвижной 4 плитаx.-ôîðìoäåpæàòc.лях, стержень, выполненный в виде шарнирно соединенных частей 5 и 6, разделенных центральным подвижным, клином 7. Шарнирно соединенные части 5 .и 6 стерэкня снабжены датчиком 8 для .измерения усил!ия обжатия их отли вкой 9, плунжером 10, один !из торцов которого вза!из!одействует с !дат !иком

8 через промежуточный слой высокопластичного,мате риала 1! (терм о!пласта, гидропласта), регулируемым упором 12 для настройки датчика 8, двуплечим,коромыслом 18, взаимодейству!ощутим с одной стороны с торцом ре5

l0 !

45 гулпруемого упора 12, а с другой стороны— с торцом плунжера 10.

Шарнирно соединенные части стержня снабжены также, датчиком 14 для изме!рения усилия вытяжки,их из отливки !и кольцеобразным плунжером 15, выполненным с возможностью силового вза !!моде!!ствия с датчпко и 14. При этом кольцеобразный плунжер 15 верхней частью шарнирно соединен со штоком 16 и выполнен по длине с центральным отверстием, через которое сзобод-!

Io пропущен шток 17, один конец которого шарнирно соединен с централbíûì подвижным клином 7, а ..!!ругой — с поршнем 18 двустороннего цил!!ндра, вы полненного в штоке

l6. В свою очередь шток 16 соед!гиен с поршнем 19 двустороннего цилиндра 20, шарнирно закрепленного на опо ре 21, смонтированной на не:!одвпжной нолуформе 1.

Для одновременнои записи усилия обжатпя шарнирно соединенных частей 5 и б стержня отливкой 9 и усилия вытяжки частей стержня пз отливки устройство снабжено комплектом приборов, состоящим из осциллографа 22, усилителя 28 и блока пита-! ния 24. Для измерения и записи температур г!оверхностей частей стержня и отливки устройство снабжено потенциометром 25 с регулпру!ощим устройством и термо!парами 26 и

27, причем термопа!ра 27 вмонтирована в тол,катель 28.

Для своевременного извлечения центрального клина, а также шарнирно соединенных частей стержня устройство имеет электрогидравлпческие распределители, управляемые при помощи регулирующего устройства потенциометра 25 в соответствии с заданными темпер атурами поверхностей отливки и шарнирно соединенных частей 5 и 6 стержня.

Устройство конструктивно выполнено так, что оощая ось вращения шарнирно соединенных частей стержня расположена от рабочей полости формbI,íà расстоянии, большем,пли равном 4,5 линейных размеров рабочей полости формы в направлении вытяжии стержня Это расстояние определено исходя из того, чтобы неравнамерность деформации отливки по ее |высоте при элределении коэффиц!ие!!та трения не превышала 20%.

В качестве датчиKCfB 8 и 14 иопользуются индук гнвные датчики давления, чувствительная часть которых представляет собой мембрану диамет ром 8,и,я, !!!рогиба!ощуюся при измерении давления на ве.1ичину не более

0,5 лья.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. ,Вначале, перемещая подвижную плитуформодсржатель 4 в переднее положение, смыкают неподвяжну!о 1 и подвижную 2 полуформы, После этого в рабочую полость формы вводят шарн ирно соединенные части

5 и 6 стержня при пох!ощи двустороннего цилиндра 20, управляемого электрогидрорас474390 пределителем. Затем в продо".üíûé зазор между шарнирно соединенными пастями стержня вводят центральный подвижный клин 7, шарнирно соединенный с одним,концом .штока 17, другой конец которого соединен с по ршнем 18 двустороннего гидроцилнндра,,вы полненного внутри штока 16 и предназначенного для ;возвратно-постулательного перемещения центрального клина 7. Управление движением центрального кл ина 7 осуществляют электропидро распределителем, пере,ключаемым,вручную или автоматически при помощи регулирующего устройства потенциометра 25. После этого настраивают датчик 8 на:ноль, для чего,,ввинчивая .или вывинчивая регулируемый у.пор 12, совмещают поло жение луча осц|иллографа 22 с нулевой отметкой на шкале осциллографа. При этом сигнал от датчика 8 подают на осциллограф через усилитель 28.

Питание на оациллопраф и усилитель .подают от блока питания 24. После настройки датчика 8 также настраивают датчик 14 путем большего или меньшего ьвинчивания последнего в гнездо для его крепления. После настройки датчиков 8 и 14 рабочую полость формы заполняют жидким металлом, тем пературу которого непрерывно замеряют и записывают,посредством термапары 27,и потенциометра 25. Одновременно с этим замеряют и записывают с помощью термопары 26 и лотенц иометра температуру поверхности шарнирно соединенных частей стержня. После затвердевания металла, т. е. по достижении отливкой 9 зада нной температуры, регулирующее устройство потенциометра дает команду на,извлечение центрального клина 7, а также дает команду на оациллограф для записи усилия обжатия шарнирно соединенных частей стержня отливкой 9 и для записи усил ия вытяжки их из отливки. После извлечения центрального клина 7 из продольного зазора между шари ирна соеди ненным и частямн стержня усил.ие затрудненной усадки отливки воспринимается датчиком 8 и снимается с него .в виде эквива70HTHQIo усилию усадки электрического сигнала, уаиливаемого в усилителе 28 и подаваемого для ааппоп на осциллограф 22.

С дальнейшим охлаждением отливки до заданной температуры регулирующее устройство потанциометра,дает команду на вытяжку шарнирно соединенных частей стержня пз

oT7IHBKH, при этом оно лро изводит переключение электрогидрораапределителя, управляющего двусторонним,гидроцилиндром 20.

При вытяжке ша рнирно соединенных частей стержня кольцевой .плунжер 15, ша рннрно связан ный со штоком 16 пидроцилиндра

20, сжимает находящийся над кольцевой поверхностью нлунжера слой высоко п.7астнчного материала 11, помещенного в герметично замкнутый объем, ограниченный в одной из сгo частей чувствительной частью датчика

14, Поэтому при вытяжке шарнирно соединенных частей стержня да в7ение 3 слое высокоп 7астичного материала (гидропласта, тсрмопласта) 11 фиксируется датчиком 14 и преобразуется им в электрический сигнал, эквивалентный усп,7чю,вытяжки. Электрический сигна7 от датчика 14 так же,:как .и от датчика 8 усиливают в усилителе 28 и Но10 дают на осциллограф 22 для записи его на фотобумагу илп фотопленку.

После вытяжки шарнирно соединенных частей стержня пз отливки подвижную плиту-формодержатс.7ь отводят в заднее полоы жение, при этом по7уформы 1 .и 2 размыкаются, а отливка 9 выталкивается из рабочей полости формы то7I aIe7eii 28. Затем п р и ох.7ажденпи шарнирно соедпнеHных частей стержня до заданной температуры (100—

20 300 С) на их рабочие поверхности наносят слой .исследуемого, покрытия (смазки, краски или об.7ицовки). Далее цикл повторяется.

Величину статического коэффи циснта трения определяют пз отношения;

Р, (стат

Q> где PI — усилие сдвига шарнирно соединенЗо ных частей стержня .в отливке;

Q, — усилие обжатия отливкой шарнирно соединенных частей стержня в момент сдвига их относительно от7ИВКИ

Величину динамического коэффициента определяют из отношения:

Р, /лиц

40 где Р2 — усилие вытяжки шарнирно соединенных частей стержня из отливки после сдвига их относительно .последней;

Q2 — усилие обжатия шарнирно соединенных частей стержня отливкой в момент, соответствующий определению.

50

Предмет изобретения

Устройство для определения коэффициента трения между поверхностям и отливки и стержня, содержащее форму, механизм вы55 тяжки стержня, датчик измерения усилия,вытяжки стержня .и датчики тем пературы, отличаюи1ееся тем, что, с целью определения статического и динамического коэффициента трения, стержень выполнен в виде двух ша р50 нпрно соединенных частей, разделенных центральным подвижным клином и связанных с датчиком измерения усилия обжатия их отливкой.

-2

) ) )

 — В

Составитель Г. Кибовский

Редактор Т. Фадеева Текред Т, Миронова Корректор В. Гутман

Заказ l094/!599 Изд. М 853 Тираж 833 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, уК-35, Раушская наб., д. 4/5

Тп., Хапьк. фпл. пред. «Патент»