Пристрій для випробувань матеріалів на тертя та знос

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания материалов на трение и износ при возвратно-поступательном перемещении, преимущественно при испытании пары трения поршневое кольцо-гильза цилиндра. Известно устройство для испытания на износостойкость трения компрессионное поршневое кольцогильза цилиндра [Методика испытания на износостойкость пар трения компрессионное поршневое кольцогильза цилиндра. НПО "НИИТРАКТОРОСЕЛЬХОЗМАШ", 1991], в котором образец, моделирующий поршневое кольцо, в виде сектора кольца, вложен в проточку держателя, который закреплен на рычаге гравитационного прижима. Это устройство обеспечивает испытание только одной пары образцов при постоянном прижиме. Это не позволяет получить полное моделирование и достаточную его производительность. Наиболее близким по достигаемому результату и те хнической сущности является устройство [Авт.св. № 1658022, кл. G 01 N 3/56, 1991], содержащее основание, подвижно установленную на нем каретку, связанную с узлом возвратно-поступательного перемещения, в направляющих которой размещен нагреватель с держателем образцов. Причем держатели образцов размещены двумя линиями, параллельными перемещению каретки. Привод перемещения каретки соединен с механизмом нагружения, состоящим из штока, связанного с держателями контробразцов и упора, взаимодействующего с пружинами и регуляторами их затяжки. То есть, один механизм нагружения с помощью двухплечевого рычага и подпружинивания обеспечивает нагружение четырех пар образцов. Известное устройство повышает производительность испытаний и частично моделирует динамическое изменение нагрузки на образце при работе двигателя. Однако, примененная здесь конструкция подпружинивания не обеспечивает требуемого динамического изменения нагрузки в образцах противоположных толкателям, так как упоры постоянно поджимают держатели пружинами, а регулировка поджатия пружинами позволяет изменять только статическое нагружение образцов В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для испытания материалов на трение и износ, в котором путем изменения расположения держателей образцов и контробразцов, изменения конструкции держателей образцов, а также связи устройств измерения усилия и нагружения, с одной стороны, измерения температуры и подогрева, с другой стороны, между собой через узел управления обеспечивается, точное индивидуальное нагружение и температура образцов, что оказывает существенное влияние на повышение качества испытания материалов и повышение его производительности. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для испытания материалов на трение и износ содержащем основание, каретку, узел перемещения каретки, держатели контробразцов, держатели образцов, имеющие в рабочей зоне канавку, повторяющую канавку кольца моделируемого поршня, узлы нагружения образцов, подогрева образцов, измерения нагрузки и температуры, согласно изобретению, держатели образцов расположены линиями, перпендикулярными направлению перемещения каретки, причем в нерабочей зоне держатели образцов имеют кольцевую полость, повторяющую кольцевую полость между гильзой и поршнем в моделируемом двигателе, а индивидуальные узлы нагружения и подогрева образцов соединены сдатчиками нагружения и температуры через узел управления. Повышение производительности обеспечивается посредством расположения в отличие от прототипа держателей образцов и контробразцов не параллельно, а перпендикулярно перемещению каретки. Более компактное размещение на каретке исследуемых образцов позволяет на машинах одинаковых габаритов производить испытание большего количества образцов. Причем такое размещение образцов обеспечивает точное индивидуальное нагружение образцов, что оказывает существенное влияние на повышение качества испытания материалов. На износ материалов наряду с другими факторами оказывают влияние и механические напряжения в трущи хся изделиях. Поршневое кольцо в гильзе цилиндра находится в сжатом в радиальном направлении состоянии. Для более точного, качественного моделирования необходимо обеспечить радиальное сжатие испытываемых колец. Это достигается выполнением держателя образца с кольцевой канавкой в рабочей зоне, переходящей в кольцевую полость в нерабочей зоне, и повторяющей кольцевую полость между гильзой цилиндра и поршнем. Наличие индивидуальных узлов нагружения и подогрева образцов, соединенных с датчиками измерения нагрузки и температуры через узел управления также обеспечивает повышение качества моделирования за счет точного соблюдения заданного режима моделирования процесса износа материалов. На чертеже изображена схема установки для испытания материалов на трение и износ. Установка представляет собой основание, на котором размещена рама 1 с возможностью горизонтального перемещения в направляющих, привод перемещения рамы в виде двигателя 2, клиноременной передачи 3, кривошипно-шатунного механизма 4, узлов нагружения 5 с держателями контробразцов 6. На держателях контробразцов 6 установлены контробразцы 7, датчики измерения температуры 8 и нагрузки 9. На поперечинах рамы 1 укреплены держатели образцов 10 с образцами 11 и узлами нагрева образцов 12. Датчики температуры 8 и нагружения 9 образцов соединены с узлами нагружения 5 и нагрева 12 образцов через узел управления 13. Устройство работает следующим образом. При подготовке к испытаниям на каждом держателе образцов 11 и контробразцов 6 укрепляют образцы 11 и контробразцы 7. Составляют и вводят в узел управления программу перемещения, нагрева и нагружения образцов, времени испытания. После запуска программы двигатель 2 обеспечивает через клиноременную передачу 3 и кривошипно-шатунный механизм 4 возвратнопоступательное перемещение рамы 1 в направляющих станины. При этом перемещаются держатели 10 образцов 11 с нагревателями 12 и образцами 11. К каждому образцу 11 с заданным, как правило переменным усилием прижимается контробразец 12 за счет усилия, создаваемого индивидуальными узлами нагружения 5. Размещенные в держателях 6 контробразцов 7 датчики давления 9 и температуры 8 посылают информацию в блок управления 13. В случае несоответствия этих параметров запрограммированным, формируется корректирование работы узлов нагружения и нагрева. Таким образом предложенное техническое решение позволяет при осуществлении заявленной совокупности признаков значительно увеличить производительность испытания материалов на трение и износ за счет увеличения количества одновременно испытываемых пар трения при тех же габаритах машин. При этом рост качества испытания обеспечивается более точным соблюдением параметров, влияющих на износ за счет индивидуального ими управления.