Машина для трибологічних випробовувань пари тертя

Машина для трибологічних випробовувань пари тертя, одним з елементів якої є кульовий 3 83877 машина оснащена спеціальним приводом, який забезпечує обертово - гвинтовий рух кулі. Цей привід складається з водила, встановленого в обоймі за допомогою різьбового з'єднання, приводу обертання водила відносно осі, що проходить через центр кульового взірця і перпендикулярної площині контакту взірця і контрвзірця, і повідка, виконаного у вигляді стержня, жорстко закріпленого одним кінцем на взірці вздовж його радіусу, а другим кінцем зв'язаного з водилом за допомогою пружного елементу. Відома машина тертя працює наступним чином. Контрвзірець покривається досліджуваним мастилом і приводиться в обертання з заданою кутовою швидкістю відносно корпусу за допомогою приводу обертання контрвзірця. Використовуючи вузол навантаження між елементами пари тертя: взірцем (куля) і контрвзірцем (циліндр) створюється задане нормальне навантаження. Одночасно з прикладенням нормального навантаження вмикається привід обертання водила, рух якого відносно обойми викликає обертання повідка відносно осі обертання водила. Це обертання здійснюється по конічній поверхні з зростаючим по мірі пересування водила кутом конусу - рух повідка відбувається по своєрідній гвинтовій конічній поверхні. Узгодження обертання (відносно осі обертання водила) і поворот забезпечуються різьбовим з'єднанням між зовнішньою поверхнею водила і внутрішньою поверхнею обойми. Описаний рух повідка приводить до того, що в кожен окремо взятий момент випробовування кульовий взірець контактує з контрвзірцем новою поверхнею. Зона контакту переміщується по кульовій поверхні взірця по сферичній гвинтовій лінії, що забезпечує стабільність випробувань (постійні контактні напруження) і поступленням нових порцій досліджуваного мастила. Однак і відома конструкція машини тертя має ряд особливостей, які звужують сферу її використання, знижують ефективність досліджень: - в більшості випадків для випробувань використовують стандартні кулі від підшипників кочення з сталі ШХ15 з високою твердістю. Жорстке закріплення повідка на такому кульовому взірці можливе двома технологічними прийомами: конструкція взірця передбачає необхідність технологічних операцій зварювання (пайки) або формування в кулі отвор у, в який запресовується або загвинчується поводок. Реалізація обох прийомів пов'язана із значним термічним впливом на матеріал кулі (від тепла зварювання або механічної обробки), зміною його структури, а значить і з порушенням стабільності випробовувань; - складність конструкції, що забезпечує рух к улі і обмежує доступ до потенційно-робочої поверхні кульового взірця, чим унеможливлюється замір температури за допомогою термопари; - в процесі випробовувань, при збільшенні кута відхилення повідка від вертикальної осі виникає плече, яке в сукупності з силою тертя створює крутний момент направлений на провертання кульового взірця відносно осі, що проходить через поводок. Оскільки в кінематичній парі водило 4 повідок відсутній елемент, який би перешкоджав провертанню системи куля - повідок навколо своєї осі, ця система почне обертатись - тертя ковзання переходить в тертя кочення в результаті відбувається порушення умов випробовувань і, як наслідок, спотворення результатів досліджень. Практика дослідницької роботи показує актуальність питання стабільності геометричного контакту пари тертя в процесі трибологічних випробовувань мастильних матеріалів. Суть проблеми полягає у тому, що при високих контактних напруженнях, що створюються в парі тертя для адекватного моделювання тяжко навантажених трибологічних систем (зубчаті передачі, кулачкові механізми і т. п.) внаслідок зношування міняється схема взаємодії: герцівський контакт поступово трансформується в контакт між двома площинами, з відповідною зміною контактно - силових параметрів взаємодії. В зв'язку з цим стає актуальною задача забезпечення стабільності геометричних параметрів контакту досліджуваної пари тертя. В основу винаходу покладена задача постійного оновлення більш навантаженої, а отже такої, що більше зношується, поверхні тертя шляхом надання їй руху, в результаті чого відбувається постійне оновлення поверхні взаємодії. Поставлена мета досягається тим, що у відомій машині для трибологічних випробовувань пари тертя, одним з елементів якої є кульовий взірець, в присутності змазки, і яка містить корпус, утримувач контрвзірція, привід руху контрвзірця, утримувачкульового взірця з приводом обертання, вузла навантаження і контрольно-вимірювальної апаратури, згідно винаходу, утримувач кульового взірця додатково містить скобу з двома отворами, два співвісні циліндричні елементи, які розміщені в отворах скоби таким чином, що їх вісь обертання знаходиться в площині паралельній до вектору швидкості руху між елементами пари тертя, причому суміжні торцеві поверхні циліндричних елементів виконані у вигляді внутрішні х конусів, а один з циліндричних елементів кінематичне зв'язаний з приводом обертання, крім того утримувач взірця містить систему затиску кульового взірця між конічними поверхнями циліндричних елементів виконану, наприклад, у вигляді пружини. Виконання утримувача кульового взірця у вигляді скоби з отворами, в які вкладені співвісні циліндричні елементами спрощує конструкцію машини, виключає необхідність додаткових операцій для забезпечення заданої кінематики руху кульового взірця. Появляється можливість заміру температури, шляхом встановлення ковзної термопари, яка взаємодіє з поверхнею кульового взірця в діаметральній площині перпендикулярній осі обертання кулі. Розміщення осі обертання циліндричних елементів в площині паралельній до вектору швидкості руху між елементами пари тертя робить відвід тепла від кульового взірця симетричним і тим значно спрощується оцінка температури безпосередньо в зоні контакту. Виготовлення суміжних торцевих поверхонь циліндричних елементів у вигляді вн утрішні х конусів забезпечує силове замикання системи привід 5 83877 обертання - циліндричний елемент - кульовий взірець, а значить і відповідний рух взірця. Крім того, таке виконання торців циліндричних елементів сприяє передачі нормального зусилля в пару тертя. Виконання системи затиску кульового взірця у вигляді пружини спрощує конструкцію і сам процес встановлення і заміни взірця при проведення досліджень. На фігурі зображено схему машини тертя. Машина містить корпус 1, в якому розміщена пара тертя - кульовий взірець 2 і контрвзірець у вигляді диску 3 (при випробовуванні в режимі обертового руху), або площини (режим зворотно поступового руху). Взірець 2 встановлюється в утримувачі, виконаному у вигляді скоби 4 з отворами, в яких розміщені, два співвісних циліндричних елементи 5 і 6 з віссю обертання 7, що знаходиться в площині паралельній до вектору швидкості руху між елементами пари тертя 2-3, причому суміжні торцеві поверхні 8, 9 виконані у вигляді внутрішніх конусів. Циліндричні елементи 5, 6 встановлені в корпусі 4 з можливістю обертання, що забезпечується підшипниками кочення 10. Один з циліндричних елементів 5 кінематично зв'язаний з приводом обертання 11 кульового взірця 2. Другий циліндричний елемент 6 встановлений в обойму 12, а між елементом 6 і обоймою 12 розміщена пружина 13, яка утворює систему затиску кульового взірця 2 між конічними поверхнями 8, 9 циліндричних елементів 5 і 6. В циліндричному елементі 6 виконаний осьовий різьбовий отвір 14, а у обоймі 12 - отвір 15. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 Працює машина наступним чином. В отвір 14 через отвір 15 вгвинчується допоміжний стержень - ключ (на рис. не показаний), за допомогою якого циліндричний елемент 6 відводиться вліво і між конусні поверхні 8, 9 вставляється кульовий взірець 2. Стержень - ключ відпускають і система затиску за допомогою пружини 13 забезпечує затиск взірця 2 в утримувачі. Стержень - ключ вигвинчується з отвору 14. На робочі поверхні взірців 2-3 наноситься досліджувана змазка. Вмикається двигун 11, який надає кульовому взірцю 2 обертання навколо осі 7. Частота обертання двигуна вибирається такою, щоб за весь цикл випробовування взірець 2 здійснив не більше одного оберту. Таким чином мінімізується вплив обертання взірця 2 на швидкість тертя в парі 2-3 і одночасно забезпечується реалізація герцівського контакту між елементами 2-2. До утримувача взірця 2 прикладається відносно корпусу 1 зусилля М, яке створює між елементами досліджуваної пари тертя 2-3 нормальне навантаження. Тертя ж між цими елементами створюється шляхом надання циліндричному конрвзірцю 3 обертового руху, або, у випадку плоскої поверхні контрвзірця, надання йому зворотно поступового руху. В процесі тертя фіксуються основні трибологічні характеристики: коефіцієнт тертя, температура в зоні тертя, електричні та акустичні параметри взаємодії по яких проводять оцінку функціональних якостей досліджуваного мастильного матеріалу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальноїв ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601