Прилад для порівняльної оцінки протизносних і антифрикційних властивостей елементів трибосистем

Прилад для порівняльної оцінки протизносних і антифрикційних властивостей елементів трибосистеми (мастильних матеріалів, присадок до них, конструкційних матеріалів та їх покриттів і т. ін.) з регульованими радіальними відхиленнями контакту сталої довжини, що містить пару тертя, яка розташована у передній частині приладу, датчик виміру осьового навантаження сили тертя та автомат навантаження, що складений з електроприводу, який через редуктор з′єднаний з циліндричним контрзразком з можливістю обертання, та балки навантаження, яка розташована у верхній U 2 (19) 1 3 38141 сних властивостей. Жодна з розроблених раніше машин або приладів тертя не мала можливості контролювати та задавати радіальні відхилення, що вводило велику, а іноді вирішальну похибку при випробуванні конструкційних та мастильних матеріалів. Найбільш близьким аналогом приладу, що заявляється, вибраним як прототип є прилад для 1) проведення випробувань змащувальних і конструкційних матеріалів трибосистем [Способ определения противоизносных и (или) антифрикционных свойств трибосистем с одним линейным контактом постоянной протяженности и устройство для его осуществления RU, пат. №2279660 С2, G01N 3/56, опубл. 10.07.2006г. Кияшко С.Н., Стельмах А.У., Костюник Р.Е., Терновая Т.В., Сидоренко А.Ю.] який заснований на терті ковзання контртіла у вигляді циліндра, що реалізує тертя ковзання своєю утворюючою циліндр по площині, тобто 2-D криволінійний контакт. У цьому варіанті виконуються умови високої відтворюваності початкових умов тертя, а також можливість формування вторинних структур (ВС), характерних даним умовам тертя і властивостям конструкційних та змащувальних матеріалів, які після формування шляхом випробувань можна оцінити; 2) прогнозування протизносних та антифрикційних властивостей у часі. Прилад, що обраний прототипом, містить пару тертя, датчик виміру осьового навантаження і сили тертя, автоматичний пристрій подачі в вузол тертя випробовуваного мастильного матеріалу, автомат ступінчастого навантаження, який складається з електроприводу, редуктору та балки навантаження, Прилад, що обраний прототипом не враховує дійсну фізичну картину контактної взаємодії робочих поверхонь. Відсутність можливості встановлення радіальних відхилень не дозволяло отримувати більш відтворювані результати випробування. Тому велике значення для проведення максимально коректних та досто вірних лабораторних випробувань мастильних і конструкційних матеріалів необхідно задавати відповідні початкові радіальні відхилення. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення приладу для визначення протизносних і антифрикційних властивостей змащувальних матеріалів і присадок до них з одним лінійним контактом постійної довжини, що виключає його рухомість під час тертя з відповідним перерозподілом фактичних контактних напружень. Суть приладу для дослідження протизносних властивостей змащувальних середовищ та конструкційних матеріалів при постійних миттєвих контактних напруженнях полягає в можливості реалізувати: 1) практично повну відсутність радіального відхилення; 2) задания та контроль певного рівня радіальних відхилень. Розроблений прилад, заснований на терті ковзання контрзразка 1 циліндричної форми по плоскому зразку 2, які при первинному дотику тертьових поверхонь утворюють лінійний контакт 3 (Фіг.1). 4 Плоский зразок може переміщатися вздовж вертикальної осі Y і одночасно може обертатися відносно горизонтальної осі X та одночасно може обертатись навколо осі Z, яка перпендикулярна площині обертання контрзразка і перетинається з осями X і Y у центрі мас контрзразка О. Така кінематика плоского зразка забезпечує постійну довжину контакту при його еволюції за рахунок відхилення утворюючої циліндра контрзразка від осі його обертання. Поставлена задача вирішується тим, що контрзразок 1 (Фіг.2) жорстко кріпиться на посадочній поверхні гнучкого валу 2, який конусною поверхнею К базується в пустотілому валі 3. Вал на двох конічних підшипниках 4 кріпиться в корпусі 5. Методом піджиму підшипників гайкою 6 вибирається мінімальне осьове коливання вала відносно осі обертання. Гнучкий вал виготовлений зі сталі 50ХФА, загартованої на твердість 40 HRC. Це дозволяє максимально ефективно використовувати пружні властивості матеріалу. Підтискаючи болти 7, гнучкий вал деформується в області виборки радіуса R і таким чином встановлюється необхідний рівень радіального коливання контрзразка 1. Контроль величини радіального коливання здійснюється індикатором часового типу 8, або лазерними пристроями. Навантаження на контакті Р створюється таким чином, що при відхиленні плоского зразка навколо осі Z за рахунок виникнення сили тертя ось навантаження одночасно відхиляється в площині контрзразка XY навколо осі обертання контрзразка Z (Фіг.1), згідно з патентом [RU, пат. №2279660 С2, G01N3/56, опубл. 10.07.2006г. Кияшко С.Н., Стельмах А.У., Костюник Р.Е., Терновая Т.В., Сидоренко А.Ю.]. Розроблений прилад відрізняється від раніше відомих тим, що при визначенні протизносних і антифрикційних властивостей змащувальних матеріалів, які проводяться шляхом тертя ковзання одним контрзразком по поверхні плоского зразка, забезпечується можливість контролю та встановлення радіального коливання в необхідних межах. При цьому виконуються вимоги високої відтворюваності початкових умов тертя, а також реалізується рівномірне формування ВС на поверхнях тертя зразків, характерних даним умовам тертя і властивостям змащувальних матеріалів. Це дає змогу проводити кількісну оцінку після формування ВС шляхом випробувань, що відкриває можливість прогнозування їх протизносних і антифрикційних властивостей у часі. Дана корисна модель промислово застосовна, може бути реалізована з використанням засобів і технологій конструювання, які звичайно застосовуються для випробувальних лабораторних приладів та стендів. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображені: схема утворення лінійного контакту з трьома ступенями свободи відносно центру масс контрзразка О, де перетинаються осі OX, OY, OZ; конструкція вузла встановлення визначеного рівня радіальних відхилень та схема приладу для визначення протизносних і антифрикційних властивостей трибосистем 5 38141 з регульованими радіальними відхиленнями контакту сталої довжини. Прилад містить (Фіг.2) контрзразок 1, який садиться на гнучкий вал 2. Радіальні відхилення контрзразка 1 регулюються болтами з конічною різьбою 3. Гнучкий вал 2 встановлений у корпусі 4 гнучкого валу, який з'єднаний з електроприводом 5 через редуктор 6. Нерухомий плоский зразок 7 встановлений в ванні 8 паралельно осі обертання валу 2 з контрзразком 1. Вал 2 проходить через рамку, яка складається з нижньої горизонтальної платформи рамки 9, вертикальних направляючих рамки 10, та верхньої горизонтальної балки рамки 11, та прикріплений за допомогою шківів направляючих рамки 12, які розміщені в сережках шківів 13, які в свою чергу прикріплені до шарикопідшипникових опор сережок рамки 14, рознесених і змонтованих на загальній вертикальній платформі 15. До нижньої горизонтальної платформи рамки 9 прикріплений двома кінцями замкнутий трос навантаження 16, який пропущений по двом боковим шарикопідшипниковим шківам 17, та навантажується верхнім шарикопідшипниковим шківом 18. Для його кріплення використовується сережка 19. Первинне навантаження встановлюється регулюючою гайкою натягу троса навантаження 20, яка зв'язана через підшипник балки навантаження 21 з балкою навантаження 22, яка має опору через призму 23 на призмі платформи призми балки навантаження 24, яку встановлено на вертикальній платформі 15. До вільного кінця балки навантаження закріплена задня сережка балки навантаження 25 зі шківом на підшипнику навантаження 26, на якому встановлений тросик базового навантаження 27, який проходить через втулку навантаження 28 в середині кожуху тросика навантаження 29 у пружинному демпфер навантаження 30, а інший його кінець закріплений нерухомо і навантаження створюється електромеханічним приводом зворотно-поступального руху 31, що контролюється тензодатчиком осьового навантаження 32. Сила тертя у процесі ковзання на контакті контрзразка 1 по нерухомому плоскому зразку 7 контролюється тензодатчиком сили тертя 35, який встановлений на тензобалці сили тертя 34. Прилад для визначення протизносних і антифрикційних властивостей трибосистеми з одним лінійним контактом сталої довжини, що виключає його зсув від пружності чуттєвого елементу 34, який визначає силу тертя ковзання працює таким чином. Контрзразок 1 встановлений на гнучкому 6 валу 2, який при подачі електроенергії на електропривід 5 через редуктор 6 обертає його. Радіальні відхилення контрзразка 1 для центрування регулюються болтами з конічною різьбою 3. Нерухомий плоский зразок 7 встановлено на рамці у ванні 8 паралельно осі обертання валу з контрзразком, а замкнутий трос навантаження 16 прикріплений двома кінцями до нижньої горизонтальної платформи рамки 9 і пропущений по двом боковим шарикопідшипниковим шківам 17, які встановлені в вертикальній платформі 15 для направлення тросу перпендикулярно утворюючій циліндра контрзразка 1 з нерухомими точками прикладення вертикального навантаження по дотичній з боковими шківами 17, які утворюють лінію, що проходить через центр мас контрзразка. При цьому в якості джерела навантаження використовується верхній шарикопідшипниковий шків 18 з напрямною канавкою, що прикріплений через його сережку 19 балки навантаження 22 для створення зусилля в напрямку по вертикальній осі Z, яка проходить через центр мас контрзразка. Регулюючою гайкою натягу тросу 20 встановлюється первинне навантаження за рахунок плеча балки навантаження 22, яка має опору через призму 23 на призмі платформи з меншим кутом 24, яку встановлено на вертикальній платформі 15, центрованій відносно утворюючої циліндра контрзразка. До вільного кінця балки навантаження закріплена сережка 25 у підшипниках 26, на шківу яких встановлений тросик базового навантаження 27, який проходить через втулку навантаження 28 у точці перетину з віссю Y через кожух тросика 29 і через пружинний демпфер 30, інший кінець якого закріплений нерухомо. Навантаження створюється електромеханічним приводом зворотно-поступального руху 31, що контролюється тензодатчиком осьового навантаження 32. В процесі тертя ковзання на контакті контрзразка 1 по нерухомому плоскому зразку 7 виникає сила тертя, яка контролюється тензодатчиком 33, встановленим на тензобалці сили тертя 34. Технічний результат досягнутий при реалізації корисної моделі полягає в підвищенні відтворюваності результатів випробувань протизносних і антифрикційних характеристик трибосистем з урахуванням утворення ВС на робочих поверхнях, а також в можливості задання та контролю радіальних відхилень в певних межах, що дає змогу моделювати умови реальних вузлів тертя під час лабораторних випробувань. 7 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 38141 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601