Пристрій для вимірювання температури і зусиль у зоні різання

1. Пристрій для вимірювання температури й зусиль у зоні різання, що містить корпус із закріпленим в ньому різальним елементом із вбудованою в ньому термопарою, електрично з'єднаною з відвідними проводами, а хвостовик корпусу має можливість взаємодії з динамометром, який відрі Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки і може бути використана при дослідженні теплових і силових процесів, що протікають в зоні контакту інструменту з оброблюваною поверхнею, переважно породоруйнівного. Відомий найбільш близький за технічною суттю до винаходу спеціальний пристрій для вимірювання температури і зусиль в зоні різання (див., тези доповіді "Експериментальна модель сектора бурової коронки" у збірнику статей "Породоруйнівний і металообробний інструмент-техніка та технологія його виготовлення і застосування" /Тези доповідей 5-ї міжнародної конференції /ІНМ ім. Бакуля НАН України. Київ, 2002, -208с, стор.120121), що містить корпус з закріпленим в ньому різцем з вбудованою в ньому термопарою, електрично з'єднаною з відвідними проводами, а хвостовик корпусу має можливість взаємодії з динамометром, при цьому ріжучий елемент виконаний у вигляді двох напівциліндрів, в площині розняття одного з них в проробленій електроіскровим способом канавці встановлено термопару і відвідні проводи, причому термопара і відвідні проводи з'єднані за допомогою пайки; ріжучий елемент зняється тим, що хвостовик корпусу безпосередньо зв'язаний з динамометром, а у введеному в пристрій і розміщеному перпендикулярно осі корпусу штуцері вбудовано два електроізольовані цангові затискачі, які зміщені в радіальному напрямку та призначені для механічного з'єднання відвідних проводів з термопарою, при цьому кожний із цангових затискачів складається з ізольованих між собою цанги і охоплюючої її втулки, зафіксованої від осьового переміщення. 2. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що відвідні проводи, що виходять із цангових затискачів, додатково скріплені жорстким затискачем, який складається з розрізної конічної втулки, охопленої гайкою. 3. Пристрій за пп.1, 2 , який відрізняється тим, що на торці жорсткого затискача встановлені герметизуючі елементи. ео встановлюється в отвір, виконаний в нижній кришці порожнистого корпусу і додатково затискується скобою, через яку передаються навантаження від різця до динамометра. Недоліком відомого пристрою є те, що при такій схемі зйому зусиль різання і температур є ймовірність недостатньо точного відображення процесів, що протікають в зоні різання, а саме: - зусилля різання передаються не безпосередньо на хвостовик пристрою, з'єднаного з динамометром, а через порожнистий корпус, в якому циркулює охолоджуюча рідина; - моделюються процеси обмеженого охолодження рідиною ріжучого елементу і "сухого тертя", які виключають можливість дослідження теплових процесів, що відбуваються при стаціонарному охолодженні рідиною; - наявність паяних контактів призводить до змінювання температурного поля із-за перепаду температур по довжині паяного з'єднання. В основу корисної моделі покладено завдання такого удосконалення пристрою для вимірювання температури і зусиль в зоні різання, при якому за рахунок безпосереднього контакту ріжучого еле h о> ю ю О) 5597 мента з динамометром через хвостовик корпусу, жорсткого закріплення відвідних проводів, механічного електроконтакту термопари з відвідними проводами забезпечується усунення негативного впливу динамічних навантажень на систему в цілому, і, як наслідок, підвищується точність вимірювань, а за рахунок абсолютної гідрогерметизації термопари і відвідних проводів стає можливо забезпечити охолодження різця в стаціонарному режимі, що рівнозначно моделюванню натурного процесу охолодження інструменту. Для вирішення цього завдання у пристрої для вимірювання температури і зусиль в зоні різання, що містить корпус з закріпленим в ньому ріжучим елементом з вбудованою в ньому термопарою, електрично з'єднаною з відвідними проводами, а хвостовик корпусу має можливість взаємодії з динамометром, згідно корисної моделі хвостовик корпусу безпосередньо зв'язаний з динамометром, а у введеному у пристрій і розміщеному перпендикулярно осі різця штуцері вбудовані електроізольовані, зміщені в радіальному напрямку два цангових затискачі, призначені для механічного з'єднання відвідних проводів з термопарою, при цьому кожний із цангових затискачів складається з ізольованих між собою цанги і охоплюючої її втулки, зафіксованої від осьового переміщення, оптимальним при цьому є, коли відвідні проводи, що виходять з цангових затискачів, додатково скріплені жорстким затискачем, який складається із розрізної конічної втулки, охопленої гайкою; а на торці жорсткого затискача встановлені герметизуючі елементи. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак і технічними результатами, які досягаються при їх реалізації, полягає у наступному. Безпосередній контакт ріжучого елементу з тензодинамометром дозволяє з високою точністю заміряти складові зусиль різання Рх, Ру, Pz, які в автоматичному режимі передаються на аналогоцифровий перетворювач АЦП електроннообчислювальної машини, чим забезпечується постійне відображення силових процесів, що впливають на знос досліджуваного інструменту. Жорстке закріплення відвідних проводів дозволяє уникнути негативного впливу динамічних навантажень, що виникають при роботі інструменту і можуть призвести до поломок і аварійних ситуацій. Механічний електроконтакт термопари з відвідними проводами, а також, спаю термопари зі сферичним притискачом дозволяє уникнути паяного контакту, наявність якого через перепад температур по довжині паяного з'єднання спотворює істинне температурне поле і впливає на загальну податливість системи в цілому. Герметизація спаю термопари за допомогою заглушки і сферичного притискачу дозволяє заміряти температуру в місці контакту термопари на боковій поверхні ріжучого елементу в точці, віддаленій на відстані Змм від зони різання і завдяки цьому температура в зоні різання оцінюється за результатами екстраполяції температури нагріву віддаленої точки, отриманої експериментально, на температуру, що відповідає поверхні тертя ріжучого елементу на забої. Гідрогерметизація відвідних проводів дозволяє проводити експериментальні дослідження теплового поля інструмента, що працює в режимі охолодження рідиною, а також досліджувати вплив витрат рідини на зміну теплового поля ріжучого елементу у часі. При цьому не виключається можливість дослідження теплового поля інструмента при "сухому терті". На кресленні проілюстровано пропонований пристрій, де на Фіг.1 зображений загальний вид, а на Фіг.2 - розріз А-А на Фіг.1. Пристрій для вимірювання температури і зусиль в зоні різання містить корпус 1 з впаяним ріжучим елементом 6, причому хвостовик корпусу 1 безпосередньо взаємодіє з динамометром (не показаний) за допомогою накидної гайки 2, паралельно осі корпусу 1 вбудовано термопару 4, електроізольовану двоканальним алундовим ізолятором 5 і зафіксовану в місці переходу в перпендикулярну площину гіпсовим наповнювачем З, спай якої жорстко закріплено до ріжучого елементу 6 сферичним притискачом 8 і гідроізольовано за допомогою пайки заглушкою 7, а в розташованому перпендикулярно осі корпусу 1 штуцері 9 вбудовано електроізольовані поліхлорвініловими трубками 14 з метою запобігання втрат електроімпульсу з термопари 4, зміщені в радіальному напрямку на оптимально можливій для компактного розташування в штуцері відстані 6мм один від одного два цангових затискачі 10-13 для електричного з'єднання проводів термопари 4 з двома відвідними проводами 20, кожен з цангових затискачів 10-13 складається з цанги 10, охоплюючої її втулки 11, зафіксованої гайкою 12 і контргайкою 13, а для жорсткого защемлення відвідних проводів 20 в штуцері 9 пристрій оснащено жорстким затискачем 15-16 відвідних проводів 20, що складається з розрізної втулки 15, охопленої гайкою 16; тиск двох шайб 17 здійснює ефект розширення гумових прокладок 18, що безпосередньо створюють гідрогерметизацію вузла в динаміці і дозволяє в стаціонарному режимі використовувати охолоджуючу рідину в зоні різання. Затискна гайка19 замикає вузол. Пристрій для вимірювання температури і зусиль в зоні різання працює таким чином. Оскільки для проведення експериментальних досліджень використовується схема, при якій зразок гірської породи, закріплений в кулачках, обертається на планшайбі токарно-карусельного станка мод.1М552, а хвостовик корпусу 1 жорстко закріплюється в різцетримачі динамометра за допомогою накидної гайки 2, пропонований пристрій є нерухомим При взаємодії ріжучого елемента 6 з гірською породою на аналого-цифровий перетворювач (АЦП) комп'ютера передаються показання зусиль різання Рх, Ру, Pz і значення електрорухаючої сили, що перетворюється в АЦП комп'ютера на значення температури ріжучого елемента 6 в даний момент часу. Новизна пристрою полягає у наступному завдяки безпосередньому контакту ріжучого елементу 6 з динамометром через хвостовик корпусу 1, жорсткого закріплення відвідних проводів 20, механічного електроконтакту термопари 4 з відвідними проводами 20 забезпечується усунення не 5 5597 6 гативного впливу динамічних навантажень на сисможливо забезпечити охолодження ріжучого елетему в цілому, і, як наслідок, підвищується точність менту 6 в стаціонарному режимі, що рівнозначно вимірювань, а за рахунок абсолютної' гідрогермемоделюванню натурного процесу охолодження тизації термопари 4 і відвідних проводів 20 стає інструменту. Фіг. 1 А-А Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. К и ї в - 4 2 , 01601