Пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач

Пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач, що містить послідовно з'єднані між собою роликові зразки, амперметр, реостат, акумуляторну батарею і вимикач, а також жорстку струмопровідну пластину і паралельно з'єднаний із зразками вольтметр, який відрізняється тим, що він доповнений трипозиційним перемикачем, який своєю центральною клемою, зв'язаною безпосередньо з його рухомою перемичкою, з'єднаний з жорсткою струмопровідною пластиною, а двома крайніми клемами, розміщеними по обидві сторони відносно середньої нейтральної клеми, з'єднаний з кожним роликовим зразком окремо Винахід відноситься до техніки для дослідження триботехнічних властивостей конструкційних та мастильних матеріалів зубчастих передач, а саме до обладнання для визначення товщини змащувальних плівок при триботехнічному випробуванні цих матеріалів з використанням роликових зразків, пропусканні через них постійного струму і вимірюванні величини падіння електричної напруги в режимі нормального тліючого розряду в умовах їх тертя кочення з різним відносним проковзуванням Відомий пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач, що містить послідовно з'єднані між собою роликові зразки, амперметр, реостат, акумуляторну батарею і вимикач, а також паралельно з'єднаний із зразками вольтметр (Райко М В Смазка зубчатых передач - Киев Техника, 1970 - С 184-189) Проте такий пристрій дозволяє визначати тільки загальну товщину змащувальних плівок разом з гідродинамічною та граничною їх складовими, окремо товщину масляної плівки, загальну товщину граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох роликових зразків, і не дозволяє визначати товщину граничних змащувальних плівок, які утворилися в процесі випробування цих матеріалів на робочій поверхні кожного роликового зразка окремо, тому що даний пристрій забезпечує можливість вимірювання величини падіння електричної напруги в режимі нормального тліючого розряду тільки між роликовими зразками Відомий також пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач, що містить послідовно з'єднані між собою роликові зразки, амперметр, реостат, акумуляторну батарею і вимикач, а також жорстку струмопровідну пластину і паралельно з'єднаний із зразками вольтметр (Гузенко Ю М Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач - Патент России № 2055344, МКИ6 G01N3/56, 1996, БИ №6) Такий пристрій дозволяє крім визначення загальної товщини змащувальних плівок разом з гідродинамічною та граничною їх складовими, окремо товщини масляної плівки і загальної товщини граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох роликових зразків, визначати ще і товщину граничних змащувальних плівок, які утворилися в процесі випробування цих матеріалів на робочій поверхні кожного роликового зразка окремо, тому що даний пристрій забезпечує можливість вимірювання величини падіння електричної напруги в режимі нормального тліючого розряду не тільки між роликовими зразками, але і між жорсткою струмопровідною пластиною, розміщуваною після випробування матеріалів зубчастих передач між робочими поверхнями зразків, і кожним з цих зразків окремо Проте цей пристрій є складним по конструкції, тому що для визначення товщини граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих пе СО 42234 редач на робочій поверхні кожного роликового зразка окремо, необхідно крім одного основного вольтметра, підключеного паралельно до обох роликових зразків, допоміжно використовувати ще два таких же вольтметра, які підключають до розміщуваної між робочими поверхнями роликових зразків жорсткої струмопровідної пластини і кожного такого зразка окремо В основу винаходу поставлено задачу розробити такий пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач, який би був простіший по конструкції від прототипу шляхом виключення необхідності використання в ньому для визначення товщини граничних змащувальних плівок на робочій поверхні кожного роликового зразка окремо ще двох допоміжних вольтметрів за рахунок використання замість них одного трьохпозиційного перемикача, що підключається до жорсткої струмопровідної пластини і обох зразків Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач, що містить послідовно з'єднані між собою роликові зразки, амперметр, реостат, акумуляторну батарею і вимикач, а також жорстку струмопровідну пластину і паралельно з'єднаний із зразками вольтметр, новим являється те, що він доповнений трипозиційним перемикачем, який своєю центральною клемою, зв'язаною безпосередньо з його рухомою перемичкою, з'єднаний з жорсткою струмопровідною пластиною, а двома крайніми клемами, розміщеними по обидві сторони відносно середньої нейтральної клеми, з'єднаний з кожним роликовим зразком окремо Доповнення такого пристрою одним трьохпозиційним перемикачем, який своєю центральною клемою з'єднаний з жорсткою струмопровідною пластиною, а двома крайніми клемами з'єднаний з кожним роликовим зразком окремо дозволяє виключити необхідність використання в ньому ще двох допоміжних, крім одного основного, вольтметрів для визначення товщини граничних змащувальних плівок на робочій поверхні кожного зразка, що в свою чергу дає можливість значно спростити, у порівнянні з прототипом, конструкцію пристрою для визначення товщини змащувальних плівок при триботехнічних випробуваннях матеріалів зубчастих передач На фіг 1 показана електрична схема запропонованого пристрою для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач в динамічних умовах, на фіг 2 показано вид на фіг 1 в статичних умовах, на фіг 3 показані залежності зміни падіння електричної напруги від швидкості ковзання та відносного проковзування матеріалів зубчастих передач послідовно до подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків (крива 1), в початковий момент подачі мастильного матеріалу (масла "Індустріальне-45") в зону їх контакту (крива 2) і через 50-60 хвилин після подачі мастильного матеріалу в контакт зразків (крива 3), на фіг 4 показані залежності дійсної зміни падіння електричної напруги від швидкості ковзання та відносного проковзування матеріалів зубчастих передач пропорційно загальній товщині змащувальних плівок разом з гідродинамічною та граничною їх складовими (крива 1), окремо товщині масляної плівки (крива 2), загальній товщині граничних змащувальних плівок на робочих поверхнях обох роликових зразків (крива 3), товщині граничної змащувальної плівки на робочій поверхні випереджуючого зразка (крива 4) і товщині граничної змащувальної плівки на робочій поверхні відстаючого зразка (крива 5) Пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач містить послідовно з'єднані між собою роликові зразки 1 і 2, амперметр 3, реостат 4, акумуляторну батарею 5 і вимикач 6, а також жорстку струмопровідну пластину 7 товщиною 5 і паралельно з'єднаний із зразками 1 і 2 вольтметр 8 (фіг 1 і 2) Крім цього, пристрій доповнений трипозиційним перемикачем 9, який своєю центральною клемою 10, зв'язаною безпосередньо з його рухомою перемичкою 11, з'єднаний з жорсткою струмопровідною пластиною 7, а двома крайніми клемами 12 і 13, розміщеними по обидві сторони відносно середньої нейтральної клеми 14, з'єднаний з кожним роликовим зразком 1 і 2 окремо Роликові зразки 1 і 2 закріплюють на паралельних валах відповідної роликової машини тертя, яка має привод для обертання цих зразків з необхідною для триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач кутовою швидкістю і механізм для навантаження їх радіальною стискуючою силою (не показано) Для змащування роликових зразків 1 і 2 під нижнім зразком 1 встановлена ванна 15 з мастильним матеріалом 16 Працює запропонований пристрій для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач слідуючим чином Спочатку трипозиційний перемикач 9 пристрою (фіг 1) встановлюється, своєю рухомою перемичкою 11 між центральною клемою 10, з'єднаною безпосередньо з жорсткою струмопровідною пластиною 7, і середньою нейтральною клем о ю ^ , не підключеною до будь-якого елементу пристрою (положення І) Після ЦЬОГО, роликові зразки 1 і 2 при відсутності між їх робочими поверхнями жорсткої струмопровідної пластини 7 приводять в обертальний рух со, подають в контакт зразків мастильний матеріал 16, навантажують зразки радіальною стискуючою силою Р, пропускають через зразки постійний струм і в режимі нормального тліючого розряду вольтметром 8 послідовно вимірюють величину падіння електричної напруги до подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків Ui між їх металічними поверхнями (фіг 3, крива 1), в початковий момент подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків ІІ2 при утворенні між їх робочими поверхнями масляної плівки (фіг 3, крива 2) і через 50-60 хвилин після подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків ІІз, коли змащувальна плівка досягає максимальної своєї товщини при утворенні на робочих поверхнях цих зразків твердопластичних і самогенеруючих в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач граничних змащувальних плівок 42234 (фіг 3, крива 3) (Гузенко Ю М Способ определения толщины смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач - А с СССР № 1649250, МКИ5 G01B7/06, G01N3/56, 1991, Б И № 18) Всі вказані падіння електричної напруги вимірюються при різних величинах швидкості ковзання VK0B та відносного проковзування s робочих поверхонь роликових зразків 1 і 2 Загальну товщину змащувальних плівок разом з гідродинамічною та граничною їх складовими оцінюють по різниці падіння електричної напруги AUi=L)3-Ui, виміряних до подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків Ui і через 50-60 хвилин після подачі мастильного матеріалу в зону їх контакту ІІз (фіг 4, крива 1, яка отримується шляхом віднімання кривої 1 з кривої З на фіг 3) Окремо товщину гідродинамічної складової (масляної плівки) ІЗ ЦІЄЇ загальної товщини змащувальних плівок оцінюють по різниці падіння електричної напруги AL)2=U2-Ui, виміряних до подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків Ui і в початковий момент подачі мастильного матеріалу в зону їх контакту ІІ2 (фіг 4, крива 2, яка отримується шляхом віднімання кривої 1 з кривої 2 на фіг 3), а товщину граничної складової змащувальних плівок, що утворюється в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох роликових зразків 1 і 2, оцінюють по різниці падіння електричної напруги диз=из-ІІ2, виміряних в початковий момент подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків ІІ2 і через 50-60 хвилин після подачі мастильного матеріалу в зону їх контакту ІІз (фіг 4, крива 3, яка отримується шляхом віднімання кривої 2 з кривої З на фіг 3) По визначеному в останньому випадку падінню електричної напруги диз=из-ІІ2 ВІДПОВІДНО ОЦІНЮЮТЬ і загальну товщину граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох зразків Після ЦЬОГО обертальний рух роликових зразків 1 і 2 припиняють (фіг 2), при попередньому встановленні трипозиційного перемикача 9 пристрою своєю рухомою перемичкою 11 між центральною клемою 10, з'єднаною безпосередньо з жорсткою струмопровідною пластиною 7 і середньою нейтральною клемою 14, не підключеною до будьякого елементу пристрою (положення І), розміщують між робочими поверхнями роликових зразків 1 і 2 жорстку струмопровідну пластину 7, пропускають через ці зразки і жорстку струмопровідну пластину постійний струм, навантажують зразки і жорстку струмопровідну пластину радіальною стискуючою силою Рф і в режимі нормального тліючого розряду по вольтметру 8 між роликовими зразками 1 і 2 встановлюють падіння електричної напруги ДІІз (фіг 4, крива 3), яке пропорційне загальній товщині граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох зразків Потім В цьому положенні обох роликових зразків 1, 2 і жорсткої струмопровідної пластини 7 трипозиційний перемикач 9 пристрою встановлюють своєю рухомою перемичкою 11 між центральною клемою 10, з'єднаною безпосередньо з жорсткою струмопровідною пластиною 7, і однією із його крайніх клем, наприклад, клемою 12, яка безпосередньо з'єднана з верхнім роликовим зразком 2 (положення II) В результаті такого встановлення трипозиційного перемикача 9 забезпечується коротке замикання верхнього роликового зразка 2 між вольтметром 8 і жорсткою струмопровідною пластиною 7, що ВІДПОВІДНО ДОЗВОЛЯЄ вольтмет ром 8 в режимі нормального тліючого розряду вимірювати падіння електричної напруги ДІЦ (фіг 4, крива 4) між жорсткою струмопровідною пластиною 7 і нижнім роликовим зразком 1, по якому оцінюють товщину граничної змащувальної плівки, що утворилася в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочій поверхні саме цього нижнього роликового зразка 1 Зразу після вимірювання падіння електричної напруги ДІЦ і при такому ж положенні обох роликових зразків 1, 2 і жорсткої струмопровідної пластини 7 трипозиціинии перемикач 9 пристрою встановлюють своєю рухомою перемичкою 11 між центральною клемою 10, з'єднаною безпосередньо з жорсткою струмопровідною пластиною 7, і другою його крайньою клемою 13, яка безпосередньо з'єднана з нижнім роликовим зразком 1 (положення III) В результаті такого встановлення трипозиційного перемикача 9 забезпечується коротке замикання нижнього роликового зразка 1 між вольтметром 8 і жорсткою струмопровідною пластиною 7, що, ВІДПОВІДНО, дозволяє вольтметром 8 в режимі нормального тліючого розряду вимірювати падіння електричної напруги ДІІ5 (фіг 4, крива 5) між жорсткою струмопровідною пластиною 7 і верхнім роликовим зразком 2, по якому оцінюють товщину граничної змащувальної плівки, що утворилася в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочій поверхні саме цього верхнього роликового зразка 2 В результаті такого виконання пристрою для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач за рахунок присутності в ньому трипозиційного перемикача 9 і такої ПОСЛІДОВНОСТІ визначення товщини змащувальних плівок, забезпечується можливість одним і тим же вольтметром 8 вимірювати величину падіння електричної напруги до подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків U-i, в початковий момент подачі мастильного матеріалу в зону контакту цих роликових зразків ІІ2 і через 50-60 хвилин після подачі мастильного матеріалу в зону їх контакту ІІз, а також після визначення величини падіння електричної напруги ДІІ-і, ДІЬ і Дііз, зупинки роликових зразків 1, 2 від обертального руху і розміщення між ними жорсткої струмопровідної пластини 7 встановлювати цим же вольтметром 8 між роликовими зразками 1 і 2 падіння електричної напруги ДІІз, яке пропорційне загальній товщині граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох роликових зразків 1 і 2, потім цим же вольтметром 8 вимірювати величину падіння електричної напруги ДІЦ між жорсткою струмопровідною пластиною 7 і нижнім випереджуючим при терті кочення з відносним проковзуванням роликовим зразком 1, а також вели 42234 чину падіння електричної напруги ДІІ 5 між жорсткою струмопровідною пластиною 7 і верхнім відстаючим при терті кочення з відносним проковзуванням роликовим зразком 2 Сума вимірюваної вольтметром 8 величини падіння електричної напруги ДІІ 4 і AU 5 між жорсткою струмопровідною пластиною 7 і кожним роликовим зразком 1 і 2 окремо, повинна дорівнювати загальному падінню електричної напруги ДІІ 3 , яке вимірюється цим же вольтметром 8 між роликовими зразками 1 і 2 без встановленої жорсткої струмопровідної пластини 7, тому що у даному випадку розміщувана між роликовими зразками 1 і 2 жорстка струмопровідна пластина 7 при послідовному забезпеченні короткого замикання цих зразків між вольтметром 8 і жорсткою струмопровідною пластиною 7 ділить загальне падіння електричної напруги д и 3 на окремі окладові ДІІ 4 і ДІІ 5 пропорційно товщині граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочій поверхні кожного роликового зразка 1 і 2 окремо Таким чином, доповнення пристрою для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач трипозиційним перемикачем, який своєю центральною клемою, зв'язаною безпосередньо з його рухомою перемичкою, з'єднаний з жорсткою струмопровідною пластиною, а двома крайніми клемами, роз міщеними по обидві сторони відносно середньої нейтральної клеми, з'єднаний з кожним роликовим зразком окремо, дозволяє одним і тим же вольтметром виконувати вимірювання величини падіння електричної напруги як між самими роликовими зразками в динамічних умовах триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач, так і виконувати вимірювання величини падіння електричної напруги в статичних умовах між жорсткою струмопровідною пластиною і кожним роликовим зразком окремо В свою чергу, це дозволяє по величині падіння електричної напруги одним і тим же вольтметром визначати загальну товщину змащувальних плівок, товщину масляної плівки, загальну товщину граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі триботехнічного випробування матеріалів зубчастих передач на робочих поверхнях обох роликових зразків, і товщину граничних змащувальних плівок, що утворилися в процесі цього ж випробування на робочій поверхні кожного роликового зразка окремо, а це, ВІДПОВІДНО, дає можливість значно спростити конструкцію запропонованого пристрою для визначення товщини змащувальних плівок при випробуваннях матеріалів зубчастих передач у порівнянні з прототипом, за рахунок виключення необхідності допоміжного використання ще двох таких же самих вольтметрів, які підключаються до жорсткої струмопровідної пластини і обох роликових зразків Фіг. 1 42234 Фіг. 2 и, мВ ш 300 zoo t-D wo О 0 0,1 0t2 Ot3 W 20 40 Фіг. З 0,5 VKo6>M/c 60 £,% 42234 OJ 0,2 T 0,3 .., I 20 Q# J n i t Ц0 0,5 VKQ6,M/C 60 ii.i LI Є,% Фіг. 4 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22