Пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування

Пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування, що містить вали для закріплення роликових зразків, привід їх обертання, вузол навантаження, ванну для мастильного матеріалу з напівциліндричними і ексцентрично розміщеними між собою зовнішньою та внутрішньою стінками, а також призматичну підставку з напівциліндричною виїмкою для розміщення в ній ванни з можливістю колового переміщення, при цьому ванна і підставка мають однакову ширину, зовнішня стінка ванни і виїмка підставки мають однаковий радіус кривизни, на дні виїмки в середній по ширині частині підставки виконаний напівкільцевий паз, на зовнішній стінці ванни в середній по її ширині частині виконаний напівкільцевий виступ, виступ ванни розміщений у пазу підставки, виступ ванни і паз підставки мають прямокутні перерізи A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИБОТЕХНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ І ПОКРИТТІВ ПРИ ЗМІННИХ РЕЖИМАХ ЗМАЩУВАННЯ 38847 ли для закріплення роликових зразків, привод їх обертання, вузол навантаження, ванну для мастильного матеріалу з напівциліндричними і ексцентрично розміщеними між собою зовнішньою та внутрішньою стінками, а також призматичну підставку з напівциліндричною виїмкою для розміщення в ній ванни з можливістю колового переміщення, при цьому ванна і підставна мають однакову ширину, зовнішня стіжка ванни і виїмка підставки мають однаковий радіус кривизни, на дні виїмки в середній до ширині частині підставки виконаний напівкільцевий паз, на зовнішній стінці ванни в середній по її ширині частині виконаний напівкільцевий виступ, виступ ванни розміщений у пазу підставки, виступ ванни і паз підставки мають прямокутні перерізи однакової ширини, а глибина цього паза більше висоти вказаного виступу (Гузенко Ю. М. Устройство для испытания материалов на трение и износ при переменных режимах смазки. А. с. СССР № 1797005, МКИ5 G 01 N 3/56, 1993, Б. И. № 7). Проте в такому пристрої колове переміщення ванни для мастильного матеріалу може здійснюватися тільки при безпосередньому її зв'язку з своїм приводом, що ускладнює умови експлуатації пристрою для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при знакозмінних режимах подачі мастильного матеріалу в зону контакту рухомих роликових зразків. В основу винаходу поставлено задачу розробити такий пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування, який би у порівнянні з прототипом забезпечував не безпосередній, а кінематичний зв'язок ванни для мастильного матеріалу з приводом для свого колового переміщення за рахунок використаний в ньому вала з двома жорстко закріпленими зубчастими колесами і двох напівкільцевих зубчастих виступів ванни, що дозволяє спростити умови експлуатації пристрою при знакозмінних режимах подачі мастильного матеріалу в зону контакта рухомих роликових зразків. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування, що містить вали для закріплення роликових зразків, привод їх обертання, вузол навантаження, ванну для мастильного матеріалу э напівциліндричними і ексцентрично розміщеними між собою зовнішньою та внутрішньою стінками, а також призматичну підставку з напівциліндричною виїмкою для розміщення в ній ванни з можливістю ходового переміщення, при цьому ванна і підставка мають однакову ширину, зовнішня стінка ванни і виїмка підставки мають однаковий радіус кривизни, на дні виїмки в середній по ширині частині підставки виконаний напівкільцевий паз, на зовнішній стінці ванни в середній по її ширині частині виконаний напівкільцевий виступ, виступ ванни розміщений у пазу підставки, виступ ванни і паз поставки мають прямокутні перерізи однакової ширини, а глибина всього паза більше висоти вказаного виступу, новим являється те, що на зовнішній стінці ванни по краям виконані два допоміжні напівкільцеві виступи, а на дні виїмки призматичної підставки по краям виконані два допоміжні напівкільцеві пази, допоміжні виступи ванни розміщені в допоміжних пазах підставки і мають прямокутні перерізи, ширина і глибина допоміжних пазів підставки більші відповідної ширини і висоти допоміжних виступів ванни, в стінці підставки між її торцями виконаний скрізний циліндричний отвір, вісь якого розміщена паралельно осі колового переміщення ванни, торці підставки виконані з циліндричними гніздами, розміщеними співвісно з отвором і сполученими э допоміжними пазами підставки, глибина гнізд підставки дорівнює ширині її допоміжних пазів, в отворі підставки на підшипниках кочення з можливістю обертання встановлений вал і на його кінцях жорстко закріплені два зубчасті колеса, розміщені в гніздах підставив, при цьому допоміжні виступи ванни виконані зубчастими, закріплені на ваду підставки зубчасті колеса взаємодіють з зубчастими виступами ванни, а на одному з кінців вала підставки жорстко закріплена циліндрична втулка для колового переміщення ванни. Кінематичний зв'язок ванни для мастильного матеріалу з приводом для свого колового переміщення через вал з двома жорстко закріпленими на ньому зубчастими колесами і два напівкільцеві зубчасті виступи ванни дозволяє спростити умови експлуатації пристрою для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при знакозмінних режимах подалі мастильного матеріалу в зону контакта рухомих роликових зразків. На фіг. 1 схематично показано пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування; на фіг. 2 показано вид на фіг. 1 в перерізі А-А; на фіг. 3 показано вид на фіг. 2 в перерізі Б-Б. Пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування містить вали 1 і 2 для закріплення роликових зразків 3 і 4, привод їх обертання, вузол навантаження (не показано), ванну 5 для мастильного матеріалу 6 а напівциліндричними і ексцентрично розміщеними між собою зовнішньою 7 та внутрішньою 8 стінками, а також призматичну підставку 9 з напівциліндричною виїмкою 10 для розміщення в ній ванни 5 з можливістю колового переміщення w. При цьому ванна 5 і підставка 9 мають однакову ширину а, зовнішня стінка 7 ванни 5 і виїмка 10 підставки 9 мають однаковий радіус кривизни R, на дні виїмки 10 в середній по ширині а частині підставки 9 виконаний напівкільцевий паз 11, на зовнішній стінці 7 ванни 5 в середній по її ширині а частині виконаний напівкільцевий виступ 1, виступ 12 ванни 5 розміщений у пазу 11 підставки 9, виступ 12 ванни 5 і паз 11 підставки 9 мають прямокутні перерізи однакової ширини b, а глибина с цього паза 11 більше висоти k вказаного виступу 12. Крім цього, на зовнішній стійці 7 ванни 5 по краям виконані два допоміжні напівкільцеві виступи 13 і 14, а на дні виїмки 10 призматичної підставки 9 по краям виконані два допоміжні напівкільцеві пази 15 і 16, допоміжні виступи 13, 14 ванни 5 розміщені в допоміжних пазах 15, 16 підставки 9 і мають прямокутні перерізи, ширина m і глибина n допоміжних пазів 15, 16 підставки 9 більші відповідної ширини r і Висоти s допоміжних виступів 13, 14 ванни 5, в стінці підставки 9 між її торцями виконаний скрізний циліндричний отвір 17, вісь якого 2 38847 розміщена паралельно вісі колового переміщення w ванни 5. Торці підставки 9 виконані з циліндричними гніздами 18 і 19, розмінними співвісно з отвором 17 і сполученими з допоміжними пазами 15, 16 підставки 9, глибина t гнізд 18 і 19 підставки 9 дорівнює ширині m її допоміжних пазів 15 і 16, в отворі 17 підставки 9 на підшипниках кочення 20 і 21 з можливістю обертання встановлений вал 22 і на його кінцях 23, 24 жорстко закріплені два зубчасті колеса 25 і 26, розміщені в гніздах 18 і 19 підставки 9, при цьому допоміжні виступи 13 і 14 ванни 5 виконані зубчастими, закріплені на ваду 22 підставки 9 зубчасті колеса 25 і 26 взаємодіють з зубчастими виступами 13 і 14 ванни 5, а на одному з кінців 24 вала 22 підставки 9 жорстко закріплена циліндрична втулка 27 для колового переміщення w ванни 5. При цих умовах заповнена мастильний матеріалом 6 і встановлена в напівциліндричній виїмці 10 призматичної підставки 9 ванна 5 пристрою призначена для змінного змащування обох роликових зразків 3, 4 і встановлюється під нижнім роликовим зразком 4. В результаті виконання ванни 5 для мастильного матеріалу 6 з напівциліндричними і ексцентрично розміщеними між собою зовнішньою 7 та внутрішньою 8 стінками між ними. утворюється напівкільцевий сегмент 28 плавнозмінної товщини d, а розміщення дід ванною 5 призматичної підставки 9 з напівциліндричною виїмкою 10 забезпечує можливість використовувати цю підставку 9 для плавної зміни рівня мастильного матеріалу 6 у вказаній ванні 5 відносно горизонтальної площини 29 для закріплення підставки 9. Величина ексцентричного зміщення е зовнішньої 7 та внутрішньої 8 стінок ванни 5 залежить від необхідної зміни глибини занурення h нижнього роликового зразка 4 в мастильний матеріал 6, тому що яри коловому переміщенні w ванни 5 в одну або другу сторону і за рахунок плавної зміни товщини d розміщеного між її зовнішньою 7 та внутрішньою 8 стінками напівкільцевого сегмента 28 виникають умови для плавного підйому або опускання одного і того ж об'єму мастильного матеріалу 6 відносно горизонтальної площини 29 для закріплення призматичної підставки 9. Відповідно, чим більшою буде величина ексцентриситету е між зовнішньою 7 та внутрішньою 8 стінками ванни 5, тим ширшою буде різниця в товщині d розміщеного між цими стінками 7 і 8 ванни 5 напівкільцевого сегмента 28 і тим ширше можна забезпечити зміну глибини занурення h нижнього роликового зразка 4 в розміщений у ванні 5 мастильний матеріал 6. Одночасно при вказаних розмірах b ї c напівкільцевого пазу її прямокутного перерізу на дні напівциліндричної виїмки 10 призматичної підставки 9 у порівнянні з розмірами b і k напівкільцевого виступу 12 прямокутного перерізу на зовнішній напівциліндричній стінці 7 ванни 5 забезпечується вільне і беззазорне розміщення виступу 12 ванни 5 в пазу 11 підставки 9 по їх ширині b, а також необхідний радіальний зазор між дном цього пазу її підставки 9 і зовнішньою поверхнею виступу 12 ванни 5, що в свою чергу дозволяє забезпечити беззазорну фіксацію ванни 5 відносно підставки 9 вздовж твірної своїх прилягаючих одна до другої напівциліндричних поверхонь зовнішньої стінки 7 ванни 5 і виїмки 10 підставки 9. Ширина закріплених на валу 22 зубчастих коліс 25 і 26 менше глибини t циліндричних гнізд 18 і 19 призматичної підставки 9 і дорівнює ширині r зубчастих виступів 13 і 14 ванни 5, а зовнішній діаметр зубчастих коліс 25 і 26 вала 22 менше внутрішнього діаметра цих циліндричних гнізд 18 і 19 підставки 9, що забезпечує між ними необхідні торцеві і радіальні зазори, жорстке закріплення зубчастих коліс 25, 26 і циліндричної втулки 27 на валу 22 підставки 9 в коловому направленні забезпечується шпонками 30 і 31, а в осьовому направленні гвинтами 32 і 33, при цьому для кращого зчеплення, наприклад, ручного привода переміщення ванни 5 в коловому направленні w з жорстко закріпленою на валу 22 підставки 9 циліндричною втулкою 27 на її зовнішній поверхні 34 може бути виконана насічка. Працює пристрій для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування наступним чином. Для переміщення ванни 5 в коловому направленні w обертальний рух, наприклад, від ручного привода початкове прикладається до циліндричної втулки 27. Потім обертальний рух від втулки 27 через шпонку 31 передається на вад 22 і дальше через шпонки 30 і 31 обертальний рух передається на. зубчасті колеса 25 і 26. При взаємодії зубчастих коліс 25 і 26 з допоміжними напівкільцевими зубчастими виступами 13 і 14 ванни 5 обертальний рух від ручного привода передається цій же ванні 5. Спочатку ванну 5 встановлюють на. призматичній підставні 9 в середнє кутове положення і в неї заливань мастильний матеріал 6 до рівня H1 при якому забезпечується початкове його доторкування з нижнім роликовим зразком 4. Потім роликові зразки 3 і 4 приводять в обертальний рух, між їх гладкими циліндричними робочими поверхнями забезпечують необхідне тертя кочення з відносним проковзуванням і навантажують ці робочі поверхні зразків 3 і 4 необхідною радіальною стискуючою силою Р. При плавному переміщенні ванни 5 із середнього кутового положення в коловому направленні w, наприклад, по годинниковій стрілці, товщина d утвореного її стійками 7 і 8 напівкільцевого сегмента 28 збільшується і відбувається плавний підйом мастильного матеріалу 6 до рівня Н2. В залежності від вибраного в цьому направленні кутового положення ванни 5 буде змінюватися і глибина занурення h нижнього роликового зразка 4 в мастильний матеріал 6, а також інтенсивність подачі мастильного матеріалу 6 в зону контакту обох роликових зразків 3 і 4 при дослідженні триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів. При зворотному коловому переміщенні w ванни 5 (проти годинникової стрілки) товщина d утвореного її стінками 7 і 8 напівкільцевого сегмента 28 зменшується і знаходжуваний в ній мастильний матеріал 6 плавно опускається до рівня Н3 при якому подача мастильного матеріалу 6 в зону контакту обох роликових зразків 3 і 4 припиняється. При зворотно-поступальному переміщенні ванни 5 в коловому направленні w забезпечується змінний режим подачі мастильного матеріалу 6 в 3 38847 зону контакту обож роликових зразків 3 і 4, тому що при цьому в залежності від її кутового положення змінюється рівень мастильного матеріалу 6 відносно горизонтальної площини 29 для закріплення призматичної підставки 9 і глибина занурення h в нього нижнього роликового зразка 4. В результаті виконання ванни 6 і призматичної підставки 9 однакової ширини а , зовнішньої напівциліндричної стінки 7 ванни 5 в середній по її ширині а частині з прямокутним напівкільцевим виступом 12, а дна напівциліндричної виїмки 10 призматичної підставки 9 в середній по її ширині a частині з прямокутним напівкільцевим пазом 11, ширина b якого дорівнює ширині напівкільцевого виступу 12 ванни 5 і глибина с більше його висоти k, забезпечується можливість зворотно-поступального переміщення ванни 5 відносно призматичної підставки 9 тільки в коловому направленні w без будь-якого зміщення цієї ж ванни 5 відносно призматичної підставки 9 вздовж твірної прилягаючих одна до другої напівциліндричних поверхонь зовнішньої стінки 7 ванни 5 і виїмки 10 призматичної підставки 9, що підвищує надійність роботи пристрою при знакозмінних режимах подачі мастильного матеріалу 6 в зону контакту рухомих роликових зразків 3 і 4. Крім цього, виконання по краям напівциліндричної зовнішньої стінки 7 ванни 5 двох допоміжних напівкільцевих зубчастих виступів 13, 14 і по краям дна напівциліндричної виїмки 10 призматичної підставки 9 двох допоміжних напівкільцевих пазів 15 і 16, в яких розміщені допоміжні напівкільцеві, зубчасті виступи 13 і 14 ванни 5, а також доповнення призматичної підставки 9 валом 22 з двома жорстко закріпленими на його кінцях 23, 24 зубчастими колесами 25 і 26, які взаємодіють з допоміжними напівкільцевими зубчастимми виступами 13 і 14 ванни 5, і жорстко закріпленою на ньому циліндричною втулкою 27, яка зв'язана, наприклад, з ручним приводом переміщення ванни 5 в кодовому направленні w, дозволяє виключити необхідність зв'язку привода колового переміщення ванни 5 безпосередньо тільки з самою ванною 5, що в свою чергу спрощує умови експлуатації пристрою для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при знакозмінних режимах подачі мастильного матеріалу 6 в зону контакту рухомих роликових зразків 3 і 4. При з'єднанні ручного привода з закріпленою на валу призматичної підставки 9 циліндричною втулкою 27 через гнучкий або другий трубопровід (не показано) може бути забезпечено дистанційне переміщення ванни 5 в коловому направленні w, що може бути використано для дослідження триботехнічних властивостей матеріалів і покриттів при змінних режимах змащування робочих поверхонь роликових зразків 3 і 4, наприклад, у вакуумній камері або в других закритих умовах їх дослідження. 4 38847 Фіг. 1 5 38847 Фіг. 2 6 38847 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7