Пальчиковий зразок для випробування матеріалів на знос при терті ковзання

Реферат: UA 87408 U UA 87408 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування і стосується обладнання для триботехнічного випробування матеріалів при використанні в парі тертя ковзання з різними контрзразками пальчикових зразків. Відомий пальчиковий зразок для випробування матеріалів на знос при терті ковзання, виконаний у вигляді стержня з циліндричною робочою частиною [див. Рещиков В.Ф. Трение и износ тяжелонагруженных передач. - М: Машиностроение, 1975, с. 30, рис. 11, схема 2]. Недоліком цього зразка є те, що він не забезпечує можливості визначення величини лінійного зносу своєї циліндричної робочої частини в залежності від зміни діаметра її торця. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю і досягуваному ефекту є пальчиковий зразок для випробування матеріалів на знос при терті ковзання, виконаний у вигляді стержня з конічною робочою частиною [див. А. с. СССР № 264753, МПК G01N 3/56; G01N 33/44. Способ определения несущей способности пластмасс при трении / Г.А. Кривенко. 1970. - Бюл. № 9, с. 123]. Такий зразок, в порівнянні з попереднім, забезпечує можливість визначення величини лінійного зносу своєї конічної робочої частини в залежності від зміни діаметра її торця завдяки плавному збільшенню його розміру, але утруднює здійснення початкового зносу конічної робочої частини зразка з різних термічно оброблених, наприклад, поверхневим лазерним зміцненням конструкційних та інструментальних сталей, оскільки конічна робоча частина зразка виконана з гострокінцевою вершиною і сприяє утворенню на робочій поверхні контрзразка відповідного гострокінцевого конусного заглиблення або канавки трикутного гострокінцевого профілю, що є основним його недоліком. В основу корисної моделі поставлена задача полегшення здійснення початкового зносу конічної робочої частини пальчикового зразка з різних термічно оброблених, наприклад, поверхневим лазерним зміцненням конструкційних та інструментальних сталей шляхом виключення виконання конічної робочої частини зразка з гострокінцевою вершиною і сприяння утворенню на робочій поверхні контрзразка відповідного гострокінцевого конусного заглиблення або канавки трикутного гострокінцевого профілю. Поставлена задача вирішується тим, що в пальчиковому зразку для випробування матеріалів на знос при терті ковзання, виконаному у вигляді стержня з конічною робочою частиною, згідно з корисною моделлю, новим є те, що конічна робоча частина зразка виконана із зрізаною вершиною і початково плоским торцем круглої форми, розташованим перпендикулярно до його подовжньої осі, при цьому величина лінійного зносу конічної робочої частини зразка визначається по формулі: hз=0,5(dз2-dз1)сtg(αз/2), де dз2 - величина діаметра отримуваного торця конічної робочої частини зразка після випробування; dз1 - величина діаметра початково плоского торця круглої форми конічної робочої частини зразка до випробування; αз - величина довільно вибраного кута між протилежно і симетрично розміщеними твірними конічної робочої частини зразка відносно своєї подовжньої осі. Вказані відмітні ознаки, в порівнянні з найближчим аналогом, дозволяють виключити виконання конічної робочої частини пальчикового зразка з гострокінцевою вершиною і сприяння утворенню на робочій поверхні контрзразка відповідного гострокінцевого конусного заглиблення або канавки трикутного гострокінцевого профілю за рахунок виконання конічної робочої частини зразка із зрізаною вершиною і початково плоским торцем круглої форми, розташованим перпендикулярно до його подовжньої осі, що відповідно полегшує здійснення початкового зносу конічної робочої частини зразка з різних термічно оброблених, наприклад, поверхневим лазерним зміцненням конструкційних та інструментальних сталей. На фіг. 1 схематично показаний запропонований пальчиковий зразок для випробування матеріалів на знос при терті ковзання в парі з призматичним контрзразком, вигляд збоку; на фіг. 2 - варіант використання пальчикового зразка в парі з циліндричним контрзразком, вигляд збоку; на фіг. 3 - варіант використання пальчикового зразка в парі з дисковим контрзразком, вигляд збоку; на фіг. 4 показана дійсна форма отримуваного торця пальчикового зразка після свого випробування з призматичним або дисковим контрзразком, вигляд збоку; на фіг. 5 показана дійсна форма отримуваного торця пальчикового зразка після свого випробування з циліндричним контрзразком, вигляд збоку: де 1 - пальчиковий зразок; 2 - конічна робоча частина зразка; 3 - торець конічної робочої частини зразка; 4 - подовжня вісь зразка; 5, 6 - твірні конічної робочої частини зразка; 7 - призматичний, циліндричний або дисковий контрзразок. Пальчиковий зразок 1 для випробування матеріалів на знос при терті ковзання виконаний у вигляді стержня з конічною робочою частиною 2. 1 UA 87408 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Крім цього, конічна робоча частина 2 зразка 1 виконана із зрізаною вершиною і початково плоским торцем 3 круглої форми, розташованим перпендикулярно до його подовжньої осі 4, при цьому величина лінійного зносу конічної робочої частини 2 зразка 1 визначається по формулі: hз=0,5(dз2-dз1)сtg(αз/2), де dз2 - величина діаметра отримуваного торця 3 конічної робочої частини 2 зразка 1 після випробування; dз1 - величина діаметра початково плоского торця 3 круглої форми конічної робочої частини 2 зразка 1 до випробування; αз - величина довільно вибраного кута між протилежно і симетрично розміщеними твірними 5, 6 конічної робочої частини 2 зразка 1 відносно своєї подовжньої осі 4. Зазначений пальчиковий зразок 1 повинен бути жорстко закріплений в своєму тримачі вибраної для випробування матеріалів на знос машини тертя (не показана), при цьому він разом з цим повинен мати можливість свого подовжнього переміщення з вказаним тримачем в сторону контрзразка 7, а також контактної взаємодії з ним і притискання до нього з певним зусиллям Рз своїм початково плоским торцем 3 круглої форми (фіг. 1-3). Крім цього, він може бути встановлений рухомо з можливістю здійснення обертального руху ω з навколо своєї подовжньої осі 4 (фіг. 1), нерухомо (фіг. 2) або рухомо з можливістю здійснення переміщення S з (фіг. 3). В свою чергу контрзразок 7 може бути виконаним призматичним і встановленим нерухомо відносно пальчикового зразка 1 (фіг. 1), а також мати циліндричну форму і бути встановленим рухомо з можливістю здійснення обертального руху ω к1 навколо своєї осі (фіг. 2). Разом з цим, контрзразок 7 може мати дискову форму і також бути встановленим рухомо з можливістю здійснення обертального руху ωк2 навколо своєї осі, при цьому зазначений пальчиковий зразок 1 може бути встановленим рухомо з можливістю плавної зміни радіуса r свого радіального розміщення і діаметра D кола контактної взаємодії з таким контрзразком 7 (фіг. 3). В будь-якому випадку вказаний контрзразок 7 призматичної, циліндричної або дискової форми повинен мати гладку свою робочу поверхню і набагато більшу її твердість від твердості початково плоского торця 3 круглої форми конічної робочої частини 2 взаємодіючого з ним пальчикового зразка 1. При виникненні необхідності визначення цих параметрів до і після випробування матеріалів на знос при терті ковзання та використанні саме триботехнічної пари пальчиковий зразок 1 - контрзразок 7 можуть бути застосовані будь-які відомі і прийнятні для цього методи, наприклад, для шорсткості профілографічний метод, для їх твердості метод вдавлювання різних інденторів тощо. До випробування матеріалів на знос при терті ковзання необхідно здійснювати вимірювання тільки величини діаметра dз1 початково плоского торця 3 круглої форми конічної робочої частини 2 зразка 1 будь-яким відомим і прийнятним для цього методом при використанні, наприклад, пристрою ПМТ-3. В результаті контактної взаємодії і тертя ковзання зразка 1 з контрзразком 7 відбувається лінійний знос вказаної конічної робочої частини 2 зразка 1 на певну величину hз, що визиває збільшення діаметра її початково плоского торця 3 круглої форми до величини dз2, який після випробування також вимірюється цим же самим методом. Пунктирними лініями (фіг. 4 і 5) показані дійсні форми лінійного зносу конічної робочої частини 2 зразка 1, які він може отримувати після свого випробування на знос при терті ковзання з контрзразком 7 призматичної, дискової або циліндричної форми. Результат отримуваного лінійного зносу hз конічної робочої частини 2 зразка 1 з довільно вибраним кутом αз, між її протилежно і симетрично розміщеними твірними 5, 6 відносно своєї подовжньої осі 4 визначається з врахуванням різниці плавної зміни на ній величин діаметрів досліджуваного торця 3 від початкового свого значення dз1 до кінцевого dз2 і зазначеного кута αз. Приклад Для здійснення випробування матеріалів на знос при терті ковзання використовується пальчиковий зразок 1 з інструментальної сталі У8 у вигляді стержня із загальною своєю довжиною 23 мм, довжиною своєї циліндричної частини 16 мм і зовнішнім її діаметром 14 мм. Його конічна робоча частина 2 має довжину 7 мм, а довільно вибраний кут α з між її протилежно і симетрично розміщеними твірними 5, 6 відносно своєї подовжньої осі 4 має величину 60°, при цьому конічна робоча частина 2 зразка 1 з сторони свого початково плоского торця 3 круглої форми термічно оброблена поверхневим лазерним зміцненням на глибину 2 мм. При такому виконанні конічної робочої частини 2 зразка 1 діаметр d з1 її початково плоского торця 3 круглої форми до випробування має величину 6 мм, а після закінчення випробування зразка 1 на знос при терті ковзання з контрзразком 7, наприклад, призматичної форми діаметр dз2 отриманого торця 3 його конічної робочої частини 2 має величину 6,05 мм. Тоді досягнений в процесі випробування лінійний знос конічної робочої частини 2 запропонованого зразка 1 буде 2 UA 87408 U 5 10 15 20 25 30 мати величину hз=0,5(dз2-dз1)сtg(αз/2)=0,5(6,05-6)ctg(60/2)=0,50,05ctg30°=0,0251,732=0,0433 мм, тобто він буде дорівнювати величині 43,3 мкм. Реалізація запропонованого пальчикового зразка 1 може бути здійснена при використанні однієї із широко відомих в триботехніці і призначених для нього машин тертя, наприклад, АЕ-5, АРЧАРДА, МДП-1, МТВВ, УМТ-1, Х4-Б або 77 МТ-1 [див. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д. Зозуля, Е.Л. Шведков, Д.Я. Ровинский, Э.Д. Браун; Отв. ред. И.М. Федорченко. АН УССР. Ин-т проблем материаловедения. - Киев: Наукова думка, 1990, - С. 111, 112, 115, 118-121]. Як машина тертя для триботехнічної пари пальчиковий зразок 1 призматичний контрзразок 7 може бути використаний будь-який вертикальний свердлильний станок після певної своєї модернізації для їх навантаження. Здійснене удосконалення пальчикового зразка для випробування матеріалів на знос при терті ковзання дозволяє виключити виконання його конічної робочої частини з гострокінцевою вершиною і сприяння утворенню на робочій поверхні контрзразка відповідного гострокінцевого конусного заглиблення або канавки трикутного гострокінцевого профілю завдяки виконанню конічної робочої частини зразка із зрізаною вершиною і початково плоским торцем круглої форми, розташованим перпендикулярно до його подовжньої осі, що відповідно полегшує здійснення початкового зносу конічної робочої частини зразка з різних термічно оброблених, наприклад, поверхневим лазерним зміцненням конструкційних та інструментальних сталей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пальчиковий зразок для випробування матеріалів на знос при терті ковзання, виконаний у вигляді стержня з конічною робочою частиною, який відрізняється тим, що конічна робоча частина зразка виконана із зрізаною вершиною і початково плоским торцем круглої форми, розташованим перпендикулярно до його подовжньої осі, при цьому величина лінійного зносу конічної робочої частини зразка визначається по формулі: hз=0,5(dз2-dз1)сtg(з/2), де dз2 - величина діаметра отримуваного торця конічної робочої частини зразка після випробування; dз1 - величина діаметра початково плоского торця круглої форми конічної робочої частини зразка до випробування; з - величина довільно вибраного кута між протилежно і симетрично розміщеними твірними конічної робочої частини зразка відносно своєї подовжньої осі. 3 UA 87408 U 4 UA 87408 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5