Устройство для исследования поверхности вращающегося объекта

(71) Гомельский госуд университет.Н. Подал ельство СССР 21/89; 1985. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО делАм изоБРетений и ОтнРытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к устройствам для исследования кинетики изнашивания микроучастков рабочих поверхностей (МРП) вращающихся объектов,в частности при их фрикционном взаимодействии с другими объектами, ипозволяет получить для каждого оборота объекта одновременно фотографиюМРП и осциллограмму для определениявеличины линейного износа, Цельюизобретения является повышение точнос ти измерений и быстродействия, Для этого устройство дополнительно снабжено двумя световодами 5 и 16, приемные торцы 13 и 4 которых на одинаковом расстоянии от поверхности расположены под одним углом к ней так, что их аппертурные телесные углы образуют в пересечении с поверхностью две площадки, одна из которых перекрывается МРП полностью, а вторая - частично. Выходные торцы световодов 15 и 16 соответственно оптически связаны с фотоприемниками 17 и 18, которые подключены к измерительно-регистрирующему блоку (ИРБ) 19. Величина импульсного светового потока в световоде 15 сЮ зависит от коэффициента отражения поверхности МРП 5, а в световоде 6 от коэффициента отражения МРП 5 и от величины линейного износа МРП, Отноше- С ние амплитуд двух одновременно записанных ИРБ 19 сигналов позволяет по градуировочному графику определить величину износа МРП. 2 ил.Изобретение относится к устройствам для исследования кинетики образования повреждений на микроучасткахрабочих поверхностей вращающихся объ 5ектов в процессе их контактного взаимодействия с другими объектами, например, при фрикционном взаимодействии пар трения при обработке материалов резанием, и может быть использо Овано в различных областях машиностроения и в других обрабатывающих отраслях, в частности, для исследования кинетики и видов изнашивания материалов тормозных дисков или барабанов. 15Цель изобретения - повышение точности измерений и быстродействия.На фиг. 1 изображено устройство, 1общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение торцов отрезков световодов 20исследуемого микроучастка поверхности объекта при измерении износа.Исследуемый объект, например фрикционный диск 1, закреплен в держателе2, жестко связанном с механизмом вра щения и экраном 3 со щелью 4 в видетрапеции, Для наблюдения эа микроучастком 5 поверхности объекта 1 служитмикроскоп 6, Источник 7 света опти-чески связан с исследуемым освещен-ным микроучастком 5 через щель 4 вэкране 3 первым жгутом 8 световодови вторым жгутом 9 световодов. Торцы10 и 11 первого и второго жгутов установлены в механизме 12, например 35червячном, предназначенном для поворота торцов вокруг оси механизма враще-ния.Освещенный исследуемый микроучасток5 поверхности объекта 1 оптически свяэан с приемными торцами 13 и 14 перного и второго отрезков световодов 15и 16 соответственно. Выходные торцыпоследних оптически связаны соответственно с фотоприемниками 7 и.18, 45выходы которых подключены к измерительно-регистрирующему блоку 19, Торцы 13 и 14 первого отрезка световода15 и второго отрезка световода 16 установлены на одинаковом расстоянии от 50поверхности объекта и одинаково ориен-,тированы по отношению к микроучастку 5, На фиг. 2 показано взаимное расположение торцов 13 и 14 светонодов15 и 16 и микроучастка 5. 55Апертурные телесные углы каждоготорца 13 и 14 очерчивают на поверхности объекта 1 соответственно площадки20 и 21 овальной формы, причем площадка 20 полностью перекрывается освещенным микроучастком 5, имеюшем, например овальную форму, а площадка 21перекрывается им частично на сегменте 22, являющемся общей частью площадки 21 и оснещенного исследуемогомикроучастка 5.Устройство работает следующим образом,Наблюдение за микооучастком 5 ведут через микроскоп 6 визуально илифотографируя его. Освещение исследуемого микроучастка производится импульсами света, образующимися при прохождении щели 4 в экране 3 оптическойоси двух жгутов 8 и 9 световодов ипоэтому жестко синхронизированными суглом поворота объекта. Часть снетоного потока, отраженного от микроучастка 5 н пределах телесных, апертурныхуглов приемных торцов 13 и 14, попадает в снетоводы 15 и 16, причем нсветовод 5 попадает световой потокс площадки 20, а в световод 16 - сосвещенного сегмента 22, составляющего общую часть взаимного пересечениямикроучастка 5 и площадки 21 на поверхности объекта 1,Измерение износа микроучастка 5осуществляют следующим образом (фиг.2);Пусть исследуемая поверхность объекта лежит в плоскости ХУ. Ось 2 нормальна к поверхности объекта, Исходное положение поверхности соответствует координате 2. В результате износа,произошедшего, например, эа один оборот объекта, его поверхность в районемикроучастка смещается в положениес координатой Е , а само смещение ранно а 2 Е Площадь сегмента 22 при смещенииповерхности вдоль оси Е увеличивается,а следовательно, возрастает световой поток, попадающий в снетовод 16.Так как величина освещенности микроучастка 5 изменяется незначительно,то величина светового потока в световоде 16 определяется лишь площадьюсегмента 22, величина которой прямозависит от смещения Ь Е, Измеряя величину светового потока в световоде 16,можно по предварительно построенномуградуировочному графику определить2, т.е. величину линейного износамикроучастка 5.Однако при изнашивании возможноизменение коэффициента отражения поверхности микроучастка вследствие иэ 1409903менения шероховатости, образования вторичных структур на поверхности и изменения цвета. В этом случае световой поток в световоде 16 зависит не только от величины площади сегмента 22, т,е. от д Е, но и от изменения коэфициента отражения поверхности объекта, что вносит неопределенность в результат измерения 62. Для устранения этой неопределенности в устройство введен световод 5, величина светового потока в котором зависит лишь от коэффициента отражения поверхности, так как приращение площади площадки 20 мало и является величиной второго порядка малости. Поэтому величина импульсного сигнала в световоде 15дает уровень отсчета;,ля сигнала в световоде 16, а сам сигнал можно ис пользовать в качестве опорного сигнала.Импульсные световые потоки в световодах 5 и 16 преобразуются фотоприемниками 17 и 18 в электрические 25 импульсные сигналы, амплитуда которыхпропорциональна величинам соответствующих световых потоков. Сигналы измеряются и регистрируются измеритель- но-регистрирующим блоком 19, в качестве которого может быть использован светолучевой осциллограф.В предлагаемом устройстве устраняются погрешности, обусловленные субьективностью наблюдателя, например временем его реакции и неточностью наведения микроскопа на.резкость. Вследствие этого повышается точность измерений и быстродействие устройства. Повышение быстродействия расширяет 40 функциональные возможности устройства, так как позволяет проводить исследования интенсивно изнашивающихся объектов, когда за каждый оборот объекта происходит значительный по величине износ, особенно, если процесс изнашивания является нестационарным, При этом исследования проводятся автоматически, без участия наблюдателя, однако он может наблюдать визуально исследуемый микроучасток, используя микроскоп. Формула и з о б р е т е н и яУстройство для исследования поверхности вращающегося объекта по авт.св. В 1163226, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и быстродействия устройства, оно дополнительно содержит первый и второй отрезки световодов, первый и второй фотоприемники и измеритель- но-регистрирующий блок, приемные торцы отрезков световодов оптически связаны с исследуемым микроучастком поверхности, расположены под одним углом к поверхности микроучастка и на одинаковом расстоянии от поверхности так, что апертурный телесный угол .приемного торца первого отрезка свето- вода образует в пересечении с поверхностью исследуемого микроучастка площадку, полностью лежащую внутри границ исследуемого микроучастка, а апертурный телесный угол приемного торца второго отрезка световода образует в пересечении с поверхностью исследуемого микроучастка площадку, пересекающую границы исследуемого микроучастка, при этом выходные торцы первого и второго отрезков световодов оптически связаны соответственно с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с входами измерительнорегистрирующего блока.1409903Составитель В. Калечиц Редактор И. Касарда Техред Л.Олийнык Корректор А. Тяско Заказ 3470/39 Тираж 841 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская на 6., д, 4/5 Производственно-полиграфицеское предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4