Устройство для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 40607 П 9 19 ИЗ/56 О О 1)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт нефти и газаим. И,М. Губкина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НА ТРЕНИЕ ИИЗНАШИВАНИЕ(57) Изобретение относится к устройствамдля испытания подшипников скольжения натрение и изнашивание применительно кмаслонаполненным шпинделям турбобуров. Целью изобретения является повышение достоверности результатов, На держателе б в собранном виде устанавливают левую резинометаллическую подшипниковую втулку 5 с браслетом 29 и хомутом 28 на манжетном воротнике, а на втулку 5 надевают стакан 4. После обжатия хомутом 28 внутренняя полость втулки 5 заполняется смазкой. Затем устанавливают правую резинометаллическую втулку 5, манжетный воротник которой также обжимают после окончательной заливки полости смазкой. После монтажа камеры 3 на держателе 6 и последующей установки в корпусе 2 заполняют полость камеры 3 буровым раствором. Нагружают подшипник скольжения, приводят во вращение держатель б с контробразцами 7 и регистрируют момент силы трения и износ, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности подшипников скольжения применительно к условиям работы маслонаполненных шпинделей турбобуров,Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытания подшипников скольжения с соосно установленными манжетными воротниками наружу резинометаллическими втулками путс.м герметизации полости подшипника со смазкой, исключающей попадание в полоСть внешней среды (бурового раствора).На фиг, 1 представлено устройство дляиспытания подшипников скольжения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - поперечное сечение манжетного уплотнения; на фиг. 4 - профилированный браслет.Устройство содержит основание 1, закрепленный на нем корпус 2, герметичную камеру 3 и держатель 4 втулки 5 подшипника скольжения, Держатель 4 выполнен в виде стакана со сквозными продольными пазами (не показаны) на его наружной поверхности, через которые проходит буровой раствор (внешняя среда). В расточках корпуса 2 с возможностью вращения установлен держатель 6 контробразцов 7, представляющих собой втулки, зафиксированные штифтом 8, затянутые гайкой 9 через втулку 10, Держатель 6 соединен с приводом (не показан). Втулки 5 подшипника выполнены в виде двух соосно установленных в несквозных гнездах (не показаны) стакана 4 резинометаллических втулок с манжетными воротниками наружу, Герметизацию внутренней поверхности камеры 3 обеспечивают боковыми крышками 11 с прокладками 12, манжетами 13 и уплотнительными кольцами 14 и 15. В стенку камеры 3 врезаны два штуцера 16 для подвода и отвода внешней среды, а на ее боковой поверхности жестко закреплен кронштейн 17, взаимодействующий в процессе работы с тензобалкой 18 средств регистрации момента трения, Сигнал с тензобалки, пропорциональный усилию трения, поступает через усилитель на регистрирующий прибор (не показаны), Устройство содержит средства регистрации частоты вращения держателя 6 контробразцов 7, которые представляют собои жестко закрепленный на держателе диск с прорезями и установленный рядом индуктивный датчик (не показаны).Механизм радиального нагружения представляет собой уравновешенный рычаг 19, шарнирно закрепленный на план- шайбе 20, которая, в свою очередь сцентрирована в стакане 21 с помощью 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 втулки 22, подпружинена в осевом направлении пружиной 23 и ограничивается по высоте подъема ограничителем (не показан), закрепленным на штоке 24. Нормальная нагрузка, создаваемая грузами 25, передается на подшипник через самоустанавливающийся шток 26, взаимодействующий с подшипниковым сектором 27, жестко закрепленным на наружной поверхности камеры 3,Резинометаллические подшипниковые втулки 5, имитирующие в своей опорной части натурные радиальные опоры турбобуров и шпинделей, установлены манжетными воротниками наружу, которые обжимаются хомутами 28 через профилированные браслеты 29. Каждый из браслетов имеет расположенные в шахматном порядке по обеим его сторонам и с перекрытием по высоте и прорези, ширина а и шаг 1 которых выбирают из условия обеспечения герметичности внутреннего объема втулок 5 подшипника, предотвращения утечки смазки из этого объема, обеспечения попадания смазочного материала (но не абразива) на трущуюся поверхность воротника со стороны внешней среды и предотвращения его преждевременного износа. Поскольку длинабраслета 29 в исходном (необжатом) состоянии несколько меньше длины окружности по наружной поверхности воротника (на величину С), то при стягивании хомута 28 эластичный воротник обжимается по контробразцу 7 и эпюра контактных давлений имеет дискретный характер, В общем случае, варьируя параметрами а, и и 1, т.е. коэффициентом взаимного перекрытия Квз, можно менять величину и характер распределения давлений на поверхности трения. Одинаковый обжим браслетов 29 достигается установкой размерных втулок или набора шайб между ушками хомута (не показаны),При необходимости регистрации температуры в зоне трения и температуры среды в герметичной камере 3 через штуцеры 16 устанавливают термопары (не показаны).Сборку устройства осуществляют в следующем порядке, Вначале на держатель 6 с установленными на нем подшипниками качения последовательно устанавливают левую боковую крышку 11 с прокладкой 12, уплотнительной манжетой 13 и уплотнительным кольцом 14, а затем - сопряженные между собой по ступенчатой выточке контр- образцы 7. которые фиксируются штифтом 8 через свободное штифтовое отверстие, сообщающееся с центральным внутренним каналом держателя 6. На собранный таким образом дег жатель 6 одевается левая резинометалли еская подшипниковая втулка 5 спредварительно установленными на ее манжетном воротнике профилированными браслетом 29 и хомутом 28, а на втулку 5 одевается до упора в буртик стакан 4 с предварительно установленными в его внутренних канавках уплотнительными кольцами 15, После обжатия хомутом 28 внутренняя полость втулки 5 заполняется смазкой. например, окунанием. Затем устанавливается правая подшипниковая втулка 5 до упора в буртик стакана 4 так же, как и левая, наружу манжетным воротником и обе они стопорятся установочными винтами относительно стакана 4. После заливки маслом ее внутренней полости окончательно обжимаются хомуты 28 с браслетами 29 таким образом, чтобы стакан 4 с втулками 5 проворачивался относительно контробразцов 7, но утечка масла при этом должна быть исключена. Это обеспечивается за счет того, что в обжатом состоянии эпюра контактных давлений под браслетами 29 не равномерна, а дискретна, Под прорезями контактные давления падают практически до нуля и здесь возможно подтекание смазочного материала в зоне трения, а поскольку эти прорези расположены с обеих сторон в шахматном порядке и с перекрытием по высоте, то внутренняя поверхность воротника оказывается постоянно смазываемой.На держатель б до упора в правую втулку 5 одевается уплотнительное кольцо 14. после чего вся подсборка фиксируется винтом внутри камеры 3, и к ней прикручиваются боковые крышки 11. На держатель б со стороны крепежной резьбы устанавливается втулка 10 с опорными подшипниками качения и вся сборка затягивается гайкой 9. Канал держателя б заполняется маслом и закрывается пробкой (не показана).Камера 3 с расположенным внутри нее держателем б устанавливается в подшипниковых гнездах корпуса 2, после чего опорные подшипники качения жестко зажимаются крышками (не показаны), а держатель б через муфту соединяется с приводом (не показан). Разборка устройства производится в обратном порядке. В собранном виде камера 3, связанная через стакан 4 с испытуемыми подшипниковыми втулками 5, герметиэированная внутренняя полость которых заполнена смазкой, имеет возможность поворачиваться в окружном направлении относительно зафиксированных на держателе б контробразцов 7. При вращении держателя б камера 3 с жестко закрепленным на ее наружной поверхности кронштейном 17 увлекается в ту же сторону силами трения, возникающими в подшипниковой и манжетной частях испытуемыхвтулок 5 и в манжетах 13, однако вращению камеры препятствуют силы сопротивления в подшипниковом секторе 27 и упор в виде тензобалки 18, деформация которой и является мерой сопротивления этому вращению, т,е. мерой силы трения.Таким образом, измеряемый с помощью тенэобалки 18 момент сил трения (Мт) складывается изМт=Мл+Ммв+Мм+Мсшгде Мл - момент сил трения в подшипниковой (опорной) части обеих втулок 5;Ммв - момент сил трения под манжетными воротниками обеих втулок 5;Мм - момент трения по держателю б 10 15 двух уплотнительных манжет 13;Мсш - момент трения от взаимодействия самоустанавливающегося штока 26 с подшипниковым сектором 27,Мм и М,ш определяются заранее при 20 тарировке, Затем проводят эксперименты в два этапа (при необжатых и обжатых манжетных воротниках), При постоянных требуемых Р и Ч дифференцированно оп 25 ределяют потери на трение от каждой иэ частей (подшипниковой и манжетной) втулки 5 и, соответственно, изменяют зазор (или натяг) подшипниковой части втулки и усилие обжатия Кбраслета. его ширину и др. 30 факторы для манжетной части втулки,В первом случае (при необжатых воротниках) Мп=Мт-(Мм+Мсш)Во втором случае (при обжатых воротниках),полагая Мп=:сопзт 35 Ммв=Мт-Мп-(Мм+Мсш).Знание этих моментов дает воэможность определить удельные силы трения на каждом иэ участков испытуемого подшипта трения в натурных радиальных опорах подобного типа.Износ контробраэца 7 определяют профилографированием раздельно под опорным и манжетным участками резинометаллической втулки 5, а ее износ - весовым или микрометрическим способами.Устройство работает следующим образом. Держатель б с собранной на нем герметичной камерой 3 и опорными подшипниками устанавливается в опорные гнезда корпуса 2, соединяется муфтой с приводом вращения и зажимается подшипниковыми крышками, При этом кронштейн 45 50 17 через шарик воздействует на тензобалку 55 18, Шток 26 устанавливают в отверстие планшайбы 20, Поворачивают планшайбу 20 с шарнирно закрепленным на ней кронштейном 17 до установки штока 26 на сектор 27. Задав вращение держателю б, на конец 40 ника 5 и через них перейти к расчету момен 1640607рычага 19 навешивают груз О, набранный из условия создания требуемого контактного давления, после чего окончательно устанавливают скорость вращения. 8 процессе испытаний регистрируют момент трения. частоту вращения держателя 6, температуру, а после испытаний определяют износ. Ф ор мула и зоб ре те н ия 1. Устройство для испытания подшипников скольжения на трение и изнашивание, содержащее основание. закрепленный на нем корпус, установленные в корпусе с воэможностью вращения держатель контр- образцов с приводом и охватывающую держатель герметичную камеру со штуцерами для подвода в ее полость и отвода рабочей среды, расположенный внутри камеры держатель втулок подшипников, механизм радиального нагружения, выполненный в виде рычага с грузами и штока, закрепленный на наружной поверхности камеры подшипниковый сектор и средства измерения частоты вращения держателя контробразцов и момента трения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания подшипников скольжения с соасно установленными манжетными воротниками наружу резинометаллическими втулками, держатель втулок подшипников скольжения выполнен в виде закрепленного внутри камеры стакана со сквозными продольными пазами на его наружной поверх-.5 ности и с несквозными цилиндрическимигнездами на обоих торцах, устройство снабжено средствами регулируемого обжатия манжетных воротников втулок, выполненными в виде хомутов, предназначенных для 10 охватывания соответствующих воротниковчерез профилированные браслеты, которые выполнены в виде разрезных обойм с прорезями на обоих торцах, расположенными в шахматном порядке и с перекрытием по вы соте.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения времени проведения испытаний, оно снабжено стаканом, закрепленным на основании таким 20 образом, что его ось перпендикулярна продольной оси держателя контробразцов, установленной в стакане с помощью центрирующей втулки подпружиненной планшайбой.шарнирной опорой, преднаэ наченной для размещения рычага механизма радиального нагружения, и направляющим отверстием, предназначенным для размещения в нем штока механизма радиального нагружения.301640607Составитель В.Данилов Редактор Н,Яцола Техред М,Моргентал Корректор Л,Пилипенко Заказ 1014 Тираж 404 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101