Способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность и стенд для его осуществления

(19) 3/04 5)5 0 ЕНИЯ Е ИЗОБР ПИСА ПАТЕНТУ следователь- ашиностроеО ос О другой по- ( 1 ются от хаух твердыхтого на веских хараквлияние ти характеневого маклования,атериала с льно отлича контакте дв ов Кромеэ иботехничеают своещие в облас ого вида тка тур, сте ного волокнистого м верхностью, значите рактера трения при тел, например метал личину и характер тр теристик оказыв процессы, происходя ристических для кажд териала темпера пытан ствамВ сдвиг долго ля ютс характ щие и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения(73) Всероссийский научно-исский институт транспортного мния(56) Кужаров А,С. и др. Исследование триботехнических свойств различных текстильных структур на основе волокнистого политетрафторэтилена. - Ж-л Трение и износ. Том УП, 1986, М 5, с, 947.Гладолин В.Л, и др. Машины и стенды для испытаний изделий трением, Под ред, Д,Н.Решетова, - М., Машиностроение, 1979, с. 23".-233.(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ С ТКАНЕВЪМ РАБОЧИМ СЛОЕМ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬИ СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ зобретение относится к сия подшипников скольжих обеспеченияеличины действующих контактных и овых напряжений, а следовательно, вечность и интенсивность износа явя функцией силы трения, причем ее ер, а также деформации, происходяри соприкосновении антифрикцион(57) Сущность изобретения: способ испытания подшипников скольжения заключается в выполнении определенной последовательности действий над подшипниковым узлом при чередовании криогенных, нормальных и высоких температур с целью получения корректных триботехнических результатов испытаний на износ, деформацию и момент трения испытуемого подшипника. Стенд для осуществления способа содержит два концентрично расположенных холодильных устройства и изоляционные прокладки и обеспечивает эффективный тепловой режим испытаний, получение и поддержание требуемого вакуума. Конструктивное выполнение внутреннего холодильного устройства позволяет разместить системы нагружения, измере- (Я ния и нагрева при обеспечении высоких значений нагрузок, создаваемых на испытуемом узле, Способ испытания и стенд для его осуществления позволяют повысить достоверность результатов испытаний путем приближения условий испытаний д по температуре и температуре и вакууму, имитирующих космические, 2 с. и 3 з, п, ф-лы, 3 ил. Фтермического распада и хрупкости, а также возникающие при определенных условиях повышенные обратимые деформации с относительно широким спектром релаксации. Кроме этого эксплуатация космических изделий может характеризоваться циклическими сменами температур от криогенных до высоких, что также вносит определенные коррективы в триботехнические характеристики испытуемых подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем.Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем путем приближения условий испытаний, по температуре и вакууму имитирующих космические.Поставленная цель достигается тем, что испытаниям подвергается иэ условия необходимости и достоверности партия подшипников, Испытуемый подшипниковый узел, смонтированный на стенде, состоит из двух неподвижно закрепленных подшипников и вала, совершающего движение, например воэвратно-вращательное. При фиксированной температуре 1 , например 20 С и определенной радиальной технологической нагрузке М, необходимой для устранения радиальных люфтов вала в подшипниках и предварительной деформации тканевого рабочего слоя, измеряют исходное положение вала Ь, осуществляют ступенчатое нагружение узла с измерением величины при каждой фиксированной нагрузке Йь доводя ее до заданной величины И, и выдерживают в этом положении систему до стабилизации значения Ь, После этого проводят разгрузку узла до величины М и выдерживают при эТой нагрузке до тех пор, пока величина Е не будет равна сопз 1 в течение времени, Таким образом, величину полной деформации ЛЬ можно выразить формулой вида: Ь Ь = Ьк - Ло - Ь Ь, где Л Ь - деформация (прогиб) вала, определяемая экспериментально или теоретически, а остаточная деформация определится величиной Л =Ь - Ь. При необходимости цикл нагружение - разгрузка может быть повторен, Доведя нагрузку до заданной величины, создают на испытуемом узле требуемую температуру, выдерживают, измеряют положения вала Ь и осуществляют цикл фрикционных испытаний с измерением момента трения. После окончания фрикционных испытаний замеряют положение вала Ь. Величина (Ьс - Ьс) характеризует износ, включающий в себя и деформационные процессы тканевого рабочего слоя, произошед 45 50 55 шие в результате теплосилового 5 10 15 20 25 30 35 40 нагружения. После измерейия 6 снижают нагрузку до Ио, а температуру доводят до значения т . Проводят выдержку при этом температуре, фиксируя положение вала 1 Ьи после стабилизации его значения Ь = сопзт во времени, определяют величину изменения зазора в паре подшипник - вал,Цикл испытаний проводят при чередовании криогенных и высоких температур, а выдержку осуществляют при первоначальнойтехнологической нагрузке М в нормальных условиях.Для осуществления способа испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность в условиях по температуре, вакууму и нагрузочным параметрам, имитирующих эксплуатацию космических изделий, необходимо стеновое оборудование, обеспечивающее эти факторы.Прототипом описываемого стенда выбран стенд для испытания подшипников скольжения, содержащий вакуумную камеру с установленным внутри ее объема испытуемым узлом трения типа вал - втулка, имеющей систему нагружения и систему измерения триботехнических характеристик,К числу недостатков прототипа, которые не позволяют эффективно и достаточно достоверно реализовать предложенный способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем, можно отнести отсутствие холодил ьн ых (криоген н ы х) устройств, необходимых для получения криогенных температур на исследуемом узле трения,Кроме того, можно отметить, что конструкция машины не позволяет достаточно быстро проводить монтаж и демонтаж испытуемого узла, что приводит к снижению эффективности проведения испытаний,Целью изобретения является повышение достоверности результатов и эффективности испытаний путем приближения условий испытания по температуре и вакууму, имитирующих космические, при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения в тканевым рабочим слоем.На фиг.1 изображена конструктивная схема предложенного стенда для испытания подшипников скольжения; на фиг.2 - сечение А-А стенда; на фиг,3 - сечение Б-Б стенда.В предложенном стенде вакуумная камера 1 снабжена двумя концентрично расположенными холодильными устройствами. Одно из них - внешнее 2, играет роль холодильного экрана, отсекающего тепловые потоки от стенок вакуумной камеры, а также50 55 служит для улучшения и поддержания требуемого вакуума. Второе холодильное устройство - малое 3, предназначено для получения необходимо криогенной температуры на испытуемом узле за счет подачи в его полость хладагента, например жидкого азота или гелия. Одновременно она служит и опорой, предназначенной для размещения двух испытуемых 4 и одного технологического 5 подшипников. Для достижения требуемой криогенной температуры, сокращения времени захолаживания за счет уменьшения теплопритоков извне, холодильные устройства с фланцем и корпусом вакуумной камеры контактируют через изоляционные прокладки 6 и 7. С аналогичной целью нагружающее устройство снабжено изоляционной прокладкой 8, роль которой может играть, например, антифрикционная полифено-аримидная ткань, нанесенная с помощью полимерного связующего на наружную поверхность технологического подшипника 5. Для регистрации температуры служат датчики термопарные или датчики сопротивления. Нагрев испытуемого узла осуществляется нагревательными элементами, например, кварцевыми галогенными лампами 9 типа КГМ, две из которых монтируются под определенным углом к оси подшипника в отверстиях конической формы, выполненных в корпусе малого холодильного устройства 3, Горизонтальная ось этих отверстий находится в области нейтрального слоя корпуса 3, замыкающегося через изоляционную прокладку 10 и опору 11 на корпус вакуумной камеры 1. Кроме конических отверстий, корпус малого холодильного устройства имеет профильный паз - окно для установки тензобалок 12 и размещения нагрузочной и измерительной систем, причем измерительное устройство потерь на трение 13 выполнено в виде двуплечего коромысла, на которое через шток нагружающего устройства 14 и сегментный подшипник качения 15 передается от нагружающего устройства радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипниковым узлом, вал 16 которого выполнен в виде установленного внутри герметичного обьема ротора электродвигателя привода вращения 17, статор которого расположен вне вакуумной камеры. Предложенная конструкция стенда позволит проводить испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем при удельных нагрузках до 40 кгс/мм в температурном диапазоне от -160 до +300 С в требуемом вакууме как режиме вращатель 5 10 15 20 30 35 40 ного, так и в режиме возвратна-вращатель:ного движения вала,Формула изобретения 1. Способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем нэ работоспособность, заключающийся в ступенчатом нагружении подшипников радиальной нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку, и замерении момента трения при каждой фиксированной нагрузке, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем приближения условий испытаний па температуре и вакууму к космическим да осуществления радиального нагружения, нагружают подшипник рабочей нагрузкой при нормальных условиях, измеряют положение вала, далее производят радиальное нэгружение и измеряют величины деформаций подшипника, затем разгружгют подшипник до рабочей нагрузки, осуществляют выдержку, в течение которой проводят измерение положения вала, повторно проводят радиальное нэгружение да требуемой величины, создают требуемую температуру, выдерживают ее и измеряют положение вала, проводят фрикцианные испытания с одновременным измерением момента трения и величины изменения зазора вала в подшипнике, снижают нагрузку да рабочей, выдерживают подшипник при этой нагрузке с измерением величины деформации через определенные интервалы времени да ее стабилизации и па комплексу измеренных параметров судят а работоспособности подшипника,2, Способ по и 1, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что цикл испытаний производят при чередовании криогенных и высоких температур.3, Стенд для испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность, содержащий вакуумную камеру с установленными в ее корпусе узлом, включающим приводной вэл для испытуемых подшипников и установленный на валу нагрузочный подшипник, устройства нагружения и измерения износа испытуемых подшипников и момента трения, а т л и ч а ю щ- и й с я тем, чта, с целью повышения достоверности и эффективности испытаний путем приближения условий испытаний па температуре и вакууму к космическим при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем, вакуумная камера снабжена двумя концентрично расположенными внутренним, охватывающим вал, и охватывающим внутренний наружным холодильными устройствами, закрепленными на корпусе вэ1804603 2 куумной камеры, выполненной из немагнитного материала, через изоляционные прокладки, узел во внутреннем холодильном устройстве снабжен датчиками температуры и установленными с его торцов нагрева тельными элементами, нагружающее устройство снабжено изоляционйой прокладкой, размещенной на нагрузочном подшипнике, а привод вала выполнен в виде двигателя постоянного тока, ротором кото рого является вал, а статор размещен вне вакуумной камеры на ее наружной стенке корпуса соосно с ротором. 4. Стенд по п,3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что корпус внутреннего холодильного устройства выполнен с профильным окном для размещения нагрузочного и измерительного устройств, а также коническими отверстиями для установки нагревательных элементов,5. Стенд по пп, 3 и 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительное устройство выполнено в виде двуплечего коромысла с установленными в корпусе внутреннего холодильного устройства, тензобалками,1804603 едакто з 1077 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 101 оизеодстеенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,гаг Составит ехред М