Установка для испытаний материалов на трение и износ в вакууме

(71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского(56) Авторское свидетельство СССРУ 1515094, кл, С 01 И 3/56, 1983.(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС В ВАКУУМЕ(57) Изобретение относится к испытаниям материалов на трение и износ,в частности покрытий в вакууме, Цельизобретения- повышение производительности за счет сокращения временииспытаний, получаемого с учетом возможности проведения без разгерметизации вакуумной камеры неограниченногочисла испытаний образцов с любымиисследуемыми смазочными материаламии контртелами в автоматическом режира" ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ 1)5 Г, 01 И 3/56// С 01 Ы 19 0 2ме. В вакуумной камере 1 закреплен рычаг с установленным в нем с возможностью вращения и осевого перемещения вал 3 для размещения на нем образца 4. В плоскости рычага установлен с возможностью качания второй рычаг с размещенным в нем параллельно валу 3 образца 4 вторым валом 6, предназначенным для размещения контр- образца 7. На рычагах размещены механизмы разъединения валов и нагруже ния, На втором валу 6 установлен х повый механизм, предназначенный для поворота этого вала, и измеритель 12 момента трения, взаимодействующий с храповым механизмом. Ввод и вывод образцов 4 и 7 осуществляют через шлюзовую камеру ввода образцов и аналогично ей устроенную шлюзовую камеру вывода образцов, Управление сменой образцов и изменение режимов их испытаний осуществляют системой управления. 7 ил.Изобретение относится к испытани, ям материалов на трение и износ, в частности покрытий в вакууме.Цель изобретения - повышение производительности установки за счет сокращения времени испытаний.На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез Л-А на фиг. 1 на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг, 5 - вид Б на фиг, 1; на фиг. 6 - вид Д на фиг.3; на фиг. 7 - схема системы управленияУстановка содержит вакуумную камеру 1, закрепленный на ней рычаг 2, установленный в рычаге с возможностью вращения и осевого перемещения вал 3 для размещения на нем образца 4, установленный в плоскости рычага 2 с возможностью качания второй рычаг 5, размещенный в последнем параллельно валу образца 3 второй вал 6, предназначенный для размещения контробраэца 7, размещенные на рычагах механизм 8 разъединения валов и меха, низм 9 нагружения валов, питатель 10 с крепежной гайкой (не показана) для подачи образцов, установленный на втором валу б храповой механизм 11, предназначенный для поворота вала б,. измеритель 12 момента трения, установленный на втором валу б и взаимодействующий с храповым механизмом 11, и систему 13 управления. На вакуумной камере 1 (у входа в питатель 10) закреплена шлюзовая камера 14, в которой расположен шток 15, установленный с возможностью перемещения в направлении входа в питатель 10, На штоке 15 закреплено седло 16. В шлюзовой камере 14 с герметичным окном (не показано) установлен манипулятор 17, предназначенный для подачи образцов в седло 16. На вакуумной камере 1 (у выхода из питателя 10) закреплена шлюзовая камера вывода образцов (не показана), имеющая механизм вывода образцов из вакуумной камеры и устроенная аналогично шлюзовой камере 14 ввода образцов. На вакуумной камере 1 (в плоскости рычагов 2 и 5) закреплен механизм 18 смены контробраэцов, взаимодействующий с валами 3 и 6 На рычаге 2 вала образца закреплен узел 19 автоматического регулирования нагрузки, взаимодействующий с системой 13 управления. Питатель 10 имеет свяэан 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ные с системой 13 управления электромагниты с подпружиненными фиксаторами: 20 - для съема образцов иэ седла16; 21 - для съема образцов с валов;22 - для подачи образцов и контробразцов из жтателя 10 к соответствующемувалу; 23 - для удаления образцов после испытаний. Измеритель 12 моментатрения выполнен в виде рычага-втулки 24, воздействующей на тензобалку25 с наклеенными на нее тензодатчиками (не показаны). Механизм 18 смены контробразцов содержит паразитнуюшестерню 26 с буртиком, .которая черезподпружиненный рычаг 27 связана сэлектромагнитом 28, взаимодействующим с системой 13 управления, причем электромагнит 28 и рычаг 27 укреплены на подвижной каретке 29, установленной на параллельных направляющих 30, закрепленных в опорах 31,установленных в вакуумной камере 1в плоскости рычагов 2 и 3При этомвторой вал 6 для крепления контробразца выполнен в виде раздвигающегося соединения вал-втулка 32 с подпру-жиненным фиксатором-шпонкой 33. Вал 3имеет зубчатый сектор 34, а второйвал б - аналогичный ему зУбчатый сектор 35. В качестве привода 36 использован привод вращательного и возвратно-поступательного перемещения. Уплотнение 37 ввода в вакуумную камеруобеспечивает передачу в вакуумную камеру как вращательного, так и возвратно-поступательного движения вала 3без нарушения герметичности, Изменение различных режимов испытаний (нагрузка, число циклов и т.д.), сменаповерхностей трения, замена образцов,контробразцов и др. обеспечиваетсясистемой 13 управления, Измерение момента трения, регистрируемого посредством собранных в мостовую схему тензОдатчиков, наклеенных на тенэобалку 25, осуществляется усилителем потенциометра 38 типа КСП, имеющемконцевой микровыклюватель 39. Посадочные места валов 3 и 6 выполнены в виде конусов,Устройство работает следующим образомм.При закрытом штоке 15, находящемся в крайнем правом положении и герметизирующем вакуумную камеру 1, произврдят. напуск воздуха в шлюзовую камеру 14. Затем открывают герметичноеокно и на манипулятор 17 подают контросуществляется завинцивание крепежной гайки, в результате чего контр- образец 7 оказывается прочно закрепленным на посадочном месте второго вала 6, которое как и у вала 3 выполнено в виде конуса, что позволяет производить точную центровку образца при закреплении и предохранить образцы за счет угла самоторможения от проворачивания во время испытаний. Затем валы возвращают в исходное положение, в результате чего паразитная шестерня 26 после отключения электромагнита 28 возвращается воз- вратной пружиной в исходное положение, расцепляя валы 3 и 6.После этого (аналогично вышеописанному) производят подачу в зону крепления вала 3 и закрепление образца 4. Затем по команде системы 13 управления механизм разъединения валов, ранее разъединявший образцы,приводит,их в контакт. Нагружениедо заданной нагрузки производитсяпри помощи узла 19 автоматическогорегулирования нагрузки по соответствующей команде системы 13 управления, После этого включается привод36, в результате чего происходитвращение вала 3 с образцом 4 относительно контробразца 7, В процессеиспытания измеритель 12 момента трения постоянно регистрирует моменттрения в паре образец 4 - контробразец 7. После истирания материала покрытия на образце 4 сила трения резко возрастает, что регистрируетсяпотенциометром 38. Прк достккении заранее установленного значения силытрения микровыключатель 39 потенциометра 38 отключает привод 36 вращения. Затем система 13 управления дает команду на вращение вала 3 с образцом 4 в обратном направлении, атак как образец 4 и контробразец 7находятся в контакте, происходит вращение вала 6.контробразца 7 до упорарычага-втулки 24 в тензобалку 25 собратной стороны, после чего происходит пощелкивание храпового механизма 11 на один зуб, что соответствует повороту контробраэца 7 относительнообразца 4 новой неизношенной поверхностью, После этого пс команде системы 13 управления срабатывает механизм 8 разъединения нялов, разъединяя образец 4 и контробразец 7. Затемпроизводят смену образца 4 на новый . 5 1539586образец 7. Закрывают герметичное окно и производят откачку воздуха изшлюзовой камеры 14 до требуемой глубины разрежения. После этого шток 155перемещается в крайнее левое положение (герметичность штока обеспечивается применением сильфона), а контробразец 7 манипулятором 17 подается вседло 16 штока 15. Манипулятор 17 перемещается в исходное положение, врезультате чего шток 15 вместе сконтробразцом 7 также возвращаетсяв исходное положение, герметизируявакуумную камеру 1Затем в шлюзовую 15камеру 14 вновь производят напусквоздуха, открывают герметизирующееокно и на манипулятор 17 подаютобразец 4 с исследуемым покрытием,Окно закрывают, вновь в шлюзовой камере 14 производят откачку воздуха,после чего шток 15 перемещается влевое положение. При этом контробразец 7, находящийся в седле 16 штока, удерживается в питателе 10 фиксатором 20 и после убирания последнего контробразец 7 дод действиемсобственного веса перемещается пожелобу питателя 10 и направляетсяфиксатором 22 в зону закрепления ЗОвторого вала 6, попадая на один изфиксаторов 23. После этого по команде системы 13 управления происходитсрабатывание электромагнита 28, который, преодолевая действие возвратнойпружины, через рычаг 29 опускает паразитную шестерню 26 до зацепленияс зубчатыми секторами 34 и 35 наобеих валах. Затем вал 3, перемещаясь к месту крепления образцов, увлекает за собой посредством паразитной шестерни 26.второй вал 6, который, преодолевая действие подпружиненного фиксатора-шпонки 23, раздвигается, оставляя вал-втулку 32 с45рычагом-втулкой 24,на месте, При этомдвижение паразитной шестерни 26 восевом направлении вместе с валамиосуществляется посредством подвижнойкаретки 29, установленной на параллельных направляющих 30, закрепленных в опорах 3 1. В результате осево.го перемещения второй вал 6 проходитчерез контробразец 7 до упора в крепежную гайку находящуюся В питателе 10, Крепление контробразца 7 навтором валу 6 производится вращениемпоследнего, передаваемым от вала 3через паразитную шстерню 26. При этомФормула изобретенияУстановка для испытаний материаЛов на трение и износ в вакууме, содержащая вакуумную камеру, закрепг 1 енный в ней плоский рычаг, установленный в рычаге с возможностью вращения и осевого перемещения вал для размещения на нем образца материала, Установленный в плоскости рычага с возможностью качания второй рычаг,30 и осуществляют новое испытание, Съем образца 4 производят в последовательности обратной его креплению, Удержание образца 4 в питателе 10 осу 5 ществляется фиксаторами 21 и 23. Затем после отхода последнего по команде системы 13 управления изношенный Образец 4 (контробразец 7) под действиЕм силы тяжести перемещается к выходу из питатепя 10 и удаляется из вакуумной камеры 1 через шлюзовую камеру (показана) вывода образцов, устроенную аналогично шлюзовой камере 14 ввода образцов, 15Замену контробразца 7 производят после выработки расчетного числа дорожек трения на его поверхности в результате нескольких десятков испытаний, когда каждый раз контробразец 20 7 при помощи храпового механизма 11 оворачивается в новое положение. ,онтробразец 7 заменяют также при необходимости проведения испытания новой пары трения. 25 размещенный в последнем параллельновалу образца второй вал, предназначенный для размещения контробразца,размещенные на рычагах механизмыразъединения валов и нагружения, питатель для подачи образцов, установ"ленный на втором валу храповой механизм, предназначенный для поворотаотого вала, измеритель момента трения, установленный на втором валуи взаимодействующий с храповым механизмом, и систему управления, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения производительностиза счет сокращения времени испытаний,она снабжена закрепленной на вакуумной камере у входа в питатель шлюзовой камерой, установленным в последней с возможностью перемещения в направлении входа в питатель штоком,закрепленным на штоке седлом, установленным в шлюзовой камере манипулятором, предназначенным для подачиобразцов в седло, закрепленной навакуумной камере у выхода из питателя выходной шлюзовой камерой, установленным в ней механизмом выводаобразцов из вакуумной камеры, закрепленным на вакуумной камере в плоскости рычагов и взаимодействующим с валами механизмом смены контробразцови закрепленным на рычаге вала образца узлом автоматического регулирования нагрузки, взаимодействующим ссистемой управления.Составитель В. Данилр А. Ревин Техред М.Ходанич едак Кравцова оррект аж 494 Подписноеомитета по изобретениям и открытия осква, И, Раушская наб д, 4/5 Тир ри Г одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 210ВНИИПИ Госу ственного 113035, 1539586 Вид Д