Устройство для испытания материалов на трение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРеспУБЛик 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР НИЯявляется расширение функциональных возможностей путем проведения испытаний не только при атмосферных условиях, но и вако-технологи- кууме и газовой среды. Поворотом крышки16 ввода устанавливают требуемое межценс, И,Н.Писту.- тральное расстояние для испытуемых зубчако и А.Н,Дуд- . тых колес 20 и 21. Устанавливают втребуемом положении узел охлаждения и нагрева зубчатых колес, После создания в СССР камере 4 необходимого уровня вакуума при.: водят во вращение ведущее зубчатое колесо, а на ведомом валу создают ЫТАНИЯ МА- соответствующий момент сопротивления. Входе испытаний регистрируют параметры, к испытанию . трения. Предусмотрена воэможность йспыизобретения. таний зубчатых колес в газовой среде. 3 ил.г 5 1ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(11) Днепропетровский химический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ(57) Изобретение относитсяматериалов на трение. Целью10 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к устройствам для испытания материалов на трение, в частности применительно к условиям работы зубчатых передач в различных средах вакуум, контролируемая газовая или жидкая среда).Известно устройство, состоящее из комплекта роликов для моделирования цилиндрической эвольвентной косозубой передачи, содержащее не менее двух установленных на параллельных осях роликов, принудительно вращаемых и нагруженных радиальным усилием, Рамки выполнены в виде набора фасонных дисков, рабочие поверхности которых представляют собой узкие пояса, разнесенные в осевом направлении, комплект снабжен упругими элементами, посредством которых пояса взаимно действуют с поясом, по крайней мере одного иэ роликов и датчиками напряжений, установленными на упругих элементах, Пояса фасонных дисков выполнены в виде цилиндров, радиусы которых равны радиусам кривизны профилей моделируемой передачи в моделируемых точках контакта, Датчики напряжений расположены в одной осевой плоскости ролика по одну сторону от его оси.Недостатком данного устройства является невозможность проведения натурных испытаний зубчатых колес при регулируемом уровне момента сопротивления на выходном валу.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для, испытаний материалов на трение и износ, содержащее корпус, установленные в нем валы с параллельными осями и закрепленными на них соответственно опорами, испытуемым и нажимным образцами в виде роликов, нагружающий узел, измерителЬ момента трения и связанный с ним регистрируемый элемент, Измеритель момента трения выполнен в виде. подвижной относительно вала нажимного образца рамки с двумя диаметральными выступами, один из которых взаимодействует с регистрирующим элементом, а другой - с нагружающим узлом, корпус снабжен сильфонами, размещенными на выступах рамки, выполнен герметичным. На корпусе закреплен выполненный в виде трех гибких тяг фиксатор радиальйого перемещения, взаимодействующий с выступом рамки, связанным с нагружающим узлом.Недостатком известного устройства является то, что испытуемые образцы-ролики не полностью моделируют работу зубчатых зацеплений, Кроме того, в устройстве не обеспечивается возможность испытаниязубчатых колес различного диаметра и все,опоры валов (подшипники) находятся в вакууме, что снижает их долговечность и мо.жет оказывать влияние на состав газовой среды в испытательной камере, Измеритель момента трения выполнен в виде рамки,взаимодействующей одновременно с регистрирующим и нагружающим элементами,что в большинстве случаев приводит к взаимному их влиянию и снижению точностиизмерений момента трения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем проведения испытаний не только при атмосферных условиях, но и в вакууме и газовой среде.Устройство, содержащее станину, закрепленную на ней герметичную камеру с крышками ввода, параллельно установленные в крышках валы, предназначенные для размещения контактирующих образцов материала, узел охлаждения и нагрева, предназначенный для регулирования температуры образцов, механизм регулирования момента сопротивления на ведомом валу, систему измерения момента трения с датчиком и привод вращения ведущего вала. снабжено направляющими, установленными в камере в перпендикулярной осям валов плоскости, установленными в направляющих с возможностью перемещения вдоль них шарнирными опорами, двуплечими рычагами, соединенными одними плечами с соответствующими шарнирными опорами, а другими - с узлом охлаждения и нагрева, валы установлены в крышках ввода эксцентрично, каждый из валов состоит по длине из двух частей, в частях валов, размещенных в камере, вь 1 полнены глухие осевые отверстия со стороны торцов, расположенных вне камеры, во вторых частях валов выполнены сквозные осевые отверстия, предназначенные для подвода термостатирующей среды, диаметр сквозных отверстий в местах соединений частей больше диаметра другой части вала, а зазор заполнен термоизолирующей средой,На фиг. 1 показаны предлагаемое устройство, общий вид и вид А; на фиг, 2 - камера для испытания зубчатых колес в вакууме и различных газовых средах, общий вид; на фиг, 3 - устройство ввода вала в вакуумную камеру.,Устройство (фиг,1) состоит из сварной рамы 1, на которой установлены электродвигатель 2, генератор 3 постоянного тока и вакуумная камера 4. Через шкивы 5 и 6 вращающий момент от электродвигателя передается клиновым ремнемна вал 710 нии. 20 40 45 50 вакуумной камеры. Второй вал, выходящий из вакуумной камеры через шкивы 8 и 9,передает вращающий момент на систему торможения (генератор) 3, Для натяжения ремней предусмотрены натяжные устройства 10. На приводном валу 7 кроме шкивов смонтированы токосъемные кольца 11, электрический сигнал с которых подается на измерительную аппаратуру, Сигнал на токосъемные кольца подводится от тензометрических датчиков и термопары, В торце вала расположен штуцер 12 дпя подачи плоскости (подниматься и опускаться) в зависимости от размеров зубчатых колес, а также при замене зубчатых колес, так как крепление его осуществляется при помощи крона тейнов 24 и подвижных опор, .фиксирующихся в. необходимом положеС противоположной стороны камеры имеется смотровое окно через которое можно наблюдать за работой зубчатых колес в процессе опыта. Приводной и ведомый валы уплотнены в местах ввода в камеру магнитожидкостными уплотнениями (фиг.З),Валы. выполнены разрезными и состоят из 25 двух частей 25 и 26. Часть 25 вала входит через магнитное уплотнение в вакуумную камеру. Магнитожидкостное уплотнение состоит из магнита 27 и шайб 28 с проточками помещенных в специальной обойме 29 крышки 16. В зазорах между проточками шайб и валом, магнитом и валом находится магнитная жидкость (суспензия на основе минеральных масел и ферромагнитных 35 порошков), которая удерживается там постоянным магнитом и служит герметизирующим элементом подвижного сопряже-. ния, Со стороны камеры в обойме устанавливается уплотнительная прокладка 30, На консольной части вала посредством шпоночного соединения 31 посажено зубчатое колесо 20 Вторая часть вала изолирована от первой термоизопяционной вставкой 32 с целью устранения теппопередачи от части 25 вала к части 26 вапа,.на которой размещены тензометрические, датчики для замера величины крутящего момента. Часть 26 вала установлена на подшипниках ЗЗ.качения и на ней же установлен приводной шкив 6 и токосъемные кольца 10, Внутри частей вала проходит штуцер 12, по которому подается термостабипизирующая жидкость (например, вода), Крышки ввода валов, кроме специальной обоймы 29, включают устройство для предварительного зажима (герметизации) крышки относительно корпуса камеры; состоящее из специальной трехпапьцевойскобы 34 и резьбового, механизма термостабилизирующей жидкости во внутреннююполость вала. В камере имеется затвор 13,соединяющий камеру с вакуумным насосам,и патрубки 14 измерителей степени разре.жения (вакуума) в рабочей камере.Камера для испытания зубчатых колес ввакууме и различных газовых средах (фиг,2)состоит из коробчатого корпуса 15, на котором крепятся крышки 16 ввода валов (приводного 7 и ведомого 17). Крышкивыполнены герметизирующимися относительно корпуса при помощи эластичныхпрокладок 18 и механизма 19 зажима и могут свободно проворачиваться вокруг всейоси при отпущенном механизме зажима иотсутствии вакуума, В крышках ввода эксцентрично выполнено отверстие для вводаприводного или вывода ведомого валов иразмещения узла герметизации. Эксцентричный ввод валов дэет возможность плавно изменять межосевое расстояние междувалами путем простого поворота крышекввода. вокруг своей оси на необходимыйугол. Зубчатые ведущие 20 и ведомое 21колеса. посажены на соответствующие валыпосредством шпоночного соединения.Внутри камеры расположены нагревательные элементы, которые в случае необходимости могут выполнять роль элементов.для охлаждения исследуемых шестерен(проведения исследований триботехнических характеристик при пониженных темпе- .ратурах). Над сопрягаемой парой зубчатыхколес установлен универсальный нагреватель-охладитель, выполненный в виде трубок 22, внутри которых расположеныэлектроизопированные спирали сопротивления. Кроме того, нагр;ватель-охладительимеет разделительную камеру 23, необходимую для подвода охлаждающих агентов(нэпример, жидкого азота),При необходимости нагрева включают. ся спирали, а при необходимости охлажде.ния через соответствующие секции и трубкиподводится и отводится хладагент, Весь нагреватель-охладитель может перемещатьсяв вертикальной 19 зажима. Герметизациямеханизма зажима осуществляется при по. мощи металлического сильфона 35; В корпусЕ камеры предусмотрено смотровое окноЗб (фиг. 1 и 2).Устройство работает следующим образом,Смотровое окно Зб снимается, универсальный нагреватель-охпадитель поднимается вверх, дпя чего ослабляют подвижныеопоры кронштейнов 24 и перемещают ихвдоль направляющих. Винт 37 (фиг.З) отпускается и крышка 16 ввода проворачивается вокруг своей оси.таким образом, чтобы установить необходимое межосевое расстояние валов. При повороте на угол а (фиг,2) межосевое расстояние увеличивается от 5 значения А 1 до значения А 2. На выходные части валов например, 25) насаживаются испытуемые зубчатые колеса 20 и 21, которые,закрепляются шпанками и гайками.При демонтаже колес большого диамет ра нагреватель всегда устанавливается в первое положение (вверх), Кроме того, его . всегда можно снять, вынув ось крепления его с кронштейнами,24. Дополнительным поворотом крышек ввода уточняется меж осевое расстояние валов, а затем крышки фиксируются относительно корпуса при помощи устройства предварительного зажима. Для этого при помощи винта 37 создается усилие затяга между крышкой 16 20 ввода и корпусом камеры, так как трехпальцевая скоба входит в зацепление с корпусом камеры по внутренней поверхности, а с другой стороны она через резьбовое соединение в сильфон связана с крышкой ввода. 25Универсальнцй нагреватель-охлади- тель опускается и фиксируется так, что середина .его трубчатых элементов находится напротив зубчатого зацепления колес, Смотровое окно устанавливается на место и 30 фиксируется винтами. Через вакуумный затвор .13 производится откачка воздуха из камеры 4, При достижении требуемого уровня вакуума включается электродвигатель 2 и крутящий момент через клиноременную 35 передачу, приводной вал камеры, зубчатые зацепления, ведомый вал и клиноременную передачу передается на генератор 3 (тормозное устройство для создания регулируемого момента сопро тивления в зубчатом зацеплении). Величина момента торможения определяется посредством тенэодатчиков, установленных на участке максимального диаметра части 26 вала. 45В случае необходимости производится регулирование генератора для обеспечения. требуемого момента торможения. Провода от тензодатчиков пропущены через полый вал и подсоединены к токосьемнцм кольцам 50 10, откуда сигнал поступает на измерительную и регистрирующую аппаратуру. С помо-. щью штуцера 12, установленного соосно в полом валу,. осуществляется подача термостабилизирующий жидкости в полость вала (для температурной стабилизации реАима работы тензодатчиков), Нагрев или охлаждение испытуемых колес осуществляется подключением к сети спиралей:опротивления, пропусканием через трубки совмещенного нагревателя-охладителя жидкого азота,Формула изобретения Устройство для испытания материалов на трение, содержащее станину, закрепленную на ней герметичную камеру с крышками ввода, параллельно установленные в крышках валы, предназначенные для размещения контактирующих образцов материала, узел охлаждения и нагрева, предназначенный для регулирования температуры образцов, механизм регулирования момента сопротивления на ведомом валу, систему измерения момента трения с датчиком и привод вращения ведущего вала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем проведения испытаний не только при атмосферных условиях, но и в вакууме и газовой среде, оно снабжено направляющими, уста- . новленными,в камере в перпендикулярной осям валов плоскости, установленными в направляющих с возможностью перемещения вдоль них шарнирными опорами, двуплечими рычагами, соединенными одними плечами с соответствующими шарнирными опорами, а другими - с узлом охлаждения и нагрева, валы установлены в крышках ввода эксцентрично, каждый из валов состоит по длинеиз двух частей, в частях валов, размещенных в камере, выполнены глухие осевые отверстия со стороны торцов, расположенных вне камеры, во вторых частях валов выполнены сквозные осевые отверстия, предназначенные для подвода термостатирующей среды, диаметр сквозных отверстий в местах соединения частей больше диаметра другой части вала, а зазор заполнен термоизолирующей средой..Данилоентал Тираж дарственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноеобретениям и открьпиямаушская наб., 4/5 1 г 11,Г СССР Патент", г. Ужгород ул ГчлГэ, 10 оизводственно-издательски на Заказ 686 ВНИИПИ Г рректор О.Кундрпк