Устройство для определения коэффициента трения между поверхностями отливки и стержня

с присоединением заявки -Совета РЯииистров СССРоо делам изабретеиийи открытий Опубликовано 25.06,75. Бюллетень М 23(088.8) Дата опублцкозаня описания 15.12.75(7) Заявитель Московское ордена Ленина и ордена ТрудовогоКрасного Знамени высшее техническое учили.цеим. Н, Э. Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ МЕЖДУ ЙОВЕРХНОСТЯМИ ОТЛИВКИ И СТЕРЖНЯИзобретение относится,к литейному производству, В особенности к литью под давлением ц литью в кокиль.При литье под давлениех ц л;тье в кобиль для расчета необходимой мощности механизма )вытяжки стержней и дчя определения оптимального технолопического режима получения отлив)си необходи:о знать зависимости коэффициента трения между поверхностями отливки,и стержня от технологических параметров процесса получения отливки, а также от геометрии отливки, геэметриц поверхности стержня (состава покрытияего толщины). При извлечении стержней пз отливок наблюдается трение скольжения. При этом коэффициент трения,т определяется как отношение тангенциальной силы Р, неооходимой для удаления стержня из отливки, к усилию затрудненной усадки, т. е. к усилию Я обжатця стеркня отливкой Усилие Я зависит от геометрииразмеров и материала отливки, а также от материала стержня и технологических параметров процесса получения отл)овки, Исходя цз изложенного, а также из того, что поверхность отливки формируется в непосредственном со прикосновенцц с:10 всрхностью стержня, )ак 1)авцло мсющего покрытс (смазку, обл;1- цовку, краску), которое, су 1 цестВсцно Видоизменяясь - ,.ри заполнении формы жцдк".)м ме галлом, зачцтельно влияет на велчину коэффициента трен)гя , следует, что коэфф- ц)гент трения между повсрхностямц ОтлцВкн и стсэжня имеет смысл определять только в реальных услов)Ях получения отливки, по схэльку он существенно отличается:)о величине от коэффццецта трения между соответственно нагретыщц трущпмцся поверхностямц ОсразцовИзвестно устройство для определения ,коэффициента трения между поверхностяхц отлизки и стержня, содержащее форму со сте 1)жнез 1, ОВязанным с )хСханцзхОх Вытяжки стержня ц датчиком для измерения усилия Вытяжки с:ержня, а также датцив) тсмпсра О туры. Устноство е позволяет определять динах)ическцц коэфф;)ццент трен:и ежду ведхностяхц отливки ц стержня, знание ко торого цхеет практический ц научный интерес, особенно при разработке ц зыборе составов смазок для форм литья под давленв)ем.Крохе того, коэффициент трения междуповерхностямц Отливкц и стержня ф;)ксцруется тэлько з момент сдвига стержня вУстройство содержит форму, выполненную из неподвИжной 1 и подвижной 2 полуформ, соответственно закрепленных на неподвижной 3 и подвижной 4 плитах-формодержателях, стержень, выполненный в виде шарнирно соединенных частей 5 и б, разделенных центральным подвижным, клином 7, Шарнирно соединеццые части 5 и 6 стержня снабжены датчиком 8 для измерения усилгля обжатия их отливкой 9, плунжером 10, один из торцов которого взаимодействует с датчиком 8 через промежуточный слой высокопластичного,материала 1 (Термопласта, гидропласта), регулируемым упором 12 для настройки датчика 8, двуплечим,коромыслом Я взаимо- действуОщутим с одной стороны с торцом ре. Отливке, т, с. ф 11 ксидуется то.ько статпчс "кцй коэффициент трения.Устройство не,позволяет определять коэффициент трения между поверхностями отливки и стержня,во всем, интервале температур этих поверхностей, так как зависимость юэффиц 1 ента трения от температуры для различных пар трения имеет сложный характер с резко выраженным максимумом или минимумом, Оно позволяет определять коэффициент трения только в области температур, в которой с охлаждением поверхностей отливки и стержня величина коэффициента трения между последними уменьшается.Устройство не дает возможности непосредственно замерять величину усилия обжатия стержня отливкой, так как коэффициент трс. ния между их поверхностями определяется подбором угла уклона стержня, тангенс которого равен статическому:коэффициенту трения при данных температура поверхностей и составах покрытий (смазок, красок, обли- ЦОВОК).Устройство не позволяет исследовать влияние уклона стержня в интервале от 0 до 5 на коэффициент трения, так как коэффициент трения, определяемый тангенсом угла уклона стержня, при котором стержень самопроизвольно выжимается из отливк 1 И, составляет величину большую 0,1, что соответствует уклону стержня, большему 5В предлагаемом устройстве для о 11 ределеции статического и динамического коэффициента трения стержень выполнен в виде двух шарнирно соединенных частей, разделенных центральным подвижным клином и связанных с датчиках Измереныя усилия обжатия их отливкой.На фиг, 1 1 изображено предлагаемое устройство с продольным разрезом по центральной оси (в момент, когда отливка еще не затвердела); на фиг. 2 - то же, в момент измерения усилия обжатия стержня затвердевшей отлцвкой; на фиг. 3 - вид гпо стрелке А на фиг, 1; на фиг, 4 - поперечный разрез по Б - Б на фиг. 1; на фиг, 5 - поперечный разрез по В - В на фиг. 2,5 О 5 20 25 З 0 35 40 45 50 55 60 55 гулцруемого упора 12, а с другой стороцы - с торцом цлунжерд 10.Шарнирно соедиенные части стержня снабжены также, датчиком 14 для измеренин усилия вытяжки,их из отливки и кольцеобразным плунжером 15, выполненным с возможностью силового взаимодействия с датчиком 14. При этом кольцеобразный плунжер 15 верхней частью шарнирно соединен со штоком (б и выполнен по длитИе с центральным отверстием, через которое сзободцо пропущен шток 17, один конец которого шарнирно соединен с центральным подвижным клином 7, а д 1 ругой - с поршнем 18 двустороннего цлиндра, выполнецного в штоке 16. В свою очередь шток 16 соединен с поршнем 19 двустороннего цилиндра 20, шар 1 Ирно закрепленного на опоре 21, смонтированной на не:1 одвцжцой цолуформе 1.Для одновременцои записи усилия обжатця шарнирно соединенных частей 5 и б стержня отливкой 9 и усилия вытяжки частей стержня цз отливки устройство снабжено комплектом приборов, состоящим из осциллографа 22, усилителя 28 и блока питания 24, Для измерения и записи температур г 1 оверхностей частей стержня и отливки устройство снабжено потецциометром 25 с регулцруоцим устройством и термо 1 царами 26 и 27, причем термопара 27 вмонтирована в тол,катель 28,Для своевременного извлечения центрального клина, а также шарнирно соединенных частей стержня устройство имеет электропдравлпческие распределители, управляемые при помощи регулирующего устройства потенциометра 25 в соответствии с заданными температурами поверхностей отливки и шарнирно соедцценных частей 5 и 6 стержня. Устройство конструктивно вьпполнецо так, что оощая ось вращения шарнирно соединенных частей стержня расположена от рабочей полости формы:на расстоянии, большем,пли равном 4,5 линейных размеров рабочей полости формы в направлении выт 1 жии стержня Это расстояние определено исходя из того, чтобы церавнамерность деформации отливки по ее высоте при элределении коэффицце 11 та трения не превышала 20%.В качестве датчико 1 в 8 и (4 ис 1 пользу 1 отся цндукгнвные датчики давления, чувствительная часть которых представляет сооой мемОрану днахОтром 8,и,и,;1 ДОГиба 1 ощуюся при измерении давления на ве.1 ичину не более 0,5 л 1.1.Предлагаемое устройство работает следу. ющим образом.,Вначале, перемещая подвижную плитуформодсржатель 4 в переднее положение, смыкают неподвижнуО 1 и подвижную 2 полуформы, После этого в рабочую полость формы вводят шарнирно соединенные част 5 и 6 стержня при иохОщи двустороннего цилиндра 20, управляемого электрогидрорас 474390пределителем. Затем в продольный зазор между шарнирно соединенными частямц стержня вводят центральный подвижный клин 7, шарнирно соединенный с одным,концом штока 17, другой конец которого соединен с поршнем 18 двустороннего гцдроцилнндравыполненного внутри штока 16 и предназначенного для ,возвратно-постулательного перемещения центрального клина 7. Управление движением центрального клина 7 осуществляют электропидрораспределителем, пере,ключаемым,вручную или автоматически при помощи регулирующего устройства аотенциометра 25. После этого настраивают датчик 8 на:ноль, для чеговвинчивая или вывинчивая регулируемый упор 12, совмещают полоиение луча осциллографа 22 с нулевой отметкой на шкале осциллографа. При этом сигнал от датчика 8 подают на осциллограф через усилитель 23.Питание на оациллопраф и усилитель подают от блока питания 24. После настройки датчика 8 также настраивают датчик 14 путем большего или меньшего ьвинчивания последнего в гнездо для его крепления. После настройки датчиков 8 и 14 рабочую полость формы заполняют жидким металлом, температуру которого непрерывно замеряют и записывают,посредством термэпары 27,и потенциометра 25. Одновременно с этим замеряют и записывают с помощью термопары 26 и лотенциометра температуру поверхности шарнирно соединенных частей стержня, После затвердевания металла, т. е. по достижении отливкой 9 заданной твмпературы, регулирующее устройство потенциометра дает команду на,извлечение центрального клина 7, а также дает команду на осциллограф для записи усилия обжатця шарнирно соединенных частей стержня отливкой 9 и для записи усилия вытяжки цх из отливки, После извлечения центрального клина 7 цз продольного зазора между шарнирно соединенными частямн стержня усил.ие затрудненной усадкц отливки воспринимается датчиком 8 и снимается с него,в виде эквивалентного усилию усадки электрического сигнала, усиливаемого в усилителе 23 и подаваемого для записи на осциллограф 22.С дальнейшим охлаждением отливки до заданной температуры регулирующее устройство потанциометра,дает команду на вытяжку шарнирно соединенных частей стержня цз отливки, при этом оно,троизводит переключение электрогидрораопределителя, управляющего двусторонним,гидроцилиндром 20.При вытяжке шарнирно соедиценных частей стержня кольцевой плунжер 15, шарнирно связанный со штоком 16 пидроцилиндра 20, сжимает находящийся над кольцевой поверхностью нлунжера слой высокопластичного материала 11, помещенного в герметично замкнутый объем, ограниченный в одной изего частей чувствительной частью датчика 14, Поэтому при вытяжке шарнирно соединенных частей стержня давление в слое высокопластичного материала (гццропласта, 5 тсрмопласта) 11 фиксируется датчиком 14и преобразуется цм в электрический сигнал, эквивалентный усилию,вытяжки. Электрический сигнал от датчика 14 так же, как,п от датчика 8 усиливают в усилителе 23 ц цо дают на осциллограф 22 для записи его нафотобумагу илц фотопленку.После вытяжки шарнирно соединенныхчастей стержня цз отливки подвижную плиту-формодержатсль отводят в заднее поло жение, при этом полуформы 1 и 2 размыкаются, а отливка 9 выталкивается цз рабочей полости формы толкателем 28. Затем прц охлаждении шарнирно соединенных частей стержня до заданной температуры (100 - 20 300 С) на цх рабочие поверхности наносятслой исследуемого,покрытия (смазки, краски илц облицовки). Далее цикл повторяется.Величину статического коэффициента трения определяют цз отношения;25 Р,г стат где Р, - усилие сдвига шарнирно соединен ных частей стержня в отливке;Я, - усилие обжатия отливкой шарнирно соединенных частей стержня в момент сдвига цх относительно отливки.Величину динамического коэффициента определяют чз отношения: Р,1 днц =Яа 40 где Р 2 - усилие вытяжки шарнирно соединенных частей стержня цз отливки после сдвига цх относцтельно последней;Я, - усилие обжатця шарнирно соединенных частей стержня отливкой в момент, соответствующий определению. 45 50 Предмет изобретения Устройство для определения коэффициента трения между поверхностями отлцвкц и стержня, содержащее форму, механизм вы тяжки стержня, датчик измерения усилия,вытяжки стержня .ц датчики температуры, от,гичаюигееся тем, что, с целью определения статического и динамического коэффициента тренчгя, стержень выполнен в виде двух шар нцрно соединенных частей, разделенных центральным подвижным клином и связанных с датчиком измерения усилия обжатия их отливкой,-2 Составитесь Г. КибовскиТекред Т, Миронова Фадеев едакт 94/1599 ЦНИИП Тираж 833Совета Министров СССоткрытийнаб., д. 4/5 одписное ака ин, Хаоьк. фнгь вред. Патент Изд, Хе 853 осударственного комитета ио дедам изобретений и Москва, )К, Раушская