RU188751U1 - DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS - Google Patents
DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU188751U1 RU188751U1 RU2018117057U RU2018117057U RU188751U1 RU 188751 U1 RU188751 U1 RU 188751U1 RU 2018117057 U RU2018117057 U RU 2018117057U RU 2018117057 U RU2018117057 U RU 2018117057U RU 188751 U1 RU188751 U1 RU 188751U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loading
- lever
- rod
- materials
- frame
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 21
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials
Landscapes
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к трибометрии, а именно к методам исследования трибологических характеристик машиностроительных материалов и рабочих сред. Устройство содержит раму, на которой расположены салазки, с размещаемой на них рамой электродвигателя, на которой монтируются электродвигатель и шпиндель, и рамой для механизма нагружения, на которой установлен механизм нагружения контробразцов, динамометр. Салазки выполнены с возможностью соосного размещения шпинделя и механизма нагружения контрообразцов. Механизм нагружения контробразцов состоит из корпуса опоры, корпуса подшипников и измерительной оси, выполненной с возможностью расположения на ней неподвижных образцов, и установленной в корпусе подшипников в конических подшипниках качения. В полости измерительной оси размещен шток нагружения в шариковых линейных подшипниках, обеспечивающих плавное линейное перемещение штока нагружения. Шток нагружения представляет собой цилиндрический полый стержень, снабженный конусом, который предназначен для перемещения шариков, на которых находятся траверсы, выполненные с возможностью передачи движения посредством шариков к неподвижным образцам трения. Удержание траверсы в измерительной оси осуществляется пружиной и шариком, жесткость пружины регулируется винтом. Формируемый на измерительной оси момент трения передается через рычаг на динамометр. Рычаг связан с измерительной осью посредством резьбового соединения, а с динамометром - через шарик, для балансировки рычага на нем размещен противовес. Устройство содержит шток, выполненный с возможностью размещения на нем эталонных грузов, который посредствам шарнирного соединения связан с рычагом вилки, передающим нагрузку через вилку, шайбу и подшипник на шток нагружения. На раме устройства установлена съемная камера, позволяющая проводить испытания материалов в присутствии различных рабочих сред, в частности смазочных материалов, абразива. В съемной камере установлены нагреватель, датчик температуры рабочей среды, детектор частиц износа. Технический результат: повышение точности трибоиспытаний материалов, расширения функциональных возможностей устройства для трибологических испытаний материалов, универсальности устройства (возможности применения в одном устройстве нескольких схем испытания материалов) и упрощение конструкции устройства. 1 з.п. ф-лы, 3ил.The utility model relates to tribometry, namely to the methods of studying the tribological characteristics of engineering materials and working environments. The device comprises a frame on which the slide is located, with an electric motor frame placed on them, on which an electric motor and a spindle are mounted, and a frame for the loading mechanism, on which the counterbeat loading mechanism is installed, a dynamometer. The sled is made with the possibility of coaxial placement of the spindle and the mechanism for loading the control samples. The loading mechanism of the contramounts consists of a bearing housing, a bearing housing and a measuring axis, made with the possibility of placing stationary specimens on it, and installed in a bearing housing in conical rolling bearings. In the cavity of the measuring axis is placed the loading rod in linear ball bearings, ensuring smooth linear movement of the loading rod. The loading rod is a cylindrical hollow rod, equipped with a cone, which is designed to move the balls, which are traverse, made with the possibility of transferring movement through the balls to the fixed friction samples. The traverse is held in the measuring axis by a spring and a ball, the spring stiffness is adjusted by a screw. The friction torque generated on the measuring axis is transmitted through a lever to the dynamometer. The lever is connected to the measuring axis by means of a threaded connection, and with a dynamometer through a ball, to counterbalance the lever, a counterweight is placed on it. The device contains a rod, made with the possibility of placing on it the reference goods, which by means of a swivel is connected with the fork lever, which transfers the load through the fork, washer and bearing to the loading rod. A removable camera is installed on the frame of the device, which allows testing materials in the presence of various working media, in particular lubricants, abrasive. A heater, a working environment temperature sensor, and a particle of wear detector are installed in the removable chamber. Technical result: improving the accuracy of material tribic tests, expanding the functional capabilities of the device for tribological testing of materials, the versatility of the device (the possibility of using several schemes of testing materials in one device) and simplifying the design of the device. 1 hp f-ly, 3il.
Description
Устройство относится к трибометрии, а именно к методам исследования трибологических характеристик (момент трения, величина износа, температура в зоне трения, совместимость трибопар) машиностроительных материалов и рабочих сред (смазочных материалов и др.).The device relates to tribometry, in particular to methods for studying the tribological characteristics (frictional moment, amount of wear, temperature in the friction zone, tribopar compatibility) of engineering materials and working media (lubricants, etc.).
Известны, серийно выпускаемые промышленностью, устройства для оценки трибологических характеристик материалов марок: УМТ - 1, 2168 УМТ «Унитриб».Known commercially available by the industry are devices for assessing the tribological characteristics of materials of the following brands: UMT - 1, 2168 UMT "Unibrib".
Наиболее близкой по технической сущности является устройство УМТ - 1, в которой реализуется схемы трбоиспытаний «палец - диск», торцы колец, содержащая электромеханический привод, редуктор, с регулировкой скорости вращения шпинделя, на котором закреплена планшайба, предназначенная для установки на ней сменного контробразца типа диска, приводимого в движение асинхронным электродвигателем. На валу бабки установлен диск, на котором под углом 120° и при фиксированном радиусе закрепляются три пальчиковых образца. Диск связан посредствам гибкой связи с полым валом, взаимодействующим с упругим элементом силоизмерителя. Гибкая связь обеспечивает податливость в осевом направлении, т.е. возможность осевого перемещения диска при износе образцов и его самоустанавливаемость, одновременно осуществляя безлюфтовую передачу момента трения. Нагружение создается автономным пневомеханизмом.The closest in technical essence is the UMT-1 device, in which the finger-disk three-way test is implemented, the ends of the rings containing an electromechanical drive, a reducer, with adjustable spindle speed, on which a faceplate is mounted, drive driven by an asynchronous motor. On the shaft of the headstock there is a disk on which at the angle of 120 ° and at a fixed radius three finger specimens are fixed. The disk is connected by means of a flexible coupling with a hollow shaft, interacting with an elastic element of the force-meter. Flexible coupling provides axial compliance, i.e. the possibility of axial movement of the disk when the samples are worn and its self-installability, while simultaneously performing the backlash-free transfer of the friction moment Loading is created by an autonomous pneumatic mechanism.
Недостатком конструкции машины-прототипа является реализация одной схемы испытания на трение «палец - диск», что существенно ограничивает функциональные возможности машины трения и не позволяют реализовать более сложные схемы испытания материалов и смазочных материалов. Конструкцией машины не предусмотрено наличие камеры, позволяющей проводить испытание материалов, например, в абразивной среде, что также сужает круг решаемых возможных трибологических исследований.The disadvantage of the design of the prototype machine is the implementation of a single finger-disk friction testing scheme, which significantly limits the functionality of the friction machine and does not allow for more complex testing schemes for materials and lubricants. The design of the machine does not provide for a camera that allows for the testing of materials, for example, in an abrasive environment, which also narrows the range of possible tribological studies.
К числу недостатков машины следует отнести систему оценки трибологических параметров трения, а именно момента трения (несмотря на то, что она обеспечивает самоустанавливаемость и одновременно осуществляя безлюфтовую передачу момента трения), поскольку для измерения момента трения в конструкции машины используются подвижные части (а именно осевое перемещение диска и гибкая связь), это может способствовать перекосу движущихся частей, их заклиниванию, и соответственно к искажению значения момента трения.The machine’s drawbacks include the system for estimating friction friction parameters, namely, friction torque (despite the fact that it provides self-alignment and at the same time carrying out backlash-free friction torque), since moving parts are used to measure the friction torque in the machine ( disk and flexible connection), it can contribute to the skewing of moving parts, their jamming, and accordingly to the distortion of the value of the friction moment.
Дополнительно с этим существенным недостатком конструкции машины трения УМТ - 1 является система нагружения образцов, использующая пневмопривод, это приводит к низкой точности воспроизведения нагружающей силы, что обусловлено наличием автономных систем управления и контроля давления воздуха в системе и усложнению конструкции машины.Additionally, with this significant drawback of the UMT-1 friction machine design, the sample loading system using a pneumatic actuator results in low fidelity loading, which is caused by the presence of autonomous systems for controlling and controlling air pressure in the system and the complexity of the machine design.
Система нагружения образцов представляет собой конструкцию с линейным перемещением диска (диск с образцами трения), обладает малой жесткостью, что оказывает влияние на биение диска и на точность трибологических испытаний.The sample loading system is a disc linear movement (friction specimen disk), has low rigidity, which affects the disk runout and the accuracy of tribological tests.
В дополнении к недостаткам машины следует отнести регистрацию момента трения и температуру неподвижного образца на ленту самопишущего прибора, что требует дополнительного времени на расшифровку данных.In addition to the disadvantages of the machine, the registration of the friction torque and the temperature of the stationary sample to the tape recorder should be attributed, which requires additional time to decrypt the data.
Близким по техническому решению к предлагаемому устройству является машина 2168 УМТ «Унитриб», приятая в качестве прототипа.Closest in technical solution to the proposed device is the machine 2168 UMT "Unibrib", pleasing as a prototype.
Универсальная машина для испытания материалов на трение 2168 УМТ предназначена для испытания фрикционных и антифрикционных, а также смазочных материалов на трение и износ [1].Universal machine for testing materials for friction 2168 UMT is designed to test friction and antifriction, as well as lubricants for friction and wear [1].
Схемы испытаний: диск-палец, диск-колодка, стержень-палец. Привод машины - электромеханический с регулированием скорости. Нагружение образцов - пневматическое (от сети или от баллона), измерение силы прижима - манометрическое. Охлаждение - водяное (от водопровода). В процессе испытаний измеряют момент трения, силу прижима, температуру, частота вращения образцов [1, 2].Test schemes: a finger-finger, a disk-block, a rod-finger. Machine drive - electromechanical with speed control. The loading of the samples is pneumatic (from the mains or from the cylinder), the measurement of the clamping force is a gauge. Cooling - water (from the water supply). In the process of testing, the friction torque, the pressing force, the temperature, the rotation frequency of the samples are measured [1, 2].
К недостаткам машины 2168 УМТ следует отнести:The disadvantages of the machine 2168 UMT include:
многозвенную конструкцию системы нагружения образцов, что снижает надежность машины в целом и вносит погрешности в измерение трибологических характеристик исследуемых материалов;multi-link design of the sample loading system, which reduces the reliability of the machine as a whole and introduces errors into the measurement of the tribological characteristics of the materials under study;
инерционность приводных валов, что приводит к погрешностям при измерении трибологических характеристик материалов;inertia of the drive shafts, which leads to errors in the measurement of the tribological characteristics of materials;
измерение трибологических характеристик, а именно, момента трения производится с помощью упругого элемента, снижающего точность измерения трибологических характеристик материалов и требующий периодического метрологического контроля.measurement of tribological characteristics, namely, the friction torque is made using an elastic element, which reduces the accuracy of measurement of the tribological characteristics of materials and requires periodic metrological control.
Помимо перечисленных недостатков конструкции машины 2168 УМТ, следует отметить необходимость использования в качестве нагружающего элемента мембранного пневмомеханизма, что определяет применение воздушной линии высокого давления воздуха или баллонного оборудования. Использование пневматических устройств в качестве нагружающих механизмов характеризуется нестабильным режимом нагружения образцов, вследствие необходимости контроля давления в системе подачи воздуха.In addition to the listed drawbacks of the UMT machine design 2168, it should be noted that it is necessary to use a membrane pneumatic mechanism as a loading element, which determines the use of a high-pressure air line or balloon equipment. The use of pneumatic devices as loading mechanisms is characterized by unstable loading of samples, due to the need to control the pressure in the air supply system.
Все перечисленные недостатки делают невозможным создание реальных условий функционирования испытуемого трибосопряжения, присутствующего в реальных машинах и механизмах [3].All of these shortcomings make it impossible to create real conditions for the functioning of the tested fusion equipment present in real machines and mechanisms [3].
В основу полезной модели положена техническая задача, заключающаяся в повышении достоверности определения трибологических характеристик материалов и смазочных жидкостей в расширенном диапазоне нагрузочных, температурных и скоростных режимов, расширения функциональных возможностей устройства для трибологических испытаний материалов, универсальности устройства (возможности применения в одном устройстве нескольких схем испытания материалов), а также уменьшения:The utility model is based on the technical task of improving the accuracy of determining the tribological characteristics of materials and lubricating fluids in an extended range of load, temperature and speed conditions, expanding the functionality of the device for tribological testing of materials, versatility of the device (the possibility of using several schemes of testing materials in one device ), and decrease:
количества кинематических элементов устройства для определения трибологических характеристик материалов и, как следствие, снижения материалоемкости конструкции, что допускает возможность его мобильного применения;the number of kinematic elements of the device for determining the tribological characteristics of materials and, as a consequence, reducing the material intensity of the structure, which allows for the possibility of its mobile use;
стоимости и затрат на монтаж устройства.cost and installation costs of the device.
Решение поставленной задачи достигается тем, что согласно полезной модели, устройство для определения трибологических характеристик материалов, содержащее раму, на которой расположены салазки, с размещаемой на них рамой электродвигателя, на которой монтируются электродвигатель и шпиндель, и рамой для механизма нагружения, на которой установлен механизм нагружения контробразцов, при этом салазки выполнены с возможностью соосного размещения шпинделя и механизма нагружения контрообразцов, динамометр регистрирующий момент трения, который по средствам резьбовых соединений жестко связан с рамой устройства, причем механизм нагружения контробразцов состоит из корпуса опоры, корпуса подшипников, и измерительной оси, выполненной с возможностью расположения на ней неподвижных образцов, и установленной в корпусе подшипников в конических подшипниках качения, причем в полости измерительной оси размешен шток нагружения в шариковых линейных подшипниках, обеспечивающих плавное линейное перемещение штока нагружения, причем шток нагружения представляет собой цилиндрический полый стержень, снабженный конусом, который предназначен для перемещения шариков, на которых находятся траверсы, выполненные с возможностью передачи движения посредством шариков к неподвижным образцам трения, причем удержание траверсы в измерительной оси осуществляется пружиной и шариком, жесткость пружины регулируется винтом, причем формируемый на измерительной оси момент трения, передается через рычаг на динамометр, причем рычаг связан с измерительной осью посредством резьбового соединения, а с динамометром через шарик, для балансировки рычага на нем размещен противовес, причем устройство содержит шток, выполненный с возможностью размещения на нем эталонных грузов, который посредствам шарнирного соединения связан с рычагом вилки, передающим нагрузку через вилку, шайбу и подшипник на шток нагружения, на раме устройства установлена съемная камера, позволяющая проводить испытания материалов в присутствии различных рабочих сред (в присутствии смазочных материалов, абразива и т.д.), причем в съемной камере установлены нагреватель, датчик температуры рабочей среды, детектор частиц износа.The solution of this problem is achieved by the fact that, according to the utility model, a device for determining the tribological characteristics of materials, comprising a frame on which the slide is located, with an electric motor frame on which the electric motor and spindle are mounted, and a frame for the loading mechanism on which the mechanism is mounted loading of contrasing, while the slide is made with the possibility of coaxial placement of the spindle and the loading mechanism of the control samples, a dynamometer recording friction torque, which It is rigidly connected to the frame of the device by means of threaded joints, the counterbrack loading mechanism consists of a bearing housing, a bearing housing, and a measuring axis configured to hold stationary specimens on it, and mounted in a bearing housing in conical rolling bearings, and measuring the axis is loaded loading rod in linear ball bearings, ensuring smooth linear movement of the loading rod, and the loading rod is a cylindrical a hollow rod equipped with a cone, which is designed to move the balls, on which there are beams, made with the possibility of transmitting movement by means of balls to fixed samples of friction, while holding the beams in the measuring axis is performed by a spring and a ball, the spring stiffness is adjusted by a screw, and formed on the measuring axis the frictional moment is transmitted through the lever to the dynamometer, the lever being connected to the measuring axis by means of a threaded connection, and with the dynamometer through a ball, for balance the lever on it is placed a counterweight, and the device contains a rod adapted to accommodate reference weights on it, which is connected via a swivel arm to a fork lever that transfers the load through the fork, washer and bearing to the loading rod, a removable camera is installed on the frame of the device. to test materials in the presence of various working media (in the presence of lubricants, abrasive, etc.), with a heater, a working medium temperature sensor, and Héctor wear particles.
Задача повышения достоверности регистрации значений действующего момента трения, в том числе и мгновенного, достигается применением динамометра, жестко закрепленного на раме устройства и связанного с измерительным рычагом посредствам шарового тела, выполненного в виде трансформаторного магнитоупругого датчика силы, снабженного прецизионным усилителем, с выхода которого передается аналоговый сигнал, соответствующий моменту трения на вход аналого-цифрового преобразователя, после чего оцифрованный сигнал поступает в ПЭВМ, при этом момент трения определяется посредствам математической обработки (расчета) оцифрованных данных в соответствующей программной среде.The task of improving the reliability of recording the values of the current friction torque, including instantaneous, is achieved by using a dynamometer rigidly fixed to the frame of the device and connected to the measuring arm by means of a spherical body made in the form of a transformer magnetoelastic force sensor, equipped with a precision amplifier, from the output of which an analog the signal corresponding to the friction torque at the input of the analog-to-digital converter, after which the digitized signal enters the PC, with m ment of friction is determined by means of mathematical processing (calculation) corresponding to digitized data in the software environment.
Задача расширения функциональных возможностей устройства решается увеличением схем трибологических испытаний, то есть путем создания универсального устройства для определения трибологических характеристик материалов. Применение в устройстве для определения трибологических характеристик материалов нагружающего механизма, состоящего из вилки, передающей нагрузку от эталонных грузов через упорный подшипник качения и подвижного штока, установленного в полом вале на линейном подшипнике, позволяет реализовать испытания на трение и изнашивание по схемам испытаний типа: «кольцо - кольцо», «палец - кольцо», «колодка - диск», «шарик - диск», «ролик - диск», это позволяет имитировать работу распространенных узлов трения.The task of expanding the functionality of the device is solved by increasing the schemes of tribological tests, that is, by creating a universal device for determining the tribological characteristics of materials. The use of the device for determining the tribological characteristics of materials loading mechanism consisting of a fork that transmits the load from the reference goods through a thrust rolling bearing and a movable rod mounted in the hollow shaft on a linear bearing, allows for friction and wear tests according to test schemes such as: - ring "," finger - ring "," block - disk "," ball - disk "," roller - disk ", it allows you to simulate the work of common friction units.
Помимо этого, задача расширения функциональных возможностей устройства решается путем применения в конструкции устройства, съемной камеры позволяющей проводить испытания образцов трения в присутствии смазочных, абразивных и др. материалов и/или непосредственно проводить трибологические исследования смазочных материалов (масел, консистентных смазок и т.д.).In addition, the task of expanding the functionality of the device is solved by using a device in the design of a removable chamber that allows friction samples to be tested in the presence of lubricants, abrasives and other materials and / or directly carry out tribological studies of lubricants (oils, greases, etc.). ).
На чертежах (фиг. 1-3) приняты следующие позиции:In the drawings (Fig. 1-3), the following positions are taken:
1 - рама; 2 - рама; 3 - электродвигатель; 4 - шпиндель; 5 - механизм нагружения контробразцов; 6 - динамометр; 7 - съемная камера; 8 - нагреватель; 9 - датчик температуры; 10 - детектор частиц износа; 11 - предохранительная муфта; 12 - датчик; 13 - рама; 14 - салазки; 15 - корпус опоры; 16 - корпус подшипников; 17 - измерительная ось; 18 - конические подшипники; 19 - шток нагружения; 20 - шариковый линейный подшипник; 21 - шарик; 22 - траверса; 23 - контробразец; 24 - шарик; 25 - пружина; 26 - шарик; 27 - винт; 28 - рычаг; 29 - резьбовое соединение; 30 - шарик; 31 - противовес; 32 - эталонные грузы; 33 - шток; 34 - рычаг вилки; 35 - вилка; 36 - шайба; 37 - подшипник; 38 - корпус подшипников; 39 - диск; 40 - подшипники; 41 - контробразец; 42 - резьбовое соединение.1 - frame; 2 - frame; 3 - electric motor; 4 - spindle; 5 - the mechanism of loading kontsebraztsy; 6 - dynamometer; 7 - removable camera; 8 - heater; 9 - temperature sensor; 10 - wear particle detector; 11 - safety clutch; 12 - sensor; 13 - frame; 14 - sleigh; 15 - support body; 16 - bearing housing; 17 - measuring axis; 18 - tapered bearings; 19 - loading rod; 20 - linear ball bearing; 21 - the ball; 22 - traverse; 23 - counterblot; 24 - the ball; 25 - spring; 26 - ball; 27 - screw; 28 - lever; 29 - threaded connection; 30 - ball; 31 - counterweight; 32 — reference weights; 33 - stock; 34 - fork lever; 35 - fork; 36 - washer; 37 - bearing; 38 - bearing housing; 39 - disk; 40 - bearings; 41 - counterblot; 42 - threaded connection.
Предлагаемая конструкция устройства поясняется чертежом, на фиг. 1, где представлена принципиальная схема устройства для определения трибологических характеристик материалов.The proposed construction of the device is illustrated in the drawing, in FIG. 1, where the schematic diagram of the device for determining the tribological characteristics of materials.
Устройство состоит из рамы - 1, на которой расположены салазки - 14 с размещаемой на них рамой - 13, на которой монтируются электродвигатель - 3 и шпиндель - 4. Вращение от вала электродвигателя - 3 на шпиндель - 4 передается через фрикционную предохранительную муфту - 11. При превышении крутящего момента на валу электродвигателя происходит отключение муфты, что предотвращает его отказ. На раме - 2 установлен механизм нагружения контробразцов - 5. Салазки - 14 необходимы для соосного размещения шпинделя - 4 и механизма нагружения контрообразцов - 5, с целью уменьшения возможного биения шпинделя. Помимо этого, устройство содержит динамометр - 6 регистрирующий момент трения, выполненный в виде трансформаторного магнитоупругого датчика силы. Динамометр - 6 по средствам резьбовых соединений жестко связан с рамой - 1 устройства. На раме - 1 установлена съемная камера - 7, позволяющая проводить испытания материалов в присутствии различных рабочих сред (например, в присутствии смазочных материалов, абразива и т.д.). Для контроля процессов трения и регулирования температурных режимов рабочих сред (в частности, смазочных материалов) в съемной камере - 7 расположены: нагреватель - 8, датчик температуры рабочей среды - 9, детектор частиц износа - 10. Нагреватель - 8 в конструкции устройства предусмотрен для испытания смазочных материалов при повышенных температурах. Датчик температуры рабочей среды - 9 предназначен для контроля и поддержания теплового режима рабочей среды (смазочного материала), а также передачи данных на устройство терморегулирования, связанного с нагревателем - 8. Помимо этого, датчик температуры - 9 может отдельно использоваться в устройстве для отображения текущей температуры рабочей среды (смазочного материала) без применения внешнего нагрева. Детектор частиц износа - 10 в конструкции предлагаемого устройства предназначен для контроля процесса изнашивания материалов путем оценки концентрации и размеров частиц износа в рабочих средах (смазочных материалов). Дополнительно устройство оснащено датчиком - 12, предназначенным для передачи на регистрирующий прибор информации о частоте вращения шпинделя - 4 и пути трения. Регистрирующий прибор может быть настроен таким образом, что при наработке заданного количества циклов или пути трения электродвигатель устройства для определения трибологических характеристик материалов может автоматически отключаться.The device consists of a frame - 1, on which are located a slide - 14 with a frame - 13 placed on them, on which an electric motor - 3 and a spindle - 4 are mounted. Rotation from the motor shaft - 3 to the spindle - 4 is transmitted through a friction clutch - 11. If the torque is exceeded on the motor shaft, the clutch is disconnected, which prevents its failure. On the frame - 2 there is a mechanism for loading the contra-samples - 5. The slide - 14 is necessary for coaxial placement of the spindle - 4 and the mechanism for loading the control samples - 5, in order to reduce the possible spindle beating. In addition, the device contains a dynamometer - 6 recording friction torque, made in the form of a transformer magnetoelastic force sensor. The dynamometer - 6 by means of threaded connections is rigidly connected to the frame - 1 device. On the frame - 1 there is a removable camera - 7, which allows to test materials in the presence of various working media (for example, in the presence of lubricants, abrasive, etc.). To control the processes of friction and temperature control of working environments (in particular, lubricants) in a removable chamber - 7 are located: heater - 8, temperature sensor of working medium - 9, wear particles detector - 10. Heater - 8 is designed for testing in the device lubricants at elevated temperatures. The temperature sensor of the working medium - 9 is designed to monitor and maintain the thermal conditions of the working environment (lubricant), as well as transfer data to a thermal control device associated with the heater - 8. In addition, the temperature sensor - 9 can be used separately in the device to display the current temperature working environment (lubricant) without the use of external heating. The detector of wear particles - 10 in the design of the proposed device is designed to monitor the process of wear of materials by assessing the concentration and size of wear particles in working media (lubricants). Additionally, the device is equipped with a sensor - 12, designed to transmit information on the spindle rotation frequency - 4 and the friction path to the registering device. The recording device can be configured in such a way that when a specified number of cycles or friction path is generated, the motor of the device for determining the tribological characteristics of materials can be automatically turned off.
Механизм нагружения контробразцов (фиг. 2) устанавливается на раму - 2 и состоит из корпуса опоры - 15, корпуса подшипников - 16, и измерительной оси - 17, установленной в корпусе подшипников - 16 в конических подшипниках качения - 18. В полости измерительной оси - 17 размещен шток нагружения - 19 в шариковых линейных подшипниках - 20, обеспечивающих плавное линейное перемещение штока нагружения - 19. Шток нагружения - 19 представляет собой цилиндрический полый стержень, снабженный конусом. Конус необходим для перемещения шариков - 21, на которых находятся траверсы - 22. Передача движения от траверсы - 22 к неподвижному образцу трения - 23, расположенному на измерительной оси - 17, реализуется посредствам шарика - 24. Удержание траверсы - 22 в измерительной оси - 17 осуществляется пружиной - 25 и шариком - 26. Жесткость пружины регулируется винтом - 27. Момент трения, формируемый на измерительной оси - 17, передается через рычаг - 28 на динамометр - 6, сигнал с которого поступает и передается для последующей обработки в ПЭВМ.The loading mechanism of the contramounts (Fig. 2) is mounted on the frame - 2 and consists of a support housing - 15, a bearing housing - 16, and a measuring axis - 17 installed in a bearing housing - 16 in conical rolling bearings - 18. In the cavity of the measuring axis - 17 is placed the loading rod - 19 in linear ball bearings - 20, ensuring smooth linear movement of the loading rod - 19. The loading rod - 19 is a cylindrical hollow rod, equipped with a cone. The cone is required to move the balls - 21, on which there are traverses - 22. Movement transfer from the traverse - 22 to a fixed friction sample - 23, located on the measuring axis - 17, is realized by means of a ball - 24. The holding of the traverse - 22 in the measuring axis - 17 carried by a spring - 25 and a ball - 26. The spring stiffness is regulated by a screw - 27. The friction moment formed on the measuring axis - 17, is transmitted through a lever - 28 to a dynamometer - 6, the signal from which is sent and transmitted for further processing in a PC.
Рычаг - 28 связан с измерительной осью посредством резьбового соединения - 29, а с динамометром - 6 через шарик - 30. Для балансировки рычага - 28 с целью уменьшения влияния паразитного веса на динамометр - 6 на рычаге - 28 размещены противовес - 31. Нагрузка на образцы трения создается эталонными грузами - 32, размещенными на штоке - 33. Шток - 33 посредствам шарнирного соединения связан с рычагом вилки - 34. Далее нагрузка через вилку - 35, шайбу - 36 и подшипник - 37 передается на шток нагружения - 19.Lever - 28 is connected to the measuring axis by means of a threaded connection - 29, and with a dynamometer - 6 through a ball - 30. To balance the lever - 28 in order to reduce the influence of the parasitic weight on the dynamometer - 6, a counterweight is placed on the lever - 28. friction is created by reference weights - 32, placed on the rod - 33. The rod - 33 is connected to the fork lever - 34 by means of a swivel joint. Then the load is through the fork - 35, the washer - 36 and the bearing - 37 is transferred to the loading rod - 19.
Шпиндель (фиг. 3) состоит из рамы - 13, на которой размещены электродвигатель - 3 связанный со шпинделем фрикционной предохранительной муфтой - 11, корпуса - 38 с установленными в нем двумя коническими подшипниками качения - 40, служащими опорами для диска - 39, в котором изготовлена внутренняя полость, предназначенная для установки в нее контробразца - 41. Установка контробразца в полость осуществляется посредствам переходной посадки, с последующим его фиксированием с помощью резьбового соединения - 42.The spindle (Fig. 3) consists of a frame - 13, on which an electric motor - 3 is connected with a spindle by a friction safety clutch - 11, a housing - 38 with two tapered roller bearings installed in it - 40, which serve as disk supports - 39, in which an internal cavity was manufactured, intended for installation of a counter-sample into it - 41. The installation of the counter-sample into the cavity is carried out by means of a transitional landing, followed by its fixation with the help of a threaded connection - 42.
Применение предлагаемого устройства для определения трибологических характеристик материалов позволяет получать достоверные результаты испытаний за счет уменьшения динамической составляющей нагрузки пары трения, вызываемой неизбежным при практических испытаниях биением цилиндрической поверхности диска, которая (динамическая составляющая) пропорциональна не только величине биения, но и массе и жесткости системы нагружения; усилие нагружения пары трения за счет разработанной конструкции устройства с четырьмя контртелами оказывает незначительное влияние на подшипники вала привода диска.The use of the proposed device for determining the tribological characteristics of materials allows obtaining reliable test results by reducing the dynamic component of the friction pair load, which is inevitable in practical tests with a beating of a cylindrical disk surface, which (dynamic component) is proportional not only to the beat value, but also to the mass and rigidity of the loading system ; The loading force of the friction pair due to the developed design of the device with four counterbodies has a negligible effect on the disk drive shaft bearings.
В результате патентного поиска не выявлено технических решений, идентичных заявляемому, что соответствует критерию «новизна».As a result of the patent search, no technical solutions were found that were identical to the claimed one, which meets the “novelty” criterion.
Предлагаемое устройство может применяться в трибометрии для определения трибологических характеристик материалов, что соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed device can be used in tribometry to determine the tribological characteristics of materials, which meets the criterion of "industrial applicability".
Новая совокупность признаков, а именно: наличие рычажных систем нагружения и измерения момент трения, шпинделя и механизма нагружения, образующих замкнутый силовой контур и взаимодействующей с измерительным устройством, позволяет повысить достоверность оценки трибологических характеристик материалов, что подтверждает причинно-следственную связь новой совокупности признаков и достигнутого результата, которые не были известны из уровня техники до создания данного технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».A new set of features, namely: the presence of lever loading systems and measurements of friction torque, spindle and loading mechanism, forming a closed power circuit and interacting with the measuring device, improves the accuracy of the evaluation of the tribological characteristics of materials, which confirms the causal relationship of the new set of features and the achieved results that were not known from the prior art prior to the creation of this technical solution, which allows to conclude that the technical decision of the “inventive step” criterion.
Источники информацииInformation sources
1. Комбалов B.C. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов: справочник / под ред. К.В. Фролов, Е.А. Марченко. - М.: Машиностроение, 2008. - 384 с.1. Kombalov B.C. Methods and means of testing for friction and wear of structural and lubricants: a Handbook / ed. K.V. Frolov, E.A. Marchenko. - M .: Mashinostroenie, 2008. - 384 p.
2. Куксенова Л.И. Методы испытания на трение и износ: Справ. изд. / Л.И. Куксенова, В.Г. Лаптева, А.Г. Колмаков, Л.М. Рыбакова - М: «Интермет Инжиниринг», 2001. - 152 с.2. Kuksenova L.I. Methods of testing for friction and wear: Right. ed. / L.I. Kuksenova, V.G. Lapteva, A.G. Kolmakov, L.M. Rybakova - M: Intermet Engineering, 2001. - 152 p.
3. Карасик И.И. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах стран мира / под ре. В.Я. Кершенбаума. Центр «Наука и техника», 1993. - 327 с.3. Karasik I.I. Methods of tribological tests in the national standards of the world / under re. V.Ya. Kershenbaum. Center "Science and Technology", 1993. - 327 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117057U RU188751U1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117057U RU188751U1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU188751U1 true RU188751U1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66315093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117057U RU188751U1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU188751U1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111189637A (en) * | 2020-03-06 | 2020-05-22 | 清华大学天津高端装备研究院 | Shaft bearing flow friction testing device and method |
| RU2726255C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Laboratory test bench for contact fatigue testing of friction pairs of "cylinder-cylinder" type |
| CN113504176A (en) * | 2021-09-08 | 2021-10-15 | 江苏摩信工业***有限公司 | Tester for controlling thread friction coefficient |
| CN114965254A (en) * | 2022-05-11 | 2022-08-30 | 合肥工业大学 | Rotary tribology tester and test method for simulating low-temperature fluid lubrication condition |
| CN115855796A (en) * | 2022-12-01 | 2023-03-28 | 合肥工业大学 | Vacuum low-temperature rotary tribology tester and testing method thereof |
| CN116399745A (en) * | 2023-06-05 | 2023-07-07 | 江苏诚隆冶金科技有限公司 | Wear-resisting test equipment for revolving body steel product |
| RU2808556C1 (en) * | 2023-04-19 | 2023-11-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института" | Device for determining antiscuffing and antifriction properties of lubricants |
| CN117929185A (en) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 浙江大学 | Miniature frictional wear tester and method for frictional interface in-situ spectrum characterization |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2944417A (en) * | 1957-04-04 | 1960-07-12 | Bernard C Stupp | Apparatus for making friction tests |
| SU530232A1 (en) * | 1974-03-11 | 1976-09-30 | Московский Институт Химического Машиностроения | Tribometer |
| SU1068769A1 (en) * | 1981-03-19 | 1984-01-23 | Азербайджанский Политехнический Институт Им.Чингиза Ильдрыма | Device for material friction and wear testing |
| RU94343U1 (en) * | 2009-09-23 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" | FRICTION MACHINE |
-
2018
- 2018-05-07 RU RU2018117057U patent/RU188751U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2944417A (en) * | 1957-04-04 | 1960-07-12 | Bernard C Stupp | Apparatus for making friction tests |
| SU530232A1 (en) * | 1974-03-11 | 1976-09-30 | Московский Институт Химического Машиностроения | Tribometer |
| SU1068769A1 (en) * | 1981-03-19 | 1984-01-23 | Азербайджанский Политехнический Институт Им.Чингиза Ильдрыма | Device for material friction and wear testing |
| RU94343U1 (en) * | 2009-09-23 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" | FRICTION MACHINE |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726255C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Laboratory test bench for contact fatigue testing of friction pairs of "cylinder-cylinder" type |
| CN111189637A (en) * | 2020-03-06 | 2020-05-22 | 清华大学天津高端装备研究院 | Shaft bearing flow friction testing device and method |
| CN113504176A (en) * | 2021-09-08 | 2021-10-15 | 江苏摩信工业***有限公司 | Tester for controlling thread friction coefficient |
| CN113504176B (en) * | 2021-09-08 | 2021-12-14 | 江苏摩信工业***有限公司 | Tester for controlling thread friction coefficient |
| CN114965254A (en) * | 2022-05-11 | 2022-08-30 | 合肥工业大学 | Rotary tribology tester and test method for simulating low-temperature fluid lubrication condition |
| CN114965254B (en) * | 2022-05-11 | 2024-04-30 | 合肥工业大学 | Rotary tribology tester and test method for simulating low-temperature fluid lubrication working condition |
| CN115855796A (en) * | 2022-12-01 | 2023-03-28 | 合肥工业大学 | Vacuum low-temperature rotary tribology tester and testing method thereof |
| RU2808556C1 (en) * | 2023-04-19 | 2023-11-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института" | Device for determining antiscuffing and antifriction properties of lubricants |
| CN116399745A (en) * | 2023-06-05 | 2023-07-07 | 江苏诚隆冶金科技有限公司 | Wear-resisting test equipment for revolving body steel product |
| CN116399745B (en) * | 2023-06-05 | 2023-09-01 | 江苏诚隆冶金科技有限公司 | Wear-resisting test equipment for revolving body steel product |
| CN117929185A (en) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 浙江大学 | Miniature frictional wear tester and method for frictional interface in-situ spectrum characterization |
| CN117929185B (en) * | 2024-03-22 | 2024-06-11 | 浙江大学 | Miniature frictional wear tester and method for frictional interface in-situ spectrum characterization |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU188751U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINATION OF TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS | |
| US5795990A (en) | Method and apparatus for measuring friction and wear characteristics of materials | |
| CN107402098B (en) | Lubricating film friction and wear process measuring device under different slip-to-roll ratios | |
| RU192398U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| US10281388B2 (en) | Tester to estimate co-efficient of friction and determine properties of a sample lubricant | |
| US20030101793A1 (en) | Machine for testing wear, wear-preventative and friction properties of lubricants and other materials | |
| CN101709953B (en) | Lubricant film thickness measuring instrument | |
| RU200036U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| RU94343U1 (en) | FRICTION MACHINE | |
| CN109540782A (en) | Pin disc type friction and wear testing machine | |
| JP2015175779A (en) | friction tester and friction testing method | |
| RU166759U1 (en) | MACHINE FOR TESTING SAMPLES FOR FRICTION-MECHANICAL FATIGUE | |
| RU2381481C1 (en) | Machine for testing of materials for friction and wear | |
| JP3369430B2 (en) | Friction and wear testing machine | |
| RU204892U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| RU205570U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| RU205033U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| RU198804U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| RU203203U1 (en) | Device for determining the coefficient of friction of lubricants | |
| KR0122865B1 (en) | Friction and wear testing machine for use in vacuum and specific ambient atmosphere | |
| RU2743496C1 (en) | Machine for materials fatigue-frictional properties determination | |
| KR100272919B1 (en) | Friction tester | |
| US6886392B1 (en) | Single ball bearing lubricant and material evaluator | |
| RU2461811C1 (en) | Device to define friction factor of materials | |
| SU1386859A1 (en) | Arrangement for measuring friction force torque in bearings |