Патент на изобретение №2305826

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТЫ ЦАРАПАНИЯ АБРАЗИВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ПОВЕРХНОСТИ ИСПЫТУЕМОГО ОБРАЗЦА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области измерительных приборов для определения износа, а именно к устройствам для определения характеристик работы царапания. Устройство для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащее основание со стойкой, маятник, шарнирно закрепленный на стойке, измеритель угла отклонения маятника, узел настройки глубины царапания и электромагнитные фиксаторы маятника, подключенные к электропитанию, отличается тем, что измеритель угла отклонения маятника представляет собой датчик измерения угловых перемещений, установленный на оси маятника. Узел настройки глубины царапания выполнен в виде нагружающего столика, смонтированного на основании с возможностью его вертикального перемещения и поворота вокруг вертикальной оси, с закрепленным на нем трехкомпонентным динамометром, при этом датчик угловых перемещений и трехкомпонентный динамометр подключены к ЭВМ. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства при комплексной оценке эксплуатационных характеристик абразивного инструмента. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительных приборов для определения износа, а именно к устройствам для определения характеристик работы царапания.

Известно устройство для испытания единичных абразивных зерен на износ, содержащее основание, вал, закрепленный на валу диск, оправку с единичным зерном, закрепленную на диске, абразивный круг, охватывающий диск (см. а.с. СССР 917058, МПК³ G 01 N 3/56).

В процессе резания на единичное зерно такого устройства действует только две составляющие силы резания Р_у, P_z, в случае шлифования торцом абразивного круга с продольной подачей вдоль оси детали третья составляющая Р_х не регистрируется. При такой схеме испытаний высока трудоемкость определения работы, затрачиваемой в процессе резания и сил резания.

Известно устройство для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащее основание со стойкой, угломерную шкалу, качающийся маятник со стрелкой, узел настройки глубины царапания, выполненный в виде электрического нагревателя, обеспечивающий удлинение маятника и электромагнитные фиксаторы маятника (см. а.с. СССР 302652, МПК³ G 01 N 3/46).

Устройство позволяет определять только работу царапания, при этом в процессе резания на индентор такого устройства действует только две составляющие силы резания Р_у, P_z. Кроме того, выполнение узла настройки глубины царапания в виде электрического нагревателя значительно усложняет процесс настройки, так как необходимо учитывать влияние температуры окружающей среды.

Техническая задача – расширение функциональных возможностей устройства при комплексной оценке эксплуатационных характеристик абразивного инструмента, прочности и работоспособности формовочных смесей различных рецептур для его изготовления и упрощение конструкции с сохранением точности измерений.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащем основание со стойкой, измеритель угла отклонения маятника, качающийся маятник, узел настройки глубины царапания и электромагнитные тормозящий и пусковой фиксаторы маятника, измеритель угла отклонения маятника представляет собой датчик измерения угловых перемещений, узел настройки глубины царапания выполнен в виде нагружающего столика, закрепленного на основании с возможностью его вертикального перемещения посредством микрометрического винта и поворота вокруг вертикальной оси с размещенным на нем трехкомпонентным динамометром, при этом датчик угловых перемещений и трехкомпонентный динамометр подключены к ЭВМ.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 – схема нагружающего столика; на фиг.3, 4 – схемы положения датчиков.

Устройство содержит основание 1 с закрепленной на нем стойкой 2, узел настройки глубины царапания, выполненный в виде нагружающего столика 3 с закрепленным на нем трехкомпонентным динамометром 4, смонтированного с возможностью его вертикального перемещения посредством микрометрического винта 5 и поворота вокруг вертикальной оси, электромагнитные фиксаторы 6, 7 пусковой и тормозящий соответственно, маятник 8, шарнирно закрепленный на стойке 2, на нижнем конце которого закреплен индентор 9, груз 10, датчик угловых перемещений 11, установленный на оси маятника 8. Трехкомпонентный динамометр 4 выполнен в виде параллельно соединенных в электрическую схему тензометрических датчиков 12, закрепленный в верхней части нагружающего столика 3. В держателе трехкомпонентного динамометра 4 закреплен образец 13. Нагружающий столик 3 снабжен винтом-фиксатором 14 и лимбом 15. Динамометр 4 и датчик 11 подсоединены к ЭВМ.

Устройство работает следующим образом.

На маятнике 8 закрепляется расчетный груз 10, необходимый для данного эксперимента. На держателе трехкомпонентного динамометра 4 закрепляется образец 13. Нагружающий столик 3 поворачивается вокруг своей вертикальной оси на угол и фиксируется в этом положении. Для этого ослабляется винт-фиксатор 14, вручную поворачивается столик 3, при этом требуемый угол откладывается по лимбу 15, затем настроенное положение фиксируется винтом-фиксатором 14. Маятник 8 находится в свободном положении, занимая при этом строго вертикальное положение над нагружающим столиком 3. Данное положение маятника 8 определяется как вертикальное положение =0 и фиксируется в ЭВМ. Индентор 9 и образец 13 приводят в соприкосновение вертикальным перемещением микровинта 5 нагружающего столика 3 от руки оператора. Определяется «нулевая точка», от которой вращением микровинта 13 задается глубина резания. Электромагнитный фиксатор 6 подключается к электропитанию, при этом маятник 8 притягивается к фиксатору 6. Ослабляется закрепление фиксатора 6 к стойке 2. Маятнику 8 задается отклонение от вертикальной оси на расчетный угол ₁, соответствующий требуемой расчетной скорости царапания, данное положение контролируется ЭВМ по показаниям датчика угловых перемещений 11, при этом электромагнитный фиксатор 6 перемещается совместно с маятником 8. Фиксатор 6 останавливается и жестко фиксируется в требуемом положении к стойке 2. Вращением микровинта 5 столика 3 устанавливается требуемая для данного эксперимента глубина резания, положение фиксируется.

Фиксатор 6 обесточивается и маятник 8 в свободном падении царапает индентором 9 образец 13, при этом регистрируются скорости и ускорения индентора 9 до и после контакта с образцом 13 в режиме реального времени. Угол максимального отклонения маятника 8 после прохождения вертикального положения (₂), значение которого фиксируется датчиком угла поворота 11, при котором маятник имеет нулевую скорость, регистрируется ЭВМ – в этот момент электромагнитный фиксатор тормозящий 7 подключается к электропитанию и останавливает обратное движение маятника 8. Параллельно с этим процессом в момент взаимодействия индентора 9 с образцом 13 ЭВМ регистрирует полученные сигналы с датчиков трехкомпонентного динамометра 4 в виде составляющих сил резания Р_у, P_z, P_x.

ЭВМ по заданной программе исходя из начальных параметров эксперимента данных, полученных с датчиков в ходе эксперимента, и результатов изучения параметров царапины, полученной на образце по окончании эксперимента, производит расчеты и выдает результаты в виде отчета, в котором содержатся таблицы и графики, позволяющие оценить эксплуатационные характеристики изучаемых образцов абразивного инструмента, прочность и работоспособность формовочных смесей различных рецептур для его изготовления.

Такое выполнение устройства, а именно измерителя угла отклонения маятника в виде датчика измерения угловых перемещений и узла настройки глубины царапания, выполненного в виде нагружающего столика, закрепленного на основании с возможностью его вертикального перемещения и поворота вокруг вертикальной оси с размещенным на нем трехкомпонентным динамометром и подключение датчика угловых перемещений и трехкомпонентного динамометра к ЭВМ, позволяет увеличить количество регистрируемой информации, получаемой в процессе проведения эксперимента, и тем самым повысить точность измерений. Выполнение электромагнитного фиксатора тормозящего в виде ряда последовательно размещенных электромагнитов, включаемых одновременно, позволяет гарантированно улавливать маятник в момент его возвращения при любом угле ₂ и соответственно улучшить качество эксперимента.

Формула изобретения

Устройство для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащее основание со стойкой, маятник, шарнирно закрепленный на стойке, измеритель угла отклонения маятника, узел настройки глубины царапания и электромагнитные фиксаторы маятника, подключенные к электропитанию, отличающееся тем, что измеритель угла отклонения маятника представляет собой датчик измерения угловых перемещений, установленный на оси маятника, а узел настройки глубины царапания выполнен в виде нагружающего столика, смонтированного на основании с возможностью его вертикального перемещения и поворота вокруг вертикальной оси с закрепленным на нем трехкомпонентным динамометром, при этом датчик угловых перемещений и трехкомпонентный динамометр подключены к ЭВМ.

РИСУНКИ