Патент на изобретение №2349901

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для определения коэффициента трения. Техническим результатом является приближение условий определения коэффициента трения к эксплуатационным. Установка для определения коэффициента трения содержит жестко связанный с ползуном корпус, в подшипниках которого установлена оправка. С одной стороны оправка снабжена индентором, а с другой опирается на силоизмерительное устройство, состоящее из винта и динамометра в корпусе. Индентор опирается в каретке на плоский образец. Ползун выполнен с возможностью горизонтального перемещения. Каретка связана с плоской пружиной. Установка снабжена источником тока, образующим замкнутую электрическую цепь через индентор с оправкой, силоизмерительное устройство и плоский образец. Плоский образец токоизолирован прокладкой и опирается на вибратор. Установка также снабжена обмоткой возбуждения с магнитопроводом, образующим замкнутую магнитную цепь через корпус, оправку с индентором и плоский образец. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для определения коэффициента трения.

Известно устройство для измерения силы трения [5], содержащее установленный на упругом шарнире 1 держатель 2 образца 3. Упругий шарнир выполнен в виде упругой перемычки и соединен с корпусом 4, на котором закреплен датчик 5 перемещения держателя образца при его повороте на шарнире.

При приближении корпуса устройства к контробразцу 6 шарнир 1 сжимается, создавая силу нормального давления в контакте, которая контролируется датчиком 5. Контробразец 6 приводится в движение с некоторой скоростью. Устройство снабжено механизмом 7 перемещения и фиксирования корпуса в вертикальном направлении.

Недостатком этого устройства является отсутствие механизма горизонтального перемещения образца и датчика этого перемещения.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является установка для оценки противозадирочных свойств материалов [3].

В этой установке перемещение индентора 5 по плоскому образцу 6 осуществляется от гайки 8, соединенной с ползуном 9, перемещение передается от электродвигателя через систему механических передач. Индентор 5 закрепляется в оправке 4, свободно перемещающейся в вертикальном направлении по направляющим, установленным в корпусе 1 и жестко связанным с ползуном 9. Испытуемый плоский образец 6 устанавливается под наименьшим углом к направлению движения индентора 5 в державке каретки 7, которая свободно перемещается в шаровых направляющих. Нормальная нагрузка измеряется динамометром 2, установленным между оправкой 4 и винтом 3. Измерение силы сопротивления перемещению индентора 5 осуществляется плоской пружиной 10.

Недостатком данного устройства является невозможность определения влияния электрического тока, магнитного поля и вибрации в месте контакта индентора и плоского образца на величину коэффициента трения.

Целью изобретения является приближение условий определения коэффициента трения к эксплуатационным.

Указанная цель достигается тем, что ползун жестко связан с корпусом, в подшипниках которого установлена оправка, с одной стороны снабженная закрепленным индентором, а с другой стороны опирающаяся на силоизмерительное устройство в корпусе. При этом индентор опирается на закрепленный в каретке с возможностью горизонтального перемещения плоский образец. Каретка связана с плоской пружиной, а ползун выполнен с возможностью горизонтального перемещения.

Установка снабжена источником тока, образующим замкнутую электрическую цепь через индентор с оправкой, силоизмерительное устройство и опорную пластину. При этом опорная пластина токоизолирована и опирается на вибратор. Установка дополнительно снабжена обмоткой возбуждения с магнитопроводом, образующим замкнутую магнитную цепь через корпус, оправку с индентором и образец.

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Установка для определения коэффициента трения содержит жестко связанный с ползуном 1 корпусом 2, в подшипниках 3 которого установлена оправка 4. С одной стороны оправка 4 снабжена закрепленным индентором 5, а с другой опирается на силоизмерительное устройство, состоящее из винта 6 и динамометра 7 в корпусе 2. Индентор 5 опирается в каретке 8 с возможностью горизонтального перемещения на плоский образец 9. Ползун 1 выполнен с возможностью горизонтального перемещения. Каретка 8 связана с плоской пружиной 10.

Установка снабжена источником тока 11, образующим замкнутую электрическую цепь через индентор 5 с оправкой 4, силоизмерительное устройство и плоский образец 9.

Плоский образец 9 токоизолирован прокладкой 12 и опирается на вибратор 13. Установка также снабжена обмоткой возбуждения 14 с магнитопроводом 15, образующим замкнутую магнитную цепь через корпус 2, оправку 4 с индентором 5 и плоский образец 9.

Установка работает следующим образом.

При перемещении индентора 5 по плоскому образцу 9 происходит его постепенное самонагружение и внедрение в образец. В месте касания индентора 5 и плоского образца 9 возникает сила сопротивления его перемещению. Величины и характер изменения нагрузки и силы сопротивления перемещению индентора измеряют и фиксируют динамометром 7 и плоской пружиной 10. Полученные значения сил позволяют определить коэффициент трения. Известно [4], что при подаче электрического тока в сопряжение пары трения коэффициент трения изменяется. Изменение величины тока, подаваемого от источника тока 11, в замкнутую цепь – винт 6, динамометр 7, оправка 4 с индентором 5 и плоский образец 9 – позволяет определить влияние этого фактора на коэффициент трения пары трения.

Известно [1], что магнитное поле оказывает влияние на процесс трения контактируемых поверхностей деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов. Изменение величины магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения 14 с магнитопроводом 15, образующим замкнутую магнитную цепь через корпус 2, оправку 4 с индентором 5 и плоский образец 9, позволяет определить влияние магнитного поля на коэффициент трения контактируемых поверхностей.

Известно [2], что вибрация неоднозначно влияет на коэффициент трения трущихся поверхностей. Для выявления этого фактора плоский образец 9 через прокладку 12 опирается на вибратор 13. Последний создает механические колебания трущихся поверхностей индентора 5 и плоского образца 9, что имитирует колебания трущейся пары в реальных узлах трения.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в приближении условий определения коэффициента трения к эксплуатационным, учитывающим действие тока, магнитного поля и механических колебаний, действующих в контакте пары трения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. – М.: Машиностроение, 1981. – 244 с., С.81.

2. Известия высших учебных заведений. Физика. 1968, №6. В.М.Андриевский «Измерение сил трения при вибрации». С.7-10.

3. Крагельский В.И., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ, М., Машиностроение, 1977, с.526, С.447-448.

4. Проблемы трения и изнашивания, вып.7, «Технiка» Киев, 1975. – 157 с. Коробов Ю.М., Прейс Г.А. Электропластический эффект при трении и резании металлов, С.3-6.

5. Трение и износ, 1993, Том 14, №5, С.903-906. Ковалевский В.В., Космогрыз С.Г., Збитнев Е.А. О повышении точности измерения силы трения.

Формула изобретения

1. Установка для определения коэффициента трения, содержащая жестко связанный с ползуном корпус, в подшипниках которых установлена оправка, с одной стороны снабженная закрепленным индентором, а с другой стороны опирающаяся на силоизмерительное устройство в корпусе, при этом индентор опирается на закрепленный в каретке с возможностью горизонтального перемещения плоский образец, каретка связана с плоской пружиной, а ползун выполнен с возможностью горизонтального перемещения, отличающаяся тем, что установка снабжена источником тока, образующим замкнутую электрическую цепь через индентор с оправкой, силоизмерительное устройство и плоский образец, причем плоский образец токоизолирован и опирается на вибратор.

2. Установка для определения коэффициента трения по п.1, отличающаяся тем, что снабжена обмоткой возбуждения с магнитопроводом, образующим замкнутую магнитную цепь через корпус, оправку с индентором и плоский образец.

РИСУНКИ