ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ТРИБОМЕТР ТЕРМОСТАТИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к испытательной технике для трибологических исследований.
Известен прибор «поляризационный трибометр», содержащий двигатель, предметный столик, двигающийся в горизонтальном направлении, рабочий ползунок и поляризационный микроскоп. Прибор предназначен для исследования надмолекулярной структуры смазочного слоя непосредственно в работающем смазочном слое (Левченко В.А. Нанотрибология // Современная трибология: итоги и перспективы. Под ред. К.В. Фролова. М.: Изд-во ЛКИ, 2008, 480 с. С. 321-326). В приборе тонкий слой смазочного материала помещается между стеклами. Верхнее стекло установлено с возможностью возвратно-поступательного движения относительно нижнего, при этом динамометр измеряет сдвиговую силу. В процессе движения через поляризационный микроскоп, в поле зрения которого находится смазочный слой, имеется возможность наблюдать за мезогенной структурой образца и делать фотографическую микросъемку.
Указанный поляризационный трибометр имеет следующие недостатки, не позволяющие получать адекватную информацию о взаимосвязи структуры смазочного слоя и режима трения:
он не контролирует толщину смазочного слоя;
возвратно-поступательно движение в паре трения создает скорость скольжения в паре трения переменной, поэтому, возникающие при трении надмолекулярные структуры, будут нестабильными.
За прототип принят поляризационный трибометр для исследования оптических и трибологических характеристик смазочных материалов, состоящий из двигателя и плоскопараллельных оптических окон, микрометрического устройства для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами, что обеспечивает равномерную или изменяющуюся по заданному закону скорость скольжения в зоне измерения. Также трибометр снабжен системой из лазера и поляризатора, обеспечивающей формирование оптического сигнала, количественно отражающего степень надмолекулярной самоорганизации смазочного слоя непосредственно в процессе трения [пат. 2569038 Российская федерация, МПК G01N 19/02, G01D 5/32. Поляризационный трибометр / Годлевский В.А. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Ивановская пожарно-спасательная академия государственной противопожарной службы министерства российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (ФГБОУ ВО Ивановская академия ГПС МЧС России). - N 2014113720/28; заявл. 08.04.2014; опубл. 20.11.2015, Бюл. N 32-5 с. - 5 с.: 2 ил.].
Данный поляризационный трибометр предназначен для исследования изменения структуры смазочного слоя под действием изменения его толщины и скорости скольжения. В то же время известно, что некоторые мезогены обладают термотропными свойствами, то есть их мезоморфизм определяется температурой. Невозможность поддержания заданной температуры в зоне нахождения исследуемой смазки является недостатком прототипа.
Техническим результатом полезной модели является расширение диапазона применения прибора в области анализа свойств мезогенных соединений, входящих в смазочный материал.
На чертеже представлена схема заявляемого прибора.
Указанный технический результат достигается тем, что в поляризационном трибометре, содержащем размещенные в корпусе плоскопараллельные оптические окна, средство для регулирования зазора между ними, лазер, диафрагму, анализатор, фотоприемник и двигатель, согласно полученной модели по центру в нижней части корпуса размещен нагревательный элемент резистивного типа, связанный со средством задания и автоматического поддержания температуры в зоне скольжения, рядом на одном уровне установлен датчик температуры, так же соединенный со средством задания и автоматического поддержания температуры, а лазер и светоприемник с анализатором расположены на расстоянии, исключающим воздействие температуры корпуса трибометра, при этом лазер размещен в верхней части трибометра на держателе, через систему зеркал, установленных с образованием прямоугольника в его вершинах под углом π/4, связан с анализатором и фотоприемником, размещенными в нижней части трибометра, а диафрагма установлена в корпусе над плоскопараллельными окнами в зоне расположения исследуемого объекта, при этом оптическая ось диафрагмы сонаправлена с преломленным лучом лазера.
Технический результат заявляемой полезной модели достигается за счет учета термотропных свойств испытуемых образцов, то есть их мезоморфизма путем поддержания заданной температуры в зоне нахождения исследуемого образца.
Описание полезной модели
В корпусе 1 установлены плоскопараллельные оптические окна 2 и 3. Верхнее оптическое окно 3 через вал 4 связано с двигателем 5. Под нижним оптическим окном 2 установлен нагревательный элемент 6 таким образом, чтобы его проводники не пересекали оптическую ось диафрагмы 7. Нагревательный элемент 6 связан со средством задания и автоматического поддержания температуры 8. Рядом на одном уровне установлен датчик температуры 9, так же связанный со средством для задания и автоматического поддержания температуры 8. Лазер 10, закреплен на держателе 11 и через систему зеркал 12, установленных с образованием прямоугольника в его вершинах под углом π/4, связан с анализатором 13, и фотоприемником 14. Микрометрическое средство 15 служит для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами.
Предлагаемый поляризационный трибометр термостатированный работает следующим образом.
Исследуемый образец помещают между плоскопараллельными оптическими окнами 2 и 3. С помощью микрометрического средства 15 устанавливают заданный зазор между окнами 2 и 3. С помощью средства 8 задания и автоматического поддержания температуры в зоне скольжения устанавливают заданную температуру в соответствии с термотронными свойствами исследуемого образца. Двигатель 5 вращает вал 4 с закрепленным на нем плоскопараллельным оптическим окном 3 с постоянной угловой скоростью вращения в диапазоне от 20 до 100 об/мин. За счет трибологических свойств образна, расположенного между двумя плоскопараллельными оптическими окнами 2 и 3, появляется момент трения, пропорциональный напряжению, необходимому для поддержания постоянной скорости вращения вала 4, и регистрируемый на панели приборов в относительных единицах. В то же время лазер 10 генерирует луч, передаваемый через систему зеркал 12 на диафрагму 7 и, проходя через плоскопараллельные оптические окна 2 и 3, с исследуемым образцом, попадает в анализатор 13 и на фотоприемник 14. Результатом регистрации оптических свойств является наличие фототока в фотоприемнике, который также отображается в относительных единицах.