МОДУЛЬ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС

Область, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области испытаний и может использоваться как дополнительное оборудование для испытаний антифрикционных полимерных композиционных материалов на трение и износ при низких климатических температурах.
Уровень техники
Известны установки для испытания материалов на трение и износ СМЦ-2 и 2070 СМТ-1 (машины трения) (1. Технические описание и инструкции по эксплуатации машины испытательной модели СМЦ-2, 2. Технические описание и инструкции по эксплуатации машины для испытания материалов на трение и износ 2070 СМТ-1, 3).
Недостатком указанных установок является испытание только одной пары трения по схеме «вал-втулка» при температуре окружающей среды от 10°C до 35°C.
Раскрытие полезной модели
Задачей данной полезной модели является одновременное испытание четырех образцов в натурных условиях, в том числе при низких климатических температурах.
Техническим результатом является сокращение времени испытания и повышение достоверности получаемых результатов.
Ограничительные: машина для испытания материалов на трение и износ СМЦ-2 или СМТ-1 по схеме «вал-втулка».
Отличительные: на полом валу одновременно испытываются четыре втулки, причем полый вал вращается на испытуемых втулках, из которых две крайние неподвижные, а две средние втулки имеют возможность перемещения перпендикулярно по отношению к валу, и через которые с помощью рычагов передается нагрузка.
Технический результат достигается за счет одновременного испытания четырех втулок изготовленных из одного и того же материала за один и тот же период времени при одних и тех же климатических условиях.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема установки для испытания материалов на трение и износ. На фиг. 2 приведена стойка для подвижной обоймы.
Осуществление полезной модели
Модуль представляет собой полый вал 1 (фиг. 1), соединенный с валом серийной машины для испытания материалов на трение и износ через карданный вал. Испытуемые втулки 2 из одного и того же материала закрепляются на четырех обоймах, расположенных на одинаковом расстоянии а друг от друга из которых две крайние 3 закреплены неподвижно на станине 4, а две средние обоймы 5 имеют возможность перемещения в перпендикулярном направлении по отношению к станине 4. Исключение перекоса средних двух втулок по мере изнашивания и возможность перемещения в перпендикулярном направлении по отношению к станине обеспечиваются металлическими шариками 6 (фиг. 2), находящимися в направляющих пазах каждой средней обоймы 5 и стойки 7, закрепленной неподвижно к станине 4. Между шариками 6 находятся фторопластовые цилиндрические вставки 8. Нагрузка, на испытуемые втулки, передается через штыри 9 посредством рычагов 10, на каждую из которых подвешиваются гири 11 с одинаковым весом. Так как стоек 7 для подвижных втулок две, то для придания устойчивости станине 4 каждый из рычагов 10, закрепленных шарнирно к стойке 7, направлены в противоположные стороны по отношению к полому валу 1. При установке станины 4 максимально достигается, чтобы оси вала машины для испытания материалов на трение и износ и полого вала 1, расположенного в испытуемых втулках, составляли одну прямую. После установки испытуемых втулок 2 в неподвижные обоймы 3 и подвижные обоймы 5 через них вдевается полый вал 1, который соединяется через муфту с карданным валом, например, от мотоциклов «Урал» или «Днепр», который соединен с валом нижнего образца машины трения СМЦ-2 или с валом шпинделя машины трения 2070 СМТ-1 (на рисунках не показано). Рычаги 10 опускаются на штыри 9 подвижных обойм 5 и нагружаются гирями с равными весами. По истечении необходимого времени нагружения испытуемых втулок, производится пуск машины трения. При вращении полого вала износ в двух неподвижных крайних втулках происходит в нижней внутренней области, а в двух средних втулках - в верхней внутренней области. По мере изнашивания неподвижных крайних втулок полый вал сместится, сохраняя параллельность с первоначальным состоянием за счет карданной передачи и шлицевого соединения. Нагрузка на каждый образец составит одну четвертую суммы весов (масс) двух подвижных обойм 5, полого вала 1 и нагрузок, создаваемых рычагами 10 и гирь 11, т.к. все четыре испытуемые втулки находятся на одинаковом расстоянии а друг от друга. При расчете коэффициента трения испытуемых втулок, момент трения находится делением на четыре полученной величины момента трения, т.к. одновременно испытываются четыре втулки из одного и того же материала на одном вале и моменты трения всех четырех испытуемых втулок (образцов) слагаясь регистрируются датчиком момента трения серийной машины для испытания материалов на трение и износ. Причем, все возникающие колебания момента трения, например, при пусковых моментах и особенности изменения момента трения при изнашивании исследуемого материала будут усиливаться в четыре раза, что способствует выявлению колебаний момента трения, не замечаемых при трении одного образца. При натурных испытаниях, в том числе при низких температурах окружающего воздуха, основание со станиной с испытуемыми втулками выносится наружу помещения, а вал машины трения удлиняется с помощью дополнительного вала, который при выходе из теплого помещения (балка) опирается на дополнительный подшипник. Для исключения вклада момента трения подшипника на дополнительном валу на измеряемый момент трения испытуемых втулок записывается паразитный момент трения при вращении машины трения перед соединением карданного вала и полого вала.
При натурных испытаниях на открытом воздухе невозможно создать одинаковые условия по влажности, по температуре окружающего воздуха даже в течение одних и тех же суток. Поэтому при повторных испытаниях, необходимых для статистики, погрешности, вносимые изменением окружающей среды, неизбежны. Одновременное испытание четырех подшипников повышает достоверность получаемых данных. Так как полый вал вращается только на испытуемых втулках, его биение становится минимальной, а вклад вносимый трением собственных подшипников вала машины трения и подшипника дополнительного вала в случае натурных испытаний при низких температурах атмосферного воздуха предварительно определяется, то точность определения момента трения повышается. Для исследования трения и износа при заданной температуре вала полый вал можно охладить изнутри подачей жидкого азота, или нагреть изнутри подачей горячего воздуха.
Таким образом, при использовании модуля для испытания материалов на трение и износ сокращается время испытания за счет одновременного испытания четырех образцов и достигается получение более достоверных данных за счет проведения испытания четырех образцов при одинаковых условиях.