СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПАР ТРЕНИЯ ВАЛ-ВТУЛКА
BENCH TO TESTS SHAFT-BUSH FRICTION PAIR

Изобретение относится к машиностроению, к испытаниям и стендам испытательным, в частности, может быть использовано для испытания на износ пар трения вал-втулка, которые вращаются на определенный угол и воспринимают радиальную нагрузку.
Известен стенд испытательный для испытания машин и деталей машин [Патент №48062, Опубл. 19.09.2005, кл. G01M 1/04, G01M 13/00], содержащий нагружающее устройство, электродвигатель, редуктор, силоизмеритель, блок управления, захваты, в качестве которых применяется кулисный механизм.
Стенд обладает следующими недостатками:
- известный стенд испытательный применяется для испытания на износ резьбовой поверхности двух деталей и не позволяет проводить испытания на износ пар трения типа «вал-втулка»;
- стенд не позволяет задавать радиальную нагрузку на пары трения;
- без внесения изменений в конструкцию стенда невозможно изменять угол поворота испытуемых образцов;
- стенд не позволяет имитировать различные условия работы сопряжений т.е. не позволяет осуществить подвод смазки к зоне трения;
Цель изобретения - одновременно испытать на износ сопряженные поверхности типа «вал-втулка», задать радиальную нагрузку на пары трения, изменять угол поворота образцов без внесения изменений в конструкцию стенда, осуществить подвод смазки к трущимся поверхностям для имитации различных условий работы сопряжения.
Указанная цель достигается за счет того, что испытуемая деталь устанавливается на оси стенда и крепится с помощью хомута кулисного механизма. Радиальная нагрузка образцам задается с помощью оттарированной пружины, установленной на кулисных механизмах.
Электродвигатель передает вращение через маховик на кривошип, который передает движение на ползун, а с ползуна на кулисный механизм. На маховике имеются установочные отверстия, радиально удаленные от центра маховика, для установки кривошипа. Угол поворота кулисного механизма изменяется путем установки кривошипа в установочные отверстия маховика ближе или дальше от центра.
Стенд позволяет испытывать образцы, которые работают без смазки и в условиях смазки, для этого на раме стенда установлены бачки, содержащие смазочный материал, который подается по масляному каналу в середину оси. Далее масло в зону трения подается по отверстиям, расположенным радиально в оси, на которой закреплен испытуемый образец.
На фиг.1 представлен общий вид стенда для испытания пар трения вал-втулка, на фиг.2 - кулисный механизм, на фиг.3 - ползун.
Стенд для испытания пар трения вал-втулка содержит электродвигатель 1, кулисные механизмы 2, 3, раму 4, маховик 5, направляющие 6, 7, кронштейны 8, 9, валы 10, 11, бачки 12, 13, трубки 14, 15, счетчик числа оборотов 16.
Кулисный механизм (фиг.2) содержит две пары рычагов 17, 18 и 19, 20, кронштейн 21, пружину 22, призмы 23, 24, хомут 25, шток 26, мерную линейку 27. Одна пара рычагов 17, 18 одними концами прикреплена к кронштейну 21 с помощью осей 28, 29, шайб 30, 31, шплинтов 32, 33. Другими концами пара рычагов 17, 18 прикреплена к призмам 23, 24 с помощью осей 34, 35, шайб 36, 37, шплинтов 38, 39.
Вторая пара рычагов 19, 20 также одними концами прикреплена к призмам 23, 24 с помощью осей 40, 41, шайб 42, 43, шплинтов 44, 45. Хомут 25 скреплен с кронштейном с помощью болтовых соединений 46, 47.
В призме 23 выполнено резьбовое отверстие и ввернут шток 26, который проходит через вторую призму 24. На шток установлена мерная линейка 27, пружина 22, шайба 48, гайка 49, контргайка 50.
Пара рычагов 19, 20 обоих кулисных механизмов между собой соединены шарнирно при помощи нижней оси 51, шайбы 52 и шплинта 53.
В передней части рамы закреплены направляющие 6, 7 при помощи болтовых соединений 54, 55, 56, 57. На направляющей 6 закреплен счетчик числа оборотов 16 при помощи болтов 58, 59.
Между направляющими установлен ползун 60.
Ползун (фиг.3) состоит из стойки 61, кронштейна 62, планок 63, 64, 65, 66, осей 67, 68, 69, 70, подшипников 71, 72, 73, 74, распорных втулок 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82. Кронштейн 62 прикреплен к торцу стойки 61. По обе стороны стойки симметрично друг относительно друга прикреплены планки при помощи болтовых соединений 83, 84, 85, 86. Между каждой парой планок, по обе стороны стойки при помощи осей 67, 68, 69, 70 и гаек 87, 88, 89, 90 закреплены радиальные шарикоподшипники 71, 72, 73, 74. С двух сторон подшипников установлены распорные втулки 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82. Ползун 60 нижней своей частью шарнирно установлен на рычагах кулисных механизмов 2, 3, а боковыми сторонами перемещается в пазах направляющих 6, 7.
С левой и правой стороны рамы 4 установлены кронштейны 8, 9, в отверстиях которых установлены валы 10, 11, бачки 12, 13, трубки 14, 15. Бачки закреплены на раме при помощи хомутов 91, 92.
Трубки одним концом соединены с нижней частью бачков 12, 13, другим - с торцами валов 10, 11.
В верхней части рамы установлен электродвигатель 1 и закреплен при помощи болтовых соединений. На валу электродвигателя установлен маховик 5 и закреплен при помощи болта 93. К маховику одним концом прикреплен кривошип 94 при помощи верхней оси 95. Другим концом кривошип прикреплен к ползуну при помощи средней оси 96 и гайки 97.
С левой стороны рамы закреплен электрический щит управления 98.
Кулисные механизмы закрепляются на установленные на валы 10, 11 испытуемые образцы 99 и 100.
В передней части рамы установлен поддон 101.
Работает стенд следующим образом. Испытуемые образцы устанавливают на осях стенда. Закрепляют свободные концы кулисных механизмов на испытуемых образцах при помощи хомутов и винтовых соединений. Задают радиальную нагрузку на испытуемые образцы путем сжатия оттарированной пружины на каждом кулисном механизме. Устанавливают угол поворота кулисных механизмов, путем закрепления кривошипа в отверстиях маховика, расположенных ближе или дальше от центра. Если условия работы сопряженной пары предусматривает наличие жидкой смазки, то в каждый бачек наливают масло. Если же предусмотрено наличие пластичной смазки, то вместо трубок, установленных в центральном отверстии оси, ввинчивают пресс, масленку и нагнетают к зоне трения пластичную смазку. После завершения подготовительных мероприятий производят пуск стенда. Количество циклов работы считывают по показаниям счетчика числа оборотов.
Таким образом, стенд для испытания пар трения вал-втулка может быть применен на заводах, применяющих различные методы упрочнения отверстия или пары вал-отверстие, испытывающих одностороннюю радиальную нагрузку или двухстороннюю радиальную циклическую нагрузку, работающих в различных условиях смазывания, для различных материалов и сравнения их технических характеристик с целью подбора оптимальных режимов обработки.
Наличие оттарированной пружины и линейки позволяет плавно задавать радиальную нагрузку на испытуемые образцы, имитируя различные условия нагружения.
Предусмотрено испытание образцов при сухом трении и с подводом смазочного материала в зону трения. Смазочный материал может быть жидким, для этого предусмотрены масляные бачки и трубки, подводящие смазочный материал через центральное отверстие, а затем по радиальным отверстиям в оси к зоне трения. При замене трубок пресс масленкой есть возможность нагнетать пластичную смазку к зоне трения.
С помощью отверстий в маховике, расположенных от центра к окраине, есть возможность изменять угол поворота кулисного механизма путем перестановки кривошипа в отверстие, расположенное ближе или дальше от центра маховика.
Конструктивное исполнение данного стенда поможет проводить сравнительный анализ технических характеристик соединения вал-втулка путем определения диаграммы зависимости износа сопряженной пары от нагрузки и времени при различных видах химических, термических и химикотермических обработок по отношению к необработанной поверхности