УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖИДКОЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов.
Ресурс режущего инструмента при механической обработке материалов во многом зависит от правильного подбора СОЖ, обладающей наибольшей охлаждающей способностью.
Известно устройство для определения параметров охлаждающей способности закалочных жидкостей, в котором датчик теплового потока расположен неподвижно в устройстве, подвижные нагреватель и емкость с закалочной средой, перемещающиеся одновременно и обеспечивающие прохождение через них датчика теплового потока, снабженного термопарой, подсоединенной к измерительному прибору (Патент Франции №2080270, кл. G01N 25/00, 27.02.1970).
В указанном устройстве для обеспечения надежного контакта спая термопары с датчиком теплового потока необходимы дополнительные приспособления, искажающие температурное поле датчика и вызывающие систематическую погрешность. Кроме того, необходимость движения нагревателя и емкости приводит к громоздкости и переусложнению устройства.
Известно устройство для определения охлаждающей способности закалочной среды содержащее основание, трубу, закрепленную на основании, емкость с закалочной средой, над которой установлен нагреватель, датчик теплового потока и приборы измерения и регистрации температуры. В датчике теплового потока закреплен спай термопары. Труба закреплена на основании. Внутри трубы размещены втулка и поршень. К втулке присоединены кронштейнами с одной стороны датчик теплового потока, а с противоположной - противовес. Стенка трубы в зоне движения поршня имеет отверстия (Пат. RU 2254568, МПК G01N 25/18, C21D 1/56, опубликован 20.06.2005).
Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности постоянного перемешивания жидкой среды в емкости и возможности фиксации датчика теплового потока в нагревателе на определенной высоте при нагревании. Это снижает точность определения охлаждающей способности жидкой среды.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения охлаждающей способности жидкой среды, способствующей оптимальному выбору СОЖ для механообработки деталей.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения охлаждающей способности жидкой среды, содержащем основание, трубу, закрепленную на основании, емкость с исследуемой жидкой средой, над которой установлен нагреватель, датчик теплового потока, в котором закреплен спай термопары, термоэлектроды которой через трубчатую ножку соединены с приборами измерения и регистрации температуры, при этом внутри трубы размещены втулка и поршень, связанный стержнем с втулкой, к которой через продольные щели в трубе присоединены кронштейнами с одной стороны датчик теплового потока с возможностью падения датчика теплового потока из нагревателя в емкость с исследуемой жидкой средой, а с противоположной - противовес, причем стенка трубы в зоне движения поршня имеет отверстия, согласно заявленному техническому решению, в емкости для жидкой среды установлен перемешивающий жидкую среду механизм, а труба, закрепленная на основании, снабжена регулируемым ограничителем положения датчика теплового потока.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена принципиальная конструкция устройства для определения охлаждающей способности жидкой среды.
Устройство содержит основание 1 с трубой 2, внутри которой размещены поршень 3 и втулка 4, связанная стержнем 5 с поршнем 3. К втулке 4 через продольные щели в трубе 2 присоединены с одной стороны кронштейном 6 и трубчатой ножкой 7 датчик теплового потока 8 с термопарой 9, а с противоположной - кронштейном 10 противовес 11. В устройстве предусмотрены емкость с жидкой средой 12 и нагреватель 13, снабженный термопарой 14 для регулирования начальной температуры датчика теплового потока 8. Термопары 9 и 14 подключены к блоку измерения и управления работой устройства, расположенному в компьютере. Емкость 12 с жидкой средой снабжена перемешивающим жидкую среду механизмом 15 с лопастями 16, а труба 2, закрепленная на основании 1, снабжена регулируемым ограничителем 17 положения датчика теплового потока 8.
Устройство для определения охлаждающей способности жидкой среды, в частности СОЖ, работает следующим образом. Для выбора наиболее оптимальной СОЖ для механической обработки материала необходимо определить и сравнить между собой охлаждающую способность СОЖ. Исследуемую СОЖ помещают в емкость 12. Датчик теплового потока 8 помещается в нагреватель 13 на определенную высоту, которая регулируется регулируемым ограничителем 17, и нагревается до требуемой начальной температуры. Для повышения точности установления начальной температуры датчика теплового потока 8 используется термопара 14, позволяющая установить погрешность изменения начальной температуры датчика не более ±2°С. Далее датчик теплового потока 8 опускается в емкость с жидкой средой 12, при этом жидкая среда постоянно перемешивается перемешивающим механизмом 15 за счет лопастей 16.
Во время падения датчик теплового потока 8 и поршень 3 двигаются по следующему закону (без учета трения):
,
где х - координата движения поршня 3;
τ - время движения;
g - ускорение свободного падения;
m - суммарная масса движущихся с поршнем деталей;
S - площадь поршня;
Р(х) - избыточное давление, действующее на поршень.
Для получения минимального времени падения, причем без удара в нижней точке, важно, чтобы в начале падения скорость датчика теплового потока быстро нарастала, а в конце падения - уменьшалась и доходила до нуля в нижней точке. Это достигается воздействием на избыточное давление Р(х) различных параметров устройства: m, S, место расположения и диаметр отверстий, объем пространства трубы 2 под поршнем 3. После падения датчика теплового потока 8 в емкость с жидкой средой 12 происходит охлаждение датчика с фиксацией процесса компьютером.
Перемешивающий жидкую среду механизм, установленный в емкости с жидкой средой, и труба, закрепленная на основании, снабженная регулируемым ограничителем положения датчика теплового потока, позволяют повысить точность определения охлаждающей способности жидкой среды, имитируя течение жидкой среды.
Исследование с помощью данного устройства охлаждающей способности различных СОЖ позволяет осуществить выбор СОЖ с наибольшей охлаждающей способностью для механической обработки деталей.