УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НИЗКОМОДУЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ В УСЛОВИЯХ ОБЪЕМНОГО СЖАТИЯ

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для триботехнических испытаний низкомодульных полимеров в условиях объемного сжатия и агрессивного воздействия жидких сред с целью последующего обоснованного применения их в узлах трения различной техники, в частности, в силовых гидроцилиндрах сельскохозяйственной и строительной техники, где полимерные уплотнения подвержены износу при значительных объемных напряжениях, создаваемых давлением рабочей жидкости, и агрессивном воздействии последней на материал уплотнения.
Известно испытательное устройство 2070 СМТ-1 (Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник / А.В.Чичинадзе, А.Л.Левин, М.М.Бородулин, Е.В.Зиновьев; Под общ. ред. А.В.Чичинадзе - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 328 с.), включающее шпиндель с установленным на нем цилиндрическим контробразцом, держатель с полимерным образцом, взаимодействующим с устройством нагружения пары трения, и герметичную камеру с жидкой средой.
Недостатком известного устройства является невозможность триботехнических испытаний низкомодульных полимерных образцов в условиях объемного сжатия.
Технический результат заключается в обеспечении возможности триботехнических испытаний низкомодульных полимеров в условиях объемного сжатия с агрессивным воздействием жидких сред.
Технический результат заключается в том, что устройство включает шпиндель, с установленным на нем цилиндрическим контробразцом, держатель с полимерным образцом, взаимодействующим с устройством нагружения пары трения, и герметичную камеру с жидкой средой, в которой смонтирован корпус из антифрикционного материала с выполненными в нем двумя сообщающимися цилиндрическими отверстиями, в одном из которых размещен по посадке с зазором контробразец, приводимый во вращение шпинделем, а в другом - аксиально-подвижный держатель в виде втулки из антифрикционного материала, вогнутой торцевой поверхностью прижатой к контробразцу, в отверстии которой размещены последовательно по посадке с зазором полимерный образец и плунжер, взаимодействующие соответственно с контробразцом и нагружающим устройством.
На фиг.1 показано устройство для триботехнических испытаний в рабочем состоянии, на фиг.2 - область контакта втулки из антифрикционного материала и размещенного в ней полимерного образца с контробразцом.
Устройство содержит шпиндель 1, на котором смонтирован диск 2, закрепленный гайкой 3. Контробразец 4 установлен по посадке с зазором в цилиндрическом отверстии 5 корпуса 6, выполненном из антифрикционного материала, например, бронзы. Передача крутящего момента от диска 2 к контробразцу 4 осуществляется при помощи штифтов 7. Аксиальное перемещение контробразца 4 предотвращается накладками 8, прикрепленными к диску 2 винтами 9. В цилиндрическом отверстии 10, сообщающемся с отверстием 5, установлен аксиально-подвижный держатель в виде втулки 11 из антифрикционного материала, например капрона или фторопласта. Втулка 11 вогнутой торцевой поверхностью 12 поджата пружиной 13 к контробразцу 4. В отверстии 10 втулки 11 размещены последовательно по посадке с зазором полимерный образец 14 и плунжер 15, взаимодействующие соответственно с контробразцом 4 и нагружающим устройством 16. Вышеперечисленные детали размещены в герметичной камере 17, заполненной жидкой средой, например маслом, до уровня, перекрывающего втулку 11. Для поддержания постоянной температуры испытания и вывода продуктов износа из зоны трения осуществляется непрерывная циркуляция жидкой среды с помощью термостатирующего устройства (не показано).
Устройство для триботехнических испытаний низкомодульных полимеров в условиях объемного сжатия работает следующим образом.
Перед испытанием проводится взвешивание контробразца 4 и полимерного образца 14. Далее контробразец 4 устанавливается в цилиндрическое отверстие 5 корпуса 6 на штифты 7 диска 2 и крепится к последнему с помощью накладок 8 и винтов 9. В отверстие 10 втулки 11 устанавливаются последовательно смазанные жидкой средой образец 14 и плунжер 15, после чего на втулку 11 монтируется пружина 13, создающая начальное малое контактное напряжение между вогнутой поверхностью 12 втулки 11 и цилиндрической поверхностью контробразца 4. Далее поршень 15, а тем самым и образец 14, нагружаются с заданным усилием устройством 16. При этом из-за увеличения диаметра полимерного образца 14 и возникновения плотного контакта с цилиндрической поверхностью втулки 11 в нем создается напряженно-деформированное состояние, практически близкое к однородному. Из-за наличия трения между втулкой 11 и образцом 14 часть усилия, создаваемого нагружающим устройством, передается втулке 11, что увеличивает контактное напряжение между ее вогнутой поверхностью 12 и цилиндрической поверхностью контробразца 4 до значений, при которых блокируется выдавливание массива полимерного образца 14 в зону контакта втулки 11 и контробразца 4. Далее камера 17 закрывается крышкой, заполняется жидкой средой и включается термостатирующее устройство. После выхода температуры на требуемое значение включается привод шпинделя 1 машины трения. В процессе испытаний непрерывно контролируются крутящий момент на шпинделе 1, усилие нагружающего устройства 16 и температура жидкой среды. Периодически после останова машины и извлечения полимерного образца 14 и контрообразца 4 регистрируется весовым методом изменение их массы.
Таким образом, предлагаемое устройство существенно расширяет технологические возможности, позволяя проводить испытания низкомодульных полимеров в условиях, близких к условиям эксплуатации изготовленных из них подвижных деталей гидросистем, то есть при значительных объемных напряжениях, создаваемых давлением рабочей жидкости, и агрессивном воздействии последней на материал.