УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗНОС

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для проведения ускоренных испытаний на износ.
Наиболее близким по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является устройство для испытаний на износ без смазки, содержащее вращающийся диск и пластину, поджимаемую к диску с задаваемым усилием [Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990, с.109].
Известной причиной, препятствующей достижению технического результата, обеспечиваемого заявляемым устройством, является наблюдаемое схватывание материалов диска и пластины из-за значительного разогрева в зоне их контакта.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности и стабильности результатов эксперимента.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в предотвращении схватывания металла во время испытаний путем снижения температуры в зоне контакта.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для испытания материалов на износ, содержащее диск, установленный с возможностью вращения, и пластину, поджимаемую к диску с задаваемым усилием, дополнительно снабжено трубкой для подачи охлажденного газа в зону контакта пластины с диском. Кроме того, конец трубки, обращенный к зоне контакта, имеет сужение.
Между заявленным техническим результатом и существенными признаками изобретения существует следующая причинно-следственная связь. Ускорение испытаний на износ без смазки происходит в результате
повышенных нагрузок на пластину, увеличения скорости вращения диска и отсутствия смазки в зоне контакта. При этом возможно схватывание металла пластины с диском из-за значительного тепловыделения в зоне контакта, что в свою очередь, искажает результаты эксперимента и не может быть предсказано заранее (в одном эксперименте актов схватывания бывает больше, в другом - меньше). Повышение точности проведения и стабилизация результатов эксперимента осуществляется за счет охлаждения зоны контакта и предотвращения возможности возникновения теплового схватывания материалов пластины и диска. Для повышения охлаждающей способности газа его охлаждают до температуры ниже 273К. Благодаря сужению на выходном конце трубки увеличивается ширина потока и скорость движения газа на выходе, также интенсифицируя охлаждение всей зоны контакта. В результате использования предлагаемого устройства износ пластины, определяемый по уменьшению ее массы и характеризующий износостойкость материала, определяется более точно, исключается непредсказуемое тепловое схватывание. Применение смазочных материалов недопустимо, т.к. кардинально изменяются условия испытания.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для ускоренных испытаний на износ без смазки, стрелкой показано направление движения вращения диска, F - сила нагрузки.
На фиг.2 показана форма поперечного сечения конца трубки, обращенного к зоне контакта.
Устройство для испытаний на износ состоит из пластины 1, диска 2, установленного с возможностью вращения, что обеспечивается его размещением и закреплением на валу 3 испытательной машины известным способом (со шпонкой, внатяг, с помощью штифта и т.д.). Устройство дополнительно снабжено трубкой 4 для подачи охлажденного газа в зону контакта пластины 1 с диском 2. В качестве газа можно использовать воздух. Конец трубки 4, обращенный к зоне контакта, имеет сужение.
Второй конец трубки 4 имеет приспособление для крепления к охладителю газа 5, например: резьбу, фланец. В качестве охладителя газа 5 используют известное устройство типа теплообменника или испарителя холодильной машины, а для подачи газа в зону контакта - нагнетатель 6, в качестве которого применяют компрессор, насос или вентилятор.
Устройство работает следующим образом.
На валу 3 испытательной машины (не показана) закрепляют диск 2 с возможностью вращения и пластину 1, которую поджимают к диску 2 с задаваемым усилием. После этого включают охладитель газа 5 и нагнетатель 6. Газ (например, воздух), проходя через охладитель газа 5, поступает по трубке 4 в зону контакта диска 2 и пластины 1. Происходит предварительное ее охлаждение. Затем включают привод (не показан) испытательной машины, и начинают изнашивание пластины 1. По истечении определенного времени привод отключают и определяют уменьшение массы пластины 1. Для поддержания низкой температуры в зоне контакта подачу газа не прекращают в течение всего времени проведения испытаний.
Таким образом, достигают повышения точности и стабильности результатов ускоренного испытания на износ без смазки за счет предотвращения схватывания металла пластины с диском путем снижения температуры в зоне их контакта.