УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ
DEVICE FOR FRICTION TEST OF MATERIALS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к испытательной технике, и может быть использовано для испытания материалов на трение.
Известно устройство для испытания материалов на трение при возвратно-поступательном перемещении, содержащее опорную плиту, коромысло со сменными грузами, плавающим держателем образца и плоскими пружинами, соединенными с опорной плитой и плавающим держателем (А.С. СССР №367364 по кл. G01N 3/56 от 23.1.1973 г.).
Недостатком данного устройства является относительно низкая точность установки испытуемого образца относительно контробразца, обусловленная тем, что при нагрузках, воздействующих на образец, имеют место отклонения положения образца, что снижает эффективность испытаний.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для испытания материалов на трение, содержащее основание, держатель контробразца, механизм нагружения и держатель испытуемого образца, при этом механизм нагружения установлен на основании, а держатель контробразца установлен на платформе через опоры качения (патент РФ №2127425 по кл. G01N от 3.10.1999 г.).
Недостатком данного устройства является недостаточная точность установки образца относительно контробразца, обусловленная тем, что расстояние между центром тяжести держателя испытуемого держателя и верхней плоскостью держателя контробразца достаточно велико и момент, равный произведению этого расстояния на силу трения между образцами, значительно больше величины давления, перпендикулярного плоскости основания. Это приводит к тому, что изменяется положение образца относительно плоскости основания (имеет место не параллельность установки образцов), что ведет к снижению эффективности испытания.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности установки положения испытуемого образца и сохранения этого положения в процессе испытания.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для испытания материалов на трение, содержащем приводной элемент, основание, на котором размещен держатель с закрепленным на нем контробразцом и соединенный с приводным элементом, нагружающий элемент и держатель испытуемого образца. Держатель испытуемого образца выполнен в виде двух разъемно соединенных между собой дисков с зазором между их торцевыми поверхностями, причем на внутренней стороне одного диска, расположенного со стороны нагружающего элемента, выполнен цилиндрический выступ с коническим наконечником, а на поверхности диска выполнены сквозные резьбовые отверстия, на внутренней стороне второго диска, расположенного со стороны держателя контробразца, выполнено глухое ступенчатое отверстие для размещения цилиндрического выступа и конического наконечника первого диска, при этом на поверхности второго диска выполнены отверстия для размещения в них резьбовых крепежных элементов, соединяющих диски между собой, на наружной поверхности второго диска выполнен паз для размещения и крепления испытуемого образца, причем крепежные элементы размещены в отверстиях второго диска с зазором, а высота цилиндрического выступа первого диска выполнена с возможностью обеспечения свободного качания первого диска относительно второго диска.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для испытания материалов на трение.
На фиг.2 представлена конструкция держателя испытуемого образца.
Устройство содержит основание 1, приводной элемент 2, держатель 3 с закрепленным на нем контробразцом 4, держатель испытуемого образца.
Держатель испытуемого образца состоит из двух дисков 6 и 7. На внутренней поверхности верхнего диска выполнен цилиндрический выступ 8 с коническим наконечником 9, при этом на поверхности верхнего диска выполнены сквозные резьбовые отверстия 10. На внутренней поверхности нижнего диска 7 выполнены глухие ступенчатые отверстия 11 для цилиндрического выступа 8 с коническим наконечником 9. На поверхности нижнего диска 7 выполнены отверстия 12 для крепежных элементов 13, соединяющие диски между собой. Высота «Н» цилиндрического выступа 8 превышает глубину отверстия 11, обеспечивая зазор между дисками в собранном виде 1,5-2 мм, между отверстиями 12 и крепежными элементами также имеется зазор. Наличие зазоров и выбор высоты цилиндрического выступа, превышающего глубину отверстия, обеспечивает свободное качание верхнего диска относительно нижнего диска. На внешней поверхности нижнего диска 7 выполнен паз 14 для размещения и крепления испытуемого образца 15, а над верхней плоскостью верхнего диска расположен узел прижима 16, обеспечивающего требуемое давление на держатель испытуемого образца.
Устройство работает следующим образом.
При включении приводного элемента 2 держатель 3 с закрепленным на нем контробразцом 4 начинает совершать возвратно-поступательное движение относительно держателя 7. Под действием прижима 16 осуществляется силовое воздействие на держатель 5 с испытуемым образцом и осуществляется контакт испытуемого образца с контробразцом. Величина усилия может быть измерена тензодатчиками (на чертеже условно не показаны). В процессе перемещения держателя 3 относительно держателя 5 сохраняется параллельность плоскостей контробразца и испытуемого образца за счет использования качающегося диска 6 относительно диска 7. Кроме того, расстояние между центром тяжести держателя 5 и верхней плоскостью держателя 3 и произведение величины этого расстояния на силу трения меньше величины давления, перпендикулярного плоскости основания, что обеспечивает постоянство положения испытуемого образца на протяжении всего цикла испытаний.
Это очень важно при исследовании керамических материалов, например диоксида циркония, и других хрупких материалов.
Данное устройство повышает точность установки образца и сохранение его положения в процессе испытания, что в конечном итоге повышает эффективность испытаний и работы устройства.