УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТОЙКОСТЬ К АБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ

Полезная модель относится к области испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию.
Известно устройство для испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию, содержащее держатель образца полимерного материала и контртело с абразивной насадкой, установленные в корпусе с возможностью фрикционного контакта абразива с образцом, и привод вращения контртела (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, стр. 222).
Установка содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с контртелом к которому прижимается образец, который закреплен в образцедержателе. Износ образца определяется путем его взвешивания до и после испытаний.
Устройство позволяет имитировать условия изнашивания деталей машин.
Недостаток этого устройства в сложности его эксплуатации, обусловленной необходимостью его настройки для исследований износостойкости различных полимерных материалов.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в упрощении его конструкции и, соответственно, сложности подготовки к проведению испытаний.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для испытания полимерных материалов на стойкость к абразивному изнашиванию, содержащем держатель образца полимерного материала и контртело с абразивной насадкой, установленные в корпусе с возможностью фрикционного контакта абразива с образцом, и привод вращения контртела, что корпус устройства состоит из горизонтального основания и перпендикулярной ему стойки, на горизонтальном основании установлена платформа, в теле которой выполнен канал, с возможностью прокачки через него воды для охлаждения системы, держатель образца полимерного материала жестко закреплен на платформе и исполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, по длине которого выполнен сквозной прямоугольный паз, в котором расположен, повторяющий форму паза и фиксируемый в нем стопорными винтами, вкладыш, на поверхности которого закреплен испытуемый образец, на вертикальной стойке корпуса, с возможностью передвижения по ней вверх и вниз, установлен привод вращения, ось вращения вала которого направлена в центр испытуемого образца, а с приводом вращения, одним торцем кинематически соединена стальная цилиндрическая оправка, на другом, обращенным к образцу торце которой, закреплена абразивная насадка в виде тонкопленочного плоского кольца из наждачной бумаги.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1
Устройство содержит корпус, который состоит из горизонтального основания 1 (фиг. 1) и перпендикулярной ему стойки 2, на основании корпуса установлена система фиксации образца, а на вертикальной стойке - система фиксации контртела, система фиксации образца содержит платформу 3, в теле которой выполнен канал 4, с возможностью прокачки через него воды для охлаждения системы, держатель образца 5 полимерного материала жестко закрепленный на платформе и исполненный в форме прямоугольного параллелепипеда, по длине которого выполнен сквозной прямоугольный паз 6, в котором расположен, повторяющий форму паза и фиксируемый в нем стопорными винтами 7, вкладыш 8, на поверхности которого закреплен испытуемый образец 9, а система фиксации контртела, содержит, закрепленный на вертикальной стойке корпуса, с возможностью передвижения по ней вверх и вниз (по стрелкам С), привод вращения 10, ось вращения вала которого направлена в центр испытуемого образца, стальную цилиндрическую оправку 11, один торец, которой кинематически соединен с приводом вращения, а на другом, обращенным к образцу, торце, закреплена абразивная насадка 12 в виде тонкопленочного плоского кольца из наждачной бумаги. Дорожки трения 13 (фиг. 2), как результат износа образца при его взаимодействии с абразивом, появляются на образце при установке его, путем передвижения в внутри паза в центральном и крайних положениях Р1 и Р2.
Устройство работает следующим образом.
Система фиксации образца собирается следующим образом:
на основании 1 корпуса устройства крепится платформа 3, а на нем держатель образца 5. На вкладыше 8 размещается испытуемый образец 9 и закрепляется на нем при помощи цианоакрилатного клея с последующей установкой вкладыша в паз 6 опоры и фиксации его винтами 7. Система фиксации контртела собирается следующим образом: абразивная насадка 12 закрепляется с помощью того же клея на поверхности оправки 11 с последующим соединением ее к приводу вращения 10, который крепится к стойке 2 корпуса устройства. В собранном виде система фиксации контртела, благодаря возможности свободного перемещения по стойке вверх и вниз (по стрелкам С) вводится в сопряжение с системой фиксации образца, при этом за счет собственного веса системы фиксации контртела, абразивная насадка прижимается к поверхности испытуемого образца. Поскольку вес системы фиксации контртела в сборе - величина постоянная, давление абразивной насадки на любой испытуемый образец неизменно, что исключает необходимость специальной подготовки устройства к проведению испытаний. С включением привода начинает вращаться оправка, обеспечивая взаимодействие абразива с поверхностью образца, оставляя, дорожки трения 13. При этом одновременно для охлаждения основания и контактирующих с ним деталей по каналу 4 пропускают воду.
Испытания проходят в три этапа по 5 мин, на каждом из которых вкладыш с размещенным на нем образцом перемещается вдоль паза из начального центрального положения вправо и влево от оси оправки в положение P1 или Р2, соответственно. Образцы перед и после испытаний взвешиваются на аналитических весах. Износ образцов определяется как среднее арифметическое по трем этапам испытаний одного полимерного материала. Износостойкость материала определяется в сравнении полученного результата с известным показателем износостойкости образца данного полимерного материала, полученным в аналогичных условиях и принятого за эталон или иного рода полимерного материала.
Предложенное устройство малогабаритно, просто собирается и удобно в эксплуатации из-за отсутствия необходимости специальной подготовки к проведению испытаний на абразивный износ образца из того или иного полимерного материала, что позволяет проводить экспресс-анализ образцов в лабораторных и производственных условиях.