Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к методам исследования коэффициента трения различных по составу смазочных материалов.
Известно устройство для испытания трущихся материалов и масел (А.с. СССР №983522, МПК G01N 19/02. Устройство для испытания трущихся материалов и масел. Бюл. №47, 1982 г. Аналог), содержащее станину, установленные на ней держатели образца и контробразца, узлы измерения момента трения и нагружения образцов и привод вращения образцов, плиту, установленную перпендикулярно к станине с возможностью перемещения вдоль нее, три платформы, из которых средняя закреплена на плите шарнирно, а две другие расположены под углом 45° к средней, расположенные на платформах и взаимодействующие с держателями контробразцов, направляющие и поджимные ролики, установленные на плите с возможностью поворота в плоскости держателей, передаточные звенья, взаимодействующие через подшипники качения соответственно с держателями контробразцов и узлами нагружения, а последние снабжены штоками, имеющими две степени свободы (механизмы для передачи нагрузки на контробразцы).
Основной недостаток известного устройства заключается в сложной и точной установке передаточных звеньев под прямым углом к направляющим, что приводит к большим погрешностям полученных результатов при испытаниях.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для испытания материалов на трение и износ в условиях космоса, содержащий узел трения «диск-индентор», который представляет собой диск с двумя поверхностями трения и по которым скользят два полусферических индентора (см. Журнал «Трение и износ», т. 24, №6, 2003 г., с. 626-635. Прототип). При этом диск жестко закреплен на приводном валу, а инденторы - на специальныхрычагах. Нагрузка на инденторы осуществляется с помощью тарированной пружины.
Все узлы трения приводятся во вращение с помощью выходного вала привода через зубчатые колеса. Момент трения в паре «диск-индентор» измеряется упругой тензометрической балкой. Электрические сигналы поступают на два тензометрических преобразователя, с которых они передаются на регистрирующий прибор.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная использованием большого количества элементов, сложностью его использования из-за постоянной тарировки нагружающих пружин, влияющие на погрешность измерения, а также невысокие скорости скольжения и удельные давления в контакте индентора и диска.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения коэффициента трения смазочных материалов.
Это достигается тем, что заявляемое устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов, содержащее основание для установки устройства, неподвижный вал с индетором, втулку с коническим отверстием (конртелом), втулку из фторопласта, нагружающих (фиксирующих) винтов, упорного кольца, упорного подшипника и втулки для передачи крутящего момента, при этом индентор установлен в отверстии, перпендикулярно оси неподвижного вала, взаимодействующий с втулкой и коническим отверстием (контртелом), нагружение которых осуществляется при помощи винтов в широком диапазоне, образуя замкнутый силовой подвижный контур, взаимодействующий с динамометром.
Отличием данного технического решения от прототипа является тот факт, что индентор устанавливается в отверстие, которое расположено перпендикулярно оси вала, а контактные поверхности индентора образуют пару трения с коническим отверстием втулки (контртелом), с возможностью замены как индентора, так и втулки с коническим отверстием (контртела) для расширения технических возможностей устройства.
Полезная модель представлена на чертежах:
фиг. 1 - конструктивная схема устройства для определения коэффициента трения смазочных материалов в осевом сечении.
фиг. 2 - вид сбоку устройства для определения коэффициента трения смазочных материалов.
Устройство для определения коэффициента трения смазочных материалов содержит втулку с коническим отверстием (контртело) 1, втулку из фторопласта 2, неподвижный вал 3, фиксирующие винты 4, индентор 5, нагружающие винты 6, одновременно служащие для фиксации втулки с коническим отверстием (контртела) 1, упорного кольца 7, винты для фиксации упорного кольца 8, упорного подшипника 9, глухих отверстий 10 расположенные на втулке 11, втулки для передачи крутящего момента 11, винты, фиксирующие устройство 12, основание для установки устройства 13, направляющих шпилек 14, стола 15, шкива 16, рукоятки 17, приводной трос 18, динамометра 19 и рычага 20.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Втулка с коническим отверстием (контртелом) 1, образует контактную пару с индентором 5 расположенным в отверстии вала 3 перпендикулярно оси конического отверстия. Необходимое усилие контакта обеспечивается при помощи винтов 6 и динамометрического ключа (на фиг. 2 не изображен). Во избежание линейного перемещения втулки 11 в процессе затяжки, на валу установлено стопорное кольцо 7, которое фиксируется винтами 8. Для снижения силы трения между втулкой 11 и стопорным кольцом 7 при вращении, на валу дополнительно установлен упорный подшипник 9. Дополнительно для снижения силы трения между втулкой с коническим отверстием (контртелом) 1 и валом 3, установлена фторопластовая втулка 2. Передача крутящего момента с втулки 11 на втулку с коническим отверстием (контртелом) 1 осуществляется при помощи винтов 6 и специальных шпилек 14, которые дополнительно служат в качестве направляющих.
Вращение втулки 11 и втулки с коническим отверстием (контртелом) 1 осуществляется путем изменения угла наклона рычага 20 относительно стола 15 при помощи шкива 16 и рукоятки 17, где момент срыва фиксируется при помощи динамометра 19.
Устройство работает следующим образом: индентор закрепляют в отверстии неподвижного вала устройства и устанавливают втулку с коническим отверстием. При помощи нагружающих (фиксирующих) винтов создается давление на контактную пару и контролируется динамометрическим ключом (на чертеже не изображен). Затем рычаг устанавливается на втулку, при этом на противоположной стороне рычага закрепляется приводной трос с динамометром. Изменение положения угла рычага осуществляется при помощи шкива и рукоятки, при этом система находится в нагруженном состоянии. При вращении устройства в положение измерения, возникающий при вращении индентора момент трения передается посредством рычага на измерительное устройство, по показаниям которого осуществляется определение коэффициента трения.
Применение данного технического решения по определению коэффициента трения позволяет с высокой степенью точности проводить экспериментальные исследования и снизить затраты на изготовление установки.