УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
DEVICE FOR TESTING MATERIALS FOR ABRASIVE WEAR

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционным материалам и покрытиям на стойкость к абразивному изнашиванию при низких, нормальных и повышенных температурах.
Известна установка для испытания материалов на абразивное изнашивание (патент РФ №2564827). Установка содержит основание, на котором установлены привод вращения, вертикальный вал, контртело в виде плоского кольца с абразивной массой на его поверхности, держатель образца, закрепленный на механизме нагружения, и грузы. Держатель образца состоит из двух электрически изолированных друг от друга медных токоподводящих пластин, соединенных с источником тока. Кольцо закреплено на барабане с возможностью их вращения вокруг вертикального вала, жестко закрепленного на основании. Под кольцом расположен электрический нагреватель в виде ленты из материала с высоким электрическим сопротивлением, концы которой подключены к двум медным кольцевым шинам, расположенным на поверхности барабана и электрически изолированным от него. Кольцевые шины находятся в скользящем контакте с неподвижными токоподводящими узлами, подключенными к источнику тока, а кольцо и электрический нагреватель расположены в теплоизоляционном кожухе.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, невозможность проведения испытаний при низких температурах, а также в условиях ударно-абразивного изнашивания.
Известна установка для испытания на ударно-абразивное и ударно-гидроабразивное изнашивание конструкционных и специальных материалов(патент РФ №2434219), которая содержит раму, привод, бункер с направляющим каналом, неподвижную наковальню, ударный механизм, включающий ударник, приспособление для крепления образца, комплект грузов и упругий элемент. Дополнительно установка содержит систему подачи жидкости, приспособление для крепления образцов снабжено торцевой и окружной проставками, при этом торцевая проставка со стороны образца имеет липкую прокладку, ударник снабжен планкой, а упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия.
Недостатком данного устройства является использование только в условиях ударно-абразивного и ударно-гидроабразивного изнашивания, невозможность проведения испытаний при низких температурах.
Известно устройство для испытаний на абразивное изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих, строительных и дорожных машин (патент РФ №2410668), которое содержит емкость с абразивной с редой - грунтом, закрепленную на станине станка с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях, вал с образцами, закрепленными под определенным углом к направлению движения грунта, с возможностью погружения в грунт на величину, подвергнутую упрочняющим воздействиям. Станок и вал выполнены соответственно с возможностью установки продольной подачи суппорта станка и с возможностью задания частоты вращения вала, соответствующей линейной скорости движения рабочего органа при обработке почвы.
Недостатком данного устройства является ограниченность испытания материалов на абразивное изнашивание, сложность регулирования параметров испытаний (энергии удара, давления в контакте, температуры испытаний).
Известна установка для испытания материалов на абразивное изнашивание (патент РФ №2020460), которая содержит корпус, бункер для абразива, ротор с радиальными каналами, привод вращения ротора, диск, держатель образцов и механизм их перемещения. Она снабжена тягами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующим держателями образцов, а другими - с гайкой винтового механизма, который установлен соосно ротору. Связь держателей образцов с диском выполнена в виде кронштейнов, устанавливаемых на диске под острым углом к нему, равным углу атаки. Держатели образцов установлены с возможностью перемещения вдоль поверхностей кронштейнов параллельно плоскости изнашиваемой поверхности образцов.
Недостатком данного устройства является ограниченность испытания материалов на абразивное изнашивание, сложность регулирования параметров испытаний (энергии удара, давления в контакте, температуры испытаний).
Задачей изобретения является создание установки для проведения испытаний материалов на изнашивание при трении с ударом по абразивной поверхности в диапазоне от климатически низких до повышенных температур.
Указанная цель достигается тем, что установка для испытания материалов на абразивное изнашивание содержит ударный механизм, включающий ударник и грузы, испытываемый образец отличающееся тем, что она содержит систему управления ударным механизмом, состоящую из соленоида, закрепленного на вертикальной плите, с возможностью перемещения по направляющим вверх или вниз при помощи реечной передачи и управляемой шаговым электродвигателем через передаточный механизм, перемещение абразивной ленты через теплоизолированную камеру, в которой установлен испытываемый образец, происходит при вращении подающего ролика, от привода, состоящего из электродвигателя постоянного тока, редуктора, клиноременной передачи, состоящей из ведущего и ведомого шкивов, при этом прижимание абразивной ленты обеспечивается обрезиненным прижимным и направляющим роликами, а перемещение абразивной ленты осуществляется посредством подающей и принимающей кассет.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид.
Ударный механизм содержит ударник 1, в котором закреплен контробразец 2 и сменные грузы 3, с помощью которых регулируют энергию удара контробразца 2 по образцу 4 через абразивную ленту 5. Ударник 1 соединен с сердечником соленоида 6, при включении и выключении которого в соответствии с программой испытаний ударник 1 поднимается и падает, обеспечивая удар по испытываемому образцу 4. Энергия удара зависит как от веса падающего груза, так и от высоты подъема ударника 1.
Система управления ударным механизмом 7 включает программное устройство, включающее и выключающее в соответствие с программой испытаний соленоид 6, который закреплен на вертикальной плите 8, перемещаемой по направляющим 9 вверх или вниз при помощи реечной передачи 10-11, управляемой шаговым электродвигателем 12 через передаточный механизм 13.
Подающий ролик 14 приводит в перемещение абразивную ленту 5 при помощи привода состоящего из электродвигателя постоянного тока 15, редуктора 16, клиноременной передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 18 шкивов. Прижимание абразивной ленты 5 обеспечивается обрезиненным прижимным роликом 19, подающей 20 и принимающей 21 кассетой и направляющими роликами 22.
Абразивная лента 5 находится в термоизолирующей камере 23, где имеются нагревательный элемент 24 и подвод паров жидкого азота через патрубок 25, связанный с сосудом Дьюара 26. В термоизолирующей камере 23 можно поддерживать и менять температуры испытаний образца.
Установка позволяет проводить испытания как в условиях климатически низких температур, так и в условиях повышенных температур. При испытаниях в условиях климатически низких температур во внутреннюю полость теплоизолирующей камеры 23 подают пары жидкого азота из сосуда Дьюара 26, интенсивность и объем которых регулируют в соответствии с заданной температурой испытаний блоком автоматического поддержания температуры (условно не показан). При испытаниях в условиях повышенных температур в термоизолированной камере размещают нагревательные элементы 24, которые обеспечивают требуемую температуру образца в процессе испытаний. Данные о температуре испытаний поступают от термопары (условно не показана), закрепленной на расстоянии 1,5 мм от торцевой поверхности испытываемого образца 1.
Установка работает следующим образом. Перед проведением испытаний устанавливают такие режимы испытаний при помощи системы управления ударным механизмом 7, как энергия удара, давление в контакте, скорость трения образца об абразивную поверхность, частота ударов по абразивной поверхности, температура испытаний. Установка позволяет в процессе испытаний программированно изменять указанные режимы за исключением давления в контакте с абразивом. Величина энергии удара по абразивной поверхности зависит от высоты падения ударника 1, которая, в свою очередь, регулируется перемещением плиты 9 с закрепленным на ней соленоидом 6. Управляя работой шагового электродвигателя 12, можно изменять энергию удара в процессе испытаний.
В качестве абразивной ленты 5 используют тканевую шлифовальную шкурку. Заранее подготовленную ленту шлифовальной шкурки 5 устанавливают в подающей кассете 20, конец ленты пропускают по направляющим роликам 22 через теплоизолированную камеру 23 и далее между подающим 14 и прижимным 19 роликами и закрепляют в принимающей кассете 21. Если температура испытаний отличается от 293 К, то ее обеспечивают при помощи системы поддержания требуемой температуры, подавая пары жидкого азота из сосуда Дьюара 26 через патрубок 25.
Движение ленты 5 происходит следующим образом. Включают электродвигатель постоянного тока 15 и через редуктор 16 при помощи клиноременной передачи, состоящей из ведущего 17 и ведомого 18 шкивов, приводит во вращение подающий ролик 14, прижимной ролик 19 и направляющий ролик 22 и обеспечивает перемещение абразивной ленты 5 из подающей кассеты 20 через теплоизолированную камеру 23 в принимающую 21 кассету.
После проверки соответствия требуемых и установленных режимов испытаний включают механизм перемещения шлифовальной ленты 5 и систему управления ударным механизмом 7. Ударник 1 прижимает движущуюся шлифовальную ленту 5 к образцу 4 с заданным давлением, обеспечивая его истирание при трении по абразивной поверхности и в соответствие с заданной частотой и энергией удара поднимается и ударяет по образцу 1 через движущуюся шлифовальную ленту 5.
Испытания проводят в течение заданного времени или до тех пор, пока не срабатывает система отключения питания установки вследствие использования всей абразивной ленты.