УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ

Полезная модель относится к оборудованию для испытания материалов и может быть использована для изучения фрикционных характеристик контактирующих по условиям эксплуатации материалов (пар трения) путем определения коэффициента сцепления изготовленных из этих материалов двух плоских образцов, располагаемых при проведении испытаний один на другом.
Известно устройство для испытания на трение двух установленных один на другом образцов, содержащее станину с размещенным на ней основанием со средствами измерения и фиксации угла наклона основания относительно плоскости станины. Первый из исследуемых образцов закрепляют на основании с помощью струбцины, а второй - размещают на поверхности первого. Средство измерения и индикации угла наклона снабжено тремя микрометрическими винтами, двумя постоянными магнитами, индикаторными часами и двумя герконами. Два микрометрических винта размещены на станине, а третий - на основании. Первый микрометрический винт взаимодействует со средствами изменения и фиксации наклона основания и со средствами измерения и индикации этого угла. На втором микрометрическом винте установлен первый геркон с возможностью его поступательного перемещения в плоскости, параллельный плоскости основания. На третьем микрометрическом винте установлен второй магнит с возможностью его поступательного перемещения перпендикулярно плоскости станины, второй геркон закреплен соосно второму магниту на основании, а средство индикации угла наклона основания выполнено в виде, по крайней мере, двух светодиодов, в цепь питания каждого из которых включен соответствующий геркон. Первый магнит предназначен для закрепления на испытуемом образце соосно с первым герконом.
(см. патент РФ №2016402, кл. G01N 19/02, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно является весьма сложным конструктивно, Механизм поворота основания, выполненный в виде винтовой пары с приводом вращения винта не обеспечивает равномерного перемещения каретки, особенно на малых скоростях перемещения каретки. Установка на верхнем образце магнита изменяет его массу и условия сцепления с нижним образцом. Все это приводит к снижению точности определения коэффициента сцепления образцов.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности определения коэффициента сцепления образцов за счет исключения влияния на их сцепление сторонних факторов в процессе испытаний, а также за счет усовершенствования механизма поворота основания (стола), позволяющего обеспечить поворот без заеданий и толчков, особенно, на малых скоростях перемещения.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для определения коэффициента сцепления образцов, содержащем основание, установленное на опорах, установленный на основании с возможностью поворота в вертикальной плоскости на оси стол, предназначенный для установки подлежащих испытаниям образцов, механизм поворота стола для изменения его угла наклона, включающий каретку, имеющую возможность контакта со столом для обеспечения его поворота, а также размещенную на основании измерительную головку, новым является то, что устройство оснащено фотодатчиком, установленным на столе в зоне размещения образцов, механизм поворота стола дополнительно содержит шток, закрепленный вертикально на основании, в каретке выполнено отверстие, которым она надета на шток с возможностью перемещения по нему, измерительная головка установлена на основании, ее измерительный стержень, имеющий возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, торцом контактирует с кареткой, при этом механизм поворота стола оснащен пружиной сжатия, установленной на штоке и предназначенной для поджима каретки к торцу измерительного стержня измерительной головки.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для определения коэффициента сцепления образцов, фронтальный вид;
- на фиг. 2 - устройство, вид сверху.
Устройство для определения коэффициента сцепления образцов состоит из основания 1, на котором посредством оси 2 установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости стол 3. В центральной части стола 3 имеется углубление (позицией не обозначено), предназначенное для размещения подлежащих испытаниям образцов 4 и 6. На столе размещен фотодатчик 5.
Стол 3 опирается на опору - шарикоподшипник 7, размещенный на каретке 9. Каретка 9 оснащена механизмом ее вертикального перемещения. Данный механизм выполнен в виде штока 11, на который надета посредством выполненного в ней сквозного отверстия каретка 9. Шток 11 закреплен на пластине 15, скрепленной стойками 16 к нижней поверхности основания 1. На шток 11 надета пружина сжатия 14, входящая в состав механизма перемещения каретки и подпружинивающая каретку 9.
На верхней плоскости основания 1 закреплена стойка 10, на которой установлена измерительная головка 8, измерительный стержень которой контактирует торцом с верхней поверхностью каретки 9, подпружиненной пружиной 14. Измерительный стержень имеет возможность вертикального перемещения посредством микрометрического винта.
К нижней плоскости основания прикреплены одна неподвижная стойка 17 и две стойки 12 с регулирующими винтами 13, с помощью которых выполняется регулирование стола 3 в горизонтальное положение.
На верхней поверхности стола 3 установлены два уровня 19, по которым выполняется контроль установки стола 3 в горизонтальное положение.
Устройство работает следующим образом.
Коэффициент сцепления - тангенс угла наклона консоли к прилегающему катету, т.е. отношение высоты подъема консоли, соответствующей моменту страгивания верхнего образца, к величине прилегающего катета.
Для того, чтобы отображать значение коэффициента сцепления непосредственно на дисплее измерительной головки, в устройстве предусмотрена длина прилегающего катета угла наклона консоли величиной 100 мм, т.е. расстояние от оси вращения 2 консоли до точки контакта с шарикоподщипником 7 равно 100 мм. В результате, показание микрометрической головки на дисплее, фиксирующее высоту подъема каретки (противоположный катет угла наклона консоли) - соответствует величине коэффициента сцепления, увеличенная на два порядка. Чтобы отображать абсолютную величину коэффициента сцепления, на дисплее приклеивается перед первой цифрой показания обозначение «0,».
Устройство располагается тремя своими опорами на плоской площадке: левая неподвижная опора 17 и две регулируемые опоры 13. В начале проведения серии испытаний производится юстировка устройства - установка его в горизонтальное положение. Для этого вворачивают микрометрический винт измерительной головки до нулевого показания на дисплее, после чего регулировочным винтом 13 передней правой опоры выставляют по уровню 19 горизонтальное положение консоли 3 в направлении оси X, а регулировочным винтом 13 задней правой опоры - в направлении оси Y.
В цилиндрическом углублении консоли размещается испытуемый образец 4 (⌀50 мм) с упором в левую стенку. Второй образец 6 (⌀22 мм) помещается сверху первого образца. Для уменьшения рассеивания показаний коэффициента сцепления, трущиеся поверхности образцов обезжириваются спиртом.
Далее производят подъем каретки 8 микрометрическим винтом измерительной головки 8 до момента страгивания верхнего образца, фиксируемого фотодатчиком 5, включающим красный фотодиод 19. При загорании красного фотодиода 19 перемещение каретки прекращают и считывают показания коэффициента сцепления на дисплее измерительной головки 8 с точностью до пятого знака после запятой.
Если коэффициент сцепления больше 0,25, то вместо измерительной головки с пределами измерения 0…25 мм следует установить измерительную головку с пределами измерения 25…50 мм и между стойкой 10, на которой крепится измерительная головка 8, и основанием 1 установить эталон 18 толщиной 25 мм.
Возможно использование измерительной головки с пределами измерения 0…25 мм и шаблона. В этом случае показания на дисплее коэффициента сцепления надо увеличить в два раза.