УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗНАШИВАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

Техническое решение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытаний изнашиваемости образцов материалов при движении в почвенной массе, например, для выявления износостойких материалов при изготовления рабочих органов почвообрабатывающих машин и т.д.
В качестве прототипа выбрана установка для испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин на износ (а.с. СССР №673884, МКИ G01M 19/00, А01В 15/00, 1979), включающая камеру с почвой, испытываемый рабочий орган, закрепленный на водиле, установленном на приводном валу и механизм уплотнения почвы, выполненный в виде подпружиненных уплотнительных дисков, установленных в нижней и верхней частях камеры на упругих элементах. Сверху камеры установлена крышка, посредством перемещения которой регулируется степень воздействия упругих элементов на уплотнительные диски, которые регулируют величину уплотнения почвы.
Установка для испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин на износ имеет следующие недостатки: положение испытываемого почвообрабатывающего органа в процессе испытаний не соответствует реальному рабочему положению, а именно - режущие элементы расположены в вертикальной плоскости, что искажает фрикционную нагруженность рабочего органа и, соответственно, процесс его изнашивания, характерный для эксплуатационных условий. Другим недостатком является то, что механизм уплотнения не обеспечивает стабильного, контролируемого уплотнения почвы в камере, т.к. уплотняющее усилие передается на уплотнительные диски через упругие элементы - пружины, которые, в процессе испытаний, под спонтанным динамическим воздействием движущихся внутри камеры деталей и почвы будут деформироваться, изменять жесткость, а соответственно будет неконтролируемо и спонтанно меняться уплотняющее усилие. Это дает низкую воспроизводимость результатов испытаний. Кроме того, почва в камере единым массивом (комом) будет захватываться водилом и испытываемым органом и перемещаться с ними, не получая скольжения относительно испытываемого органа и не создавая изнашивающего воздействия на них, что не соответствует реальным эксплуатационным условиям. Таким образом, установка не обеспечивает в процессе испытаний воспроизведение условий близких к эксплуатационным.
Технической задачей является расширение функциональных возможностей установки для испытания на изнашиваемость материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин и обеспечение условий испытаний близких к эксплуатационным условиям, контроль и регистрацию количественных параметров режима испытаний, в частности уплотнение почвы и угол наклона образца материала, а также повышение воспроизводимости результатов.
Поставленная задача решается тем, что установка для испытания на изнашиваемость материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин, содержащая камеру с почвой, механизм ее уплотнения, приводной вал с водилом, на котором крепятся испытываемые образцы материалов, камера дополнительно содержит пластины, установленными по внутреннему периметру рабочей зоны камеры, механизм уплотнения почвы выполнен в виде прижимного диска снабженного жесткими нагружающими стержнями, скрепленных с диском с помощью шарнирных пальцев, нагружающие стержни, выполненные с резьбовой нарезкой с одной стороны, с другой стороны содержащие поперечно расположенные отверстия, в которых размещены шарнирные пальцы, установлены на брусьях, расположенных над проемом камеры и фиксируемые скобами, прикрепленными к стенке камеры, на поверхности прижимного диска расположены дополнительные пластины, плоскости которых расположены радиально, на резьбовом участке нагружающего стержня навинчены гайки, расположенные под брусом и над брусом, датчик усилия уплотнения почвы, расположенный под слоем почвы, диск, расположенный на контактной поверхности датчика усилия сверху, выполнен с радиальными пазами, в которые входят пластины установленные по периметру камеры, приводной вал верхним концом присоединяется к приводу, к нижнему концу приводного вала прикреплены водила с помощью резьбы и стопорной гайки
Устройство обеспечивает получение при испытаниях, более достоверных сведений об износостойкости материалов, движущихся в почвенной среде (за счет воспроизведения условий испытаний близких к эксплуатационным), что дает возможность повысить долговечность и надежность рабочих органов почвообрабатывающих машин и соответственно снизить эксплуатационно-ремонтные затраты.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками полезной модели, является наличие в установке для испытания изнашиваемости материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин камеры с почвой, приводного вала с водилом, на котором крепятся испытываемые рабочие органы, механизма уплотнения почвы.
Отличительными признаками является наличие пластин, установленных по периметру камеры и на поверхности прижимного диска обращенной в камеру и расположенные плоскостями радиально, датчик усилия сжатия установленного на дне камеры, диск подвижныы в вертикальном направлении и установленный в камере над датчиком усилия сжатия и контактирующий с ним, водила крепятся к приводному валу с помощью резьбы и стопорной гайки. При этом прижимной диск прикреплен с помощью шарнирных пальцев к жестким нагружающим стержням имеющих резьбовую нарезку на свободных концах, упорной и фиксирующей гаек на резьбовом участке каждого стержня, брусьев, закрепленных скобами, на которых установлены нагружающие стержни.
Между совокупностью существенных признаков технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Совокупность существенных признаков полезной модели является необходимым и достаточным условием для достижения технического результата. Испытываемому образцу во время испытаний обеспечено горизонтальное положение, соответствующего реальному рабочему положению почвообрабатывающего рабочего органа, также в процессе испытаний обеспечено стабильное уплотнение почвы в камере с контролем и регистрацией величины уплотнения, также обеспечено в процессе испытаний неподвижность (невращение) почвы в камере.
На фиг. 1 показан сборочный чертеж установки для испытания на изнашиваемость материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин (главный вид с разрезом и вид сверху);
На фиг. 2 показан разрез установки в плоскости В-В;
На фиг. 3 показан вид по стрелке Б - участок приводного вала, испытываемый образец и его крепление к водилу;
На фиг. 4 показан вид по стрелке А - размещение испытываемых образцов и верхний прижимной диск с пластинами.
Установка для испытания на изнашиваемость материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин состоит (фиг. 1) из камеры 1 с почвой 2, приводного вала 3, который верхним концом присоединяется к приводу (на фигуре не показан); к нижнему концу приводного вала 3 с помощью резьбы и стопорной гайки 4 прикреплены водила 5, на концах которых закрепляются испытываемые образцы 6 с помощью винта 7. В верхней части камеры, над водилами 5 с образцами 6 размещен механизм уплотнения почвы, включающий прижимной диск 8, который прикреплен к жестким нагружающим стержням 9 с помощью шарнирных пальцев 10. В центре прижимного диска 8 имеется отверстие через которое проходит приводной вал и которое позволяет прижимному диску 8 перемещаться при уплотнении почвы 2 внутри камеры 1. Нагружающие стержни 9, на одном конце имеют резьбовую нарезку, а на другом поперечно расположенные отверстия для размещения шарнирных пальцев 10. Нагружающие стержни 9 попарно установлены на брусьях 11, которые расположены над проемом камеры 1 и фиксируются от смещения скобами 12, прикрепленными к стенке камеры. В брусьях 11 выполнены сквозные отверстия, в которых размещаются резьбовым участком нагружающие стержни 9. На резьбовом участке каждого нагружающего стержня навинчены гайки: из них 13, расположенные под брусом - упорные, для создания осевого усилия нагружающих стержней 9; из них 14, расположенные над брусом - фиксирующие, для фиксации затяжки гаек 13 и предотвращения случайного опускания диска 8. Внутри камеры, в рабочей зоне, по периметру установлены пластины 15, плоскости которых расположены радиально. На поверхности диска 8, обращенной в рабочую зону камеры, также установлены радиально расположенные пластины 16, а на наружной поверхности диска 8 имеются втулки 17 с отверстиями в стенках для установки в них шарнирных пальцев 10. Над дном камеры 1 расположен диск 18 с радиальными пазами, в которые входят пластины 15. Число пазов соответствует количеству пластин 15. Между внутренней поверхностью стенки камеры 1 и диском 18, а также между стенками пластин 15 и поверхностями пазов диска 18 имеются зазоры, обеспечивающие свободное перемещение диска 18 в вертикальном направлении. На дне камеры 1, между его внутренней поверхностью и диском 18 установлен датчик усилия сжатия 19. Например датчик усилия модель ДСТ5.2. Датчик усилия соединен проводниками электрических сигналов через отверстие 20 в камере 1 с записывающим прибором (на фиг. не показаны).
Установка для испытания на изнашиваемость материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин работает следующим образом. Перед началом испытаний на дно камеры 1 помещают датчик усилия сжатия 19. Проводники электрических сигналов, идущие от него, пропускают через отверстие 20 в стенке камеры 1 и соединяют с записывающим прибором (на фигуре не показан). На контактную поверхность датчика усилия 19, с верху, помещают диск 18 с радиальными пазами таким образом, что в пазы входят пластины 15, установлены по периметру камеры 1. Затем пространство в камере 1 над диском 18 заполняют почвой 2.
Далее образцы испытываемых материалов 6, имеющие плоскую форму, закрепляются винтами 7 на водилах 5, которые ввинчиваются резьбовыми концами в резьбовые отверстия на конце приводного вала 3. При этом испытуемые образцы 6 устанавливаются на водиле (см. фиг. 3) и фиксируются в установленном положении путем затягивания стопорных гаек 4. После этого приводной вал 3, с установленными на нем испытываемыми образцами 6 опускается в камеру 1 на столько, что бы образцы 6 находились на середине высоты части камеры, заполненной почвой. Затем в камеру следует поместить прижимной диск 8, при этом сквозь отверстие имеющееся в нем должен пройти приводной вал 3, а пластины 16 погрузиться в почву.
Далее нагружающие стержни 9 прикрепляются шарнирными пальцами 10 ко втулкам 17 прижимного диска 8. Затем на резьбовой участок каждого стержня 9 навинчивается упорная гайка 13 настолько, чтобы конец стержня был свободен.
Далее над проемом камеры устанавливаются брусья 11, для закрепления от смещения они помещаются под скобы 12, а в имеющиеся в брусьях отверстия пропускают концы с резьбовой нарезкой стержней 9, затем на них навинчивают фиксирующие гайки 14.
После сборки установки ее приводной вал 3 присоединяется к приводу (на фигуре не показан), сообщающего валу 3 вращательное движение и удерживающий его в определенном положении.
Вращением гаек 13 сообщается нагружающим стержням 9 и соответственно прижимному диску 8 перемещение вниз, тем самым уплотняется почва 2 в камере 1. После достижения уплотнения почвы 2 в камере 1, соответствующего условиям испытаний, затягивают гайки 14 (притягиваем к поверхности брусьев 11), что обеспечивает неподвижность нагружающих стержней 9 и прижимного диска 8, и стабильное (не изменяющееся в процессе испытаний) уплотнение почвы 2 в камере 1.
Усилие уплотнения почвы количественно контролируется датчиком усилия сжатия 19 и регистрируется записывающим прибором (на фигуре не показаны).
Для проведения испытания на изнашиваемость образцов материалов 6 закрепленных на водилах 5 установки запускается привод (на фигуре не показан), который приводит во вращательное движение приводной вал 3, вместе с валом движутся водила 5 и соответственно образцы материалов 6.
Характер взаимодействия образца 6 с почвой 2, в которой они движутся при испытаниях, должен соответствовать эксплуатационным условиям, а именно - испытываемые образцы 6 должны скользить своей поверхностью по почве, что возможно при неподвижности почвы в камере 1. Неподвижность (невращение) почвы 2 в камере 1 относительно движущихся испытываемых образцов 6 обеспечивают пластины 15 и 16 в рабочей зоне камеры, по периметру стенки и на прижимном диске 8.
Уплотненная почва 2, в которой движутся испытываемые образцы материалов 6, оказывает на них изнашивающее воздействие, в результате чего образцы 6 изнашиваются. Изнашивание проявляется в изменении геометрических размеров образцов. Для определения количественных значений износа образцы 6 извлекаются из установки и подвергаются обмеру или взвешиванию. Для извлечения образцов 6 установка разбирается в последовательности обратной сборке.
Выполненные на предлагаемой установке экспериментальные испытания изнашивания образцов стали 65Г и стали Л53 при фиксированных условиях опыта показали малое расхождение результатов экспериментов (4,7%), т.е. высокую воспроизводимость результатов испытаний.
Технико-экономические преимущества заявляемого устройства состоят в получении, при испытаниях, более достоверных сведений об износостойкости материалов, движущихся в почвенной среде (за счет воспроизведения условий испытаний близких к эксплуатационным), что дает возможность повысить долговечность и надежность рабочих органов почвообрабатывающих машин и соответственно снизить эксплуатационно-ремонтные затраты.