Система нагружения образца при триботехнических исследованиях малыми нагрузками

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА НАГРУЖЕНИЯ ОБРАЗЦА ПРИ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ МАЛЫМИ НАГРУЗКАМИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Гуцев Дмитрий Михайлович Семенюк Михаил Савич Зозуля Андрей Петрович Кудрицкий Владимир Григорьевич Григорьев Андрей Яковлевич Мышкин Николай Константинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Система нагружения образца при триботехнических исследованиях малыми нагрузками, содержащая консоль нагружения, устройство нагружения, датчик положения поворотной рамки, индентор, отличающаяся тем, что применена электромагнитно-гравитационная система, основанная на поворотной рамке с закрепленной на ней катушкой,имеющей возможность перемещаться в магнитном поле постоянного магнита. 2. Система нагружения образца при триботехнических исследованиях малыми нагрузками по п. 1, отличающаяся тем, что содержит датчик положения системы обратной связи.(56) 1. Патент 2071603, МПК 01 3/56, 1997. 2. Комков О.Ю. Микротрибометр возвратно-поступательного типа, работающий в области малых нагрузок конструктивные особенности и методика испытания образцов//Трение и износ. - 2003. - Т. 24. -6. - С. 642-648. 56032009.10.30 Полезная модель относится к области испытаний материалов, а именно к устройствам оценки триботехнических характеристик материалов при малых нагрузках. Известен прибор для оценки триботехнических характеристик конструкционных и смазочных материалов 1 (аналог), содержащий станину, установленные на ней держатель контробразца, кинематически связанный с ним привод вращения, чашу с испытательной средой, держатель образца, соединенный с механизмом нагружения, выполненный в виде рычага с подвешенными грузами на конце, снабженный датчиком силы трения, где датчик выполнен в виде стальной пластинки, которая одним концом жестко закреплена к держателю образца, а другим - к рычагу механизма нагружения, сам механизм нагружения снабжен датчиком линейного износа образцов. Необходимая нагрузка на образец создается с помощью грузов (гравитационная система нагружения). Недостатком указанного выше устройства является невозможность проведения триботехнических исследований материалов при малых нагрузках (10-100 мН),что обусловлено трением в опорах, необходимостью учета веса образца и трудностью балансировки тяжелого рычага механизма нагружения с требуемой точностью. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является микротрибометр возвратно-поступательного типа для испытания тонких покрытий, применяемых в прецизионных узлах трения, разработанный в ИММС НАН Беларуси 2. Недостатком этого устройства является наличие погрешностей при измерении сил трения и износа, что связано с использованным конструктивным решением - применением в системе нагружения образца электромагнита с горизонтальным расположением. Сердечник электромагнита, через систему рычагов, создает необходимое усилие прижатия индентора к образцу. Для снятия нагрузки на образец и для перемещения сердечника электромагнита применена пружина растяжения. Такая схема предусматривает использование электромагнита с силой, превышающей силу пружины, что вызывает достаточно сильный нагрев обмотки электромагнита. Учитывая, что рабочие характеристики электромагнита зависят от температуры, это приводит к ухудшению чувствительности прибора. Кроме того, применение пружины увеличивает инертность всей системы нагружения. Задачей полезной модели является изменение существующей конструкции системы нагружения с целью уменьшения существующих недостатков и получение более точных результатов измерений. Поставленная задача решается заменой электромагнита в системе нагружения на электромагнитную систему, основанную на поворотной рамке с закрепленной на ней катушкой, перемещающейся в магнитном поле постоянного магнита. Это обеспечивает повышение точности задания малых нагрузок за счет отказа от использования пружины,что снижает порог чувствительности прибора и уменьшает инерционность системы нагружения и, следовательно, уменьшает и погрешность получаемых результатов. Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрирована на фигуре. В предлагаемой конструкции консоль нагружения - 6 связана с поворотной рамкой 1, на которой расположена катушка 2, помещенная в магнитное поле постоянного магнита 3. По катушке протекает ток. Изменение тока в катушке приводит к ее перемещению относительно жестко закрепленного магнита на оси вращения рамки 5, а значит, и к изменению величины нагрузки индентора 7 на образец 8. Регулируя направление и величину тока через катушку, можно быстро изменять или снимать нагрузку с образца. При уменьшении величины тока в катушке поворотная рамка под действием гравитационных сил принимает свое первоначальное положение. Система нагружения является по сути комбинированной - электромагнитно-гравитационной. Замкнутая система обратной связи,отслеживающая положение поворотной рамки при помощи датчика положения 4, обеспечивает поддержание ее точного положения и значения прикладываемой нагрузки в ходе испытаний. 56032009.10.30 Оборудование может быть использовано в НИИ и на предприятиях, занимающихся триботехническими исследованиями тонких покрытий, применяемых в технологии микроэлектронномеханических систем (МЭМС). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3