Устройство для испытания смазочного материала и материалов пары трения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА И МАТЕРИАЛОВ ПАРЫ ТРЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ивахник Антон Владимирович Жорник Виктор Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для испытания смазочного материала и материалов пары трения, содержащее корпус, образующий испытательную камеру, в который помещена пара трения, состоящая из элемента, имеющего возможность вращения, и неподвижного элемента колодки, с механизмом для ее нагружения, и привод, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит нагреватель, регулирующий температуру испытательной камеры, установленный на корпусе, а привод дополнительно сообщает возвратно-поступательное движение элементу пары трения, имеющему возможность вращения, при этом последний выполнен в виде двух полудисков, установленных на валу привода, один из которых - рабочий - взаимодействует с колодкой пары трения, которая делит испытательную камеру на две сообщающиеся через деформирующий зазор полости.(56) 1. РД 50-662-88. Методы экспериментальной оценки фрикционной совместимости материалов трущихся сопряжений. 41922008.02.28 2. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безизносность). - М. Издательство МСХА,2001. - С. 530-531. 3. Патент 2163013, МПК 701 3/56. Полезная модель относится к средствам для испытания смазочного материала и конструкционных материалов на трение и износ при термическом и механическом воздействии. Испытуемый смазочный материал может быть как пластичным, так и жидким,однако испытание пластичного смазочного материала является преимущественным. Известно серийное испытательное устройство серии СМТ-1 1 для оценки фрикционной совместимости конструкционных и смазочных материалов, используемых в трущихся сопряжениях, которое позволяет определить антифрикционные свойства как смазочных материалов, так и материалов пар трения. Устройство содержит расположенные на станине привод и шпиндельный узел, на валу которого установлен подвижный образец в виде диска, воспринимающий давление через неподвижный образец в виде колодки. Устройство снабжено испытательной камерой для размещения смазочного материала, которая должна обеспечивать непрерывное смазывание трущихся поверхностей. Устройство обеспечивает непрерывную регистрацию момента сил трения и измерение суммарного количества оборотов подвижного образца. Износ образцов определяется весовым способом. Однако данное испытательное устройство не позволяет проводить испытания при повышенных регулируемых температурах и осуществлять циркуляцию смазочного материала в процессе испытания. Отсутствие непрерывного перемешивания смазочного материала в ходе испытания приводит к перегреву и деструкции смазочного материала в зоне трибоконтакта. Аналогичную пару трения диск-колодка реализует устройство малой серии ПТХ-3 по определению триботехнических характеристик конструкционных и смазочных материалов 2. Устройство содержит герметичную испытательную камеру с помещенными в ней испытуемыми образцами, реализующими пару трения диск - колодка. Диск закреплен на валу синхронного электродвигателя, ротор и статор которого также размещены в камере. Самоустанавливающийся образец-колодка поджимается к вращающемуся ролику нагрузочным рычагом. Усилие, действующее на рычаг, создается пружиной, натяжение которой регулируется натяжным устройством винт-гайка. Винт приводится во вращение ротором реверсивного электродвигателя, статор которого вынесен за пределы камеры. Смазывание испытуемых образцов производится погружением в смазочный материал, для чего предусмотрена ванночка. Герметичная испытательная камера позволяет проводить испытания в различных газовых средах и оборудована устройством для непрерывной регистрации суммарного линейного износа образцов. Кроме износа, непрерывно регистрируются момент трения (по потребляемому электродвигателем току) и температура колодки, ролика и масла с помощью термопар. Малые габариты, простота конструкции, возможность непрерывной регистрации и записи основных параметров процесса трения позволяют проводить испытания на данном устройстве с высокой точностью. Однако устройство имеет следующие недостатки невозможность регулирования температуры смазочного материала и возможное сбрасывание смазочного материала с поверхности образца-ролика при увеличении скорости вращения. Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является испытательная камера машины трения 3, реализующая пару трения диск - колодка и содержащая приводной вал с закрепленным на нем диском, блок нагружения и систему регистрации суммарно линейного износа трибосопряжения, прозрачную крышку наблюдения. Испытательная камера смонтирована в вертикальном положении на подшипниковом узле, наружная поверхность которого представляет собой нисходящую коническую поверхность, плавно переходящую в конусно-винтовую. Испытуемые образцы-колодки 2 41922008.02.28 установлены на цилиндрические штифты в самоустанавливающихся шаровых опорах и воспринимают нагрузку от плунжерных гидроцилиндров. В качестве регистрируемого параметра для определения суммарного линейного износа трибосопряжения используют изменение давления рабочей жидкости в системе. Данное устройство обеспечивает возможность циркуляции испытуемой смазочной среды, минимизацию временных затрат на проведение испытаний, повышение достоверности результатов испытаний. Недостатком прототипа является отсутствие принудительного нагрева и термостатирования испытуемого смазочного материала, а используемая схема циркуляции смазочного материала не обеспечивает полного вовлечения смазки в процесс испытания из-за наличия мертвых зон в испытательной камере. Задачей полезной модели является создание устройства для испытания смазочного материала и материалов пары трения диск - колодка в широком диапазоне температур с обеспечением полной циркуляции всего объема смазочного материала. Поставленная задача решается тем, что устройство для испытания смазочного материала и материалов пары трения содержит корпус, образующий испытательную камеру, в который помещена пара трения, состоящая из элемента, имеющего возможность вращения, и неподвижного элемента - колодки, с механизмом для ее нагружения, и привод, причем, согласно техническому решению, оно дополнительно содержит нагреватель,регулирующий температуру испытательной камеры, установленный на корпусе, а привод дополнительно сообщает возвратно-поступательное движение элементу пары трения,имеющему возможность вращения, при этом последний выполнен в виде двух полудисков, установленных на валу привода, один из которых - рабочий - взаимодействует с колодкой пары трения, которая делит испытательную камеру на две сообщающиеся через деформирующий зазор полости. Конструкция полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 представлен осевой разрез устройства. На фиг. 2 представлен поперечный разрез устройства. Устройство содержит корпус 1, внутри которого расположена колодка 2 и вал 3 с закрепленными на нем с помощью винта 4 опорным полудиском 5 и рабочим полудиском 6. Колодка 2 и рабочий полудиск 6 образуют пару трения на валу 3, который совершает возвратно-поступательное и вращательное движения, опираясь на подшипники 7, расположенные на линейных подшипниках 8 и зафиксированные стопорными кольцами 9. Относительное возвратно-поступательное движение пары трения происходит по горизонтальным поверхностям стакана 10. Со стороны привода (на фиг. не показан) испытательная камера закрыта проходной крышкой 11, а с противоположной стороны - глухой крышкой 12. Нагрузка передается на колодку 2 толкателями 13, проходящими сквозь крышку 14 и площадку 15. Для обеспечения нагрева служит расположенный на корпусе 1 регулирующий нагреватель, в кожухе 16 которого помещен нагревательный элемент 17 с теплоизоляцией 18. Контроль температуры осуществляется термопарой 19. Устройство работает следующим образом. Полостиимежду стаканами 10 полностью заполняются испытуемым смазочным материалом. Затем корпус 1 закрывается крышкой 14 со свободно перемещающимися в ней толкателями 13. Далее включается привод вала 3. При этом полудиски 5, 6 получают вращательное движение и поступательно перемещаются из одного крайнего положение в другое. По достижении противоположного крайнего положения привод останавливается, а затем начинается вращательно-поступательное движение в обратную сторону. Необходимо, чтобы полудиски 5 и 6 в крайних положениях не доходили до наружной поверхности днища стаканов 10. Зазор 1 между наружными днищами стаканов 10 и торцевыми поверхностями полудисков 5, 6 определяется исходя из требования максимально полного цикличного выдавливания смазочного материала из полостив полостьи обратно. В процессе осуществления такого движения испытуемый смазочный материал продавлива 3 41922008.02.28 ется через деформирующий зазор 2 между цилиндрическими поверхностями полудисков 5, 6 и корпусом 1 испытательной камеры из полостирабочей зоны, ограниченной полудисками 5 и 6, в полость , а затем обратно. Величина зазора 1 между торцевой поверхностью полудисков 5, 6 и днищем стаканов 10, а также деформирующего зазора 2 может регулироваться размерами полудисков 5, 6 и определяется характеристиками испытуемого смазочного материала (главным образом, вязкостью и текучестью) и требуемым уровнем механического воздействия на смазочный материал, при этом чем меньше зазоры, тем большее механическое воздействие оказывается на смазочный материал. Далее включают регулирующий нагревательный элемент 17, при этом в процессе нагрева привод должен быть включен для обеспечения равномерного нагрева смазочного материала и элементов испытательной камеры. По достижении необходимой температуры на пару трения диск-колодка через площадку 15 и толкатели 13 прикладывается задаваемая нагрузка Р. Длительность испытания определяют опытным путем для конкретных материалов пары трения и вида смазочного материала, а также достижения желаемых результатов. В процессе испытания происходит износ пар трения, при этом испытуемый смазочный материал циркулирует по испытательной камере, подвергаясь интенсивному механическому и термическому воздействию, имитирующему такие воздействия в реальном узле трения. При такой организации процесса испытания смазочный материал постоянно находится в движении под давлением. Это обеспечивает постоянное смазывание трущихся поверхностей колодки 2 и рабочего полудиска 6. После окончания наработки заданного количества циклов нагрев и привод отключаются. Колодка 2 и рабочий полудиск 6 пары трения отмываются и взвешиваются для определения весового износа, что определяет антифрикционные свойства смазочного материала и противоизносные свойства пары трения. Возможно изучение состояния трущихся поверхностей. Также могут быть определены различные характеристики смазочного материала до и после испытания, например, критическая нагрузка и нагрузка сваривания, температура каплепадения, пенетрация, механическая и коллоидная стабильность, вязкость и другие свойства смазочного материала. Предлагаемое устройство позволяет получать данные, более полно характеризующие совместную работу триады трения в условиях, приближенных к реальным узлам трения за счет комбинированного влияния на испытуемую смазку как трибологических процессов,происходящих в зоне трения, так и механического и термического воздействия, оказываемого на смазочный материал во всем объеме узла трения. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4