DD267794A1

DD267794A1 - Vorrichtung zur messung von verschleisskennwerten an polymerwerkstoffen

Info

Publication number: DD267794A1
Application number: DD30984587A
Authority: DD
Inventors: Gerd Doant; Horst Tuenschel; Peter Umbreit
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1989-05-10

Abstract

Mit der Vorrichtung zur Messung von Verschleisskennwerten, insbesondere der Stick-slip-Reibung, werden die Einsatzgrenzen von Polymerwerkstoffen in diesem entscheidenden Kennwert bestimmt. Diese Bestimmung ermoeglicht die kardanische Aufhaengung des Messtisches mit dem Pruefkoerper mittels eines Kardangelnkes und die drehbare Lagerung der Nabe des Messtisches und deren Halterung gegen Torsion mittels Blattfedern. Figur

Description

Di4 Aufgab« wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßtisch, auf dem sich der Prüfkörper befindet, mittels eines Kardangelenkes kardanisch aufgehängt ist. Die Nabe des Metrisches ist dabei drehbar gelagert und mittels Blattfedern gegen Torsion gehalten, so daß es beim Auftreten von Stick-slip-Reibung zu einer Auslenkung des Meßtisches kommt, die elektronisch erfaßt werden kann. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird das Gerät abgeschaltet und der Abschaltpunkt mittels eines Stundenzahlen erfaßt.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. Der Meßtisch 1, auf dem sich der Prüfkörper 2 befindet, ist mittels eines Kardangelenkes 3 kardanisch aufgehängt. Die Nabe 4 des Meßtisches 1 ist drehbar gelagert und mittels Blattfedern 5 gegen Torsion gohaltert. Auf den Blattfedern sind Dehnungsmeßstreifen 6 angebracht, die zur Erfassung der Torsionskraft dienen. Die Reibwelle 7 ist mit einom nicht gezeichneten Antriebssystem starr verbunden. Die Drehzahl ist kontinuierlich regelbar. Die Belastung wird über ein nicht gezeichnetes Hebelsystem über die Stirnfläche der Nabu 4 eingeleitet. Die Temperatur dar Gleitfläche des Prüfkörpers 2 bzw. deren Temperaturerhöhung gegenüber der Umgebungstemperatur wird durch zwei Thermoelemente 8 und 9 gemessen, wobei ein Thermoelement durch eine Bohrung bis unmittelbar unter den Reibring 10 geführt ist.Zum Zeitpunkt des Auftretens von Stick-slip-Reibung beginnt der kardanisch aufgehängte Meßtisch 1 mit Prüfkörper 2 zu vibrieren, so daß der Meßtisch 1 aus seiner ursprünglich horizontalen Lage ausgelenkt wird. Durch den Schalter 11, der mittels einer Stellschraube 12 in seiner Höhe verstellbar ist, wird die zulässige Intensität der Stick-slip-Reibung eingestellt. Der Abschaltpunkt wird mittels eines nicht gezeichneten Stundenzählers erfaßt. Alle den Prüfkörper 2 tragenden, bewegten Teile der Vorrichtung sind in einem Grundkörper 13 eingebaut.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von Vorschleißkennwerten, insbesondere der Stick-slip-Roibung, an Polymerwerkstoffen mittels der Prüfmethode Spurzapfen, wobei auf einem Meßtisch ein Prüfkörper angeordnet ist, gegen den ein drehbar gelagerter Reibkörper mit bestimmbarer Drehzahl und bestimmbarer Kraft bewegt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Meßtisch (1), auf dem sich der Prüfkörper (2) befindet, mittels eines Kardangelenkes (3) kardanisch aufgehängt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Nabe (4) des Meßtisches drehbar gelagert ist und mittels Blattfedern (5) gegen Torsion gehaltert ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Große Verluste entstehen in der Volkswirtschaft durch Verschleiß von Bauelementen in Maschinen, Geräten und Anlagen. Mit wachsender Industrieproduktion, die mit gesteigerten Leistungsanforderungen an tribotechnische Baugruppen verbunden Ist, werden die Verluste durch Verschleiß weiter steigen. Daher werden Untersuchungen von tribologischen Prozessen verstärkt Gegenstand wissenschaftlicher Arbeiten sein, um auch umfangreiche und aufwendige Praxiserprobungen von Formtoilen einzusparen. Die Erfindung findet Anwendung beim Hersteller von polymeren Werkstoffen zur Charakterisierung des Verschleißverhaltens von Polymeren, insbesondere bei der Ent wicklung neuer Gloitlagerwerkstoffe. Weiterhin wird sie angewendet bei Formteilentwicklern sowie beim Anwender zur Beurteilung des tribologischon Verhaltens spezieller Werkstoff- oder Medienpaarungen. Diese tribologischen Kennwerte bl'Hen line Grundlage für die durchgängige Anwendung von CAD/ CAM-Systemen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, den komplexen Reibvorgang zwecks Vor ausberechnung auf verschiedene Modell betrachtungen zurückzuführen. Grundlage all dieser Berechnungen sind Kennwerte, die durch Messungen an Modellprüfeinrichtungen gewonnen werden So sind bisher solche Meßgrößen von Bedeutung wie: Gleitflächentemperatur, Masseverlust und Schloifspurtiefe, aus denen solche Konstruktionskennwerte berechnet werden, wie: Reibungsenergiedichte, Verschleißintensität, Reibungskoeffizient und zulässige Scherbeansprurhung. Zur Ermittlung derartiger Werkstoffkennwerto ist die Methode Spurzapfan am weitesten verbreitet.

Danach gleitet ein rotierender ringförmiger Reibkörper mit der Stirnfläche auf der ebenen Oberfläche eines plattenförmigen Prüfkörpers und erzeugt unter dem Einfluß einer einstellbaren Normalkraft und einstellbarer Gleitgeschwindigkeit einen bestimmten Verschleißbetrag. Die konstruktive Gestaltung der verwendeten Prüfeinrichtungen kann sehr verschieden sein. In den PS DD 155555, DD 207481, DD 207573, DD 218679, DD 231645, DD 231646, DE 2040 741, DE 2645902 und CH 604155 sind Lösungen beschrieben, die sich auf spezielle Ausführungsformen der Kraftaufbringung, der Messung der Reibkraft bzw. des Reibmoments, der Temperaturmessung sowie der Messung des Verschloißvolumens beziehen. All dieee Prüfeinrichtungen gehen davon aus, daß der Spurzapfen starr mit dem Antriebselement zwecks Ausführung der Rotationsbewegung verbunden und der Meßtisch mit dem Prüfkörper quasi starr federnd gegon die radiale Verdrehung aufgehängt ist.

In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß speziell beim Einsatz von polymeren Werkstoffen al« Gleitlagerwerkstoff die Erscheinung des Auftretens von Stick-slip-Reibung ein wesentliches Einsatzkriterium darstellt, wobei diese Erscheinung aber in keinem unmittelbaren Zusammenhang mit den bisher üblichen Verschleißkennwerten steht und es somit zu Fehleinschätzungen bei der Beurteilung von Formstoffpaarungen führt. Stick-slip-Reibung (Rückgleiten) macht sich in einem unruhigen Lauf, Vibration und verschiedentlich auch als Quietschen bemerkbar. All diese Prüfeinrichtungen haben den Nachteil, daß sie den Kennwert des Zeitpunktes des Auftretens von Stick-slip-Reibung nicht erfassen, da der Meßtisch mit Probe nicht frei beweglich gelagert ist und somit das Reibungs- und Verschleißverhalten nur unzureichend erfaßt bzw. in verschiedenen Fällen sogar falsch beurteilt wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, auf Basis der Verschleißprüfmethode Spurzapfen neben den üblichen Kennwerten zur Charakterisierung des Reibungs- und Verschleißverhaltens von Plastikwerkstoffen den Kennwert Stick-slip-Reibung zu erfassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgebe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung des tribologischen Verhaltens von Plastikwerkstoffen nach der Methode Spurzapfen zu entwickeln, rr it der ein neuer charakteristischer Konnwert, die Stick-slip-Reibung, gemessen werden kann.