PL164316B1 - Głowica do badania tarcia I zużycia - Google Patents

Abstract

Głowica do badania tarcia i zużycia, zawierająca dźwigniowy układ obciążający, w którym umieszczone są próbki dociskane obustronnie do płaskich powierzchni bocznych ułożyskowanej i wprawionej w ruch obrotowy przeciwpróbki, oraz wyposażona w przetworniki siły, znamienna tym, że zawieraprzetworniki liniowych zmian odległości(17 i 18), z którychjeden usytuowanyjest naprzeciwśladu tarcia próbki (4) po przeciwpróbce (3), a drugi poza tym śladem, zaś przetworniki siły (11 i 14), połączone są z próbkami (4) i służące do pomiaru składowych sił tarcia, są tak względem siebie usytuowane, że kierunki ich maksymalnej czułości nie są względem siebie równoległe, a ponadto przetworniki siły (11 i 14) połączone są z kadłubem (13) głowicy poprzez przeguby (12 i 16).

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica do badania tarcia 1 zużycia znajdująca zastosowanie w urządzeniu do testowania tworzyw konstrukcyjnych, oceniającym takie parametry jak: wartość współczynnika tarcia, intensywność zużywania, wartość temperatury wynikowej w pobliżu obszaru styku próbki z przeciwpróbką oraz parametry drgań samowzbudnych tarciowych.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 136 090 urządzenie do modelowych badań tarcia i zużycia zawiera przeciwpróbkę wykonującą ruch roboczy obrotowy, nieruchomą próbkę oraz dźwigniowy układ obciążający i tensometryczny układ pomiarowy siły tarcia. Badana próbka zamocowana jest w oprawce osadzonej przesuwnie w uchwycie połączonym poprzez śrubę regulacyjną z dźwignią obciążającą. Urządzenie umożliwia modelowe badania tarcia i zużycia przy współpracy czopa z wycinkiem panwi, przy różnej prędkości poślizgu i różnej sile docisku współpracujących elementów .

Znane z polskiego opisu patentowego nr 150 608 urządzenie do badania tarcia i zużycia tworzyw konstrukcyjnych zawiera ułożyskowany w obudowie wał, na którym pomiędzy pierścieniami oporowymi osadzone są przesuwnie dwie tarcze. Końce tarcz są połączone poprzez cięgna z przetwornikami sił przytwierdzonymi do obudowy, a w zewnętrznych powierzchniach tarcz osadzone są próbki, usytuowane naprzeciw przeciwpróbek, osadzonych w zaklinowanych na wale tarczach zewnętrznych. Na wale między tarczami są osadzone w kadłubie, połączonym z obudową urządzenia, siłowniki rozporowe, stykające się z osadzonymi luźno na wale tarczami wewnętrznymi, usytuowanymi naprzeciw powierzchni wewnętrznych tarcz. W tarczach wewnętrznych są wykonane kanały przepływowe powietrza służące do doprowadzania powietrza do trzech łożysk aerostatycznych, które połączone są z układem pneumatycznego zasilania.

Niedogodnością powyższego urządzenia jest to, że przetworniki do pomiaru siły tarcia usytuowane są na stałe w kadłubie głowicy urządzenia budowanego w taki sposób, aby oś pomiarowa przetwornika pokrywała się z przewidywanym kierunkiem siły tarcia, w związku z tym umożliwiają one stosunkowo dokładny pomiar tylko tej siły, której kierunek działania pokrywa się dokładnie z kierunkiem maksymalnej czułości przetwornika.

W praktyce rzeczywisty kierunek działania siły tarcia ulega zmianom podczas doświadczenia i rzadko pokrywa się z kierunkiem osi pomiarowej przetwornika do pomiaru tej siły. Zmiany tego kierunku są stosunkowo największe w przypadku, gdy urządzenie do badania zjawisk tarciowych działa na zasadzie dociskania próbek do czoła wirującej tarczy, stąd błędy pomiaru siły tarcia są stosunkowo poważne i są przyczyną różnic w obliczeniach wartości współczynnika tarcia jako miary własności ślizgowych poszczególnych gatunków tworzyw konstrukcyjnych, które są przedmiotem testowania.

Kolejną niedogodnością znanych urządzeń do badania zjawisk tarcia są trudności w ocenianiu odporności tworzywa konstrukcyjnego na zużywanie ścierne podczas ślizgania się próbek po prze164 316 ciwpróbce. W znanych urządzeniach badawczych zużycie liniowe oznacza się na podstawie pomiarów wysokości próbki lub przeciwpróbki przed eksperymentem tarciowym i po jego zakończeniu, a wartość tego zużycia jest równa równicy wyników tychże pomiarów. Przeiwa w obserwowanym procesie tarcia, spowodowana koniecznością okresowego zatrzymania urządzenia, demontażu i montażu próbek w głowicy, jest przyczyną bardzo poważnych zakłóceń tego procesu. Zakłócenia te objawiają się głównie jako stosunkowo duże rozrzuty wyników pomiarów zarówno oporów tarcia jak i zużycia ściernego.

Istotą głowicy według wynalazku, zawierającej dźwigniowy układ obciążający, w którym umieszczone są próbki dociskane obustronnie do płaskich powierzchni ułożyskowanej i wprawianej w ruch obrotowy przeciwpróbki oraz zaopatrzonej w przetworniki siły jest to, że zawiera przetworniki liniowych zmian odległości, przy czym jeden z tych przetworników usytuowany jest naprzeciw śladu tarcia próbki po przeciwpróbce, a drugi poza tym śladem. Przetworniki siły, połączone z próbkami i służące do pomiaru składowych sił tarcia są tak względem siebie usytuowane, że kierunki ich maksymalnej czułości nie są względem siebie równoległe oraz połączone są z kadłubem głowicy poprzez przeguby.

Zaletą głowicy według wynalazku jest umożliwienie ciągłych, równoczesnych i oddzielnych pomiarów wartości zużycia liniowego, zarówno każdej próbki jak i przeciwpróbki podczas ruchu obrotowego przeciwpróbki lub podczas przerwy w tymże ruchu, bez konieczności demontażu próbek z obsad, a obsad z dźwigni, co pozwala na uniknięcie komplikacji występujących podczas interpretacji wyników eksperymentów tarciowych przy różnych poziomach wartości podstawowych parametrów tarcia. Ponadto umożliwienie jednoczesnego i oddzielnego pomiaru oraz rejestracji dwu składowych siły tarcia umożliwia znacznie dokładniejsze obliczenia chwilowych wartości siły tarcia i kierunku działania tej siły.

Głowica według wynalazku jest przedstawiona w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat głowicy w rzucie z góry, a fig. 2 - schemat głowicy w rzucie z boku z miejscowym wyrwaniem ukazującym rozmieszczenie przetworników liniowych zmian odległości.

Głowica według wynalazku składa się ze sprzęgła 1 osadzonego na wrzecionie 2 połączonego z taiczą będącą przeciwpróbką 3. Z płaskimi powierzchniami bocznymi przeciwpróbki 3, w co najmniej jednym miejscu, stykają się obustronnie próbki 4, zamocowane w obsadach 5, umieszcz.onych w dźwigniach 6, które połączone są z płaskimi belkami sprężystymi 7, z jednej strony przeciwpróbki 3 poprzez mechanizm śrubowo dociskowy 8, a z drugiej poprzez łożysko ślizgowe poprzeczno -wzdłużne 9. Na belkach 7 naklejone są czujniki naprężno-oporowe 10, a końce belek 7 połączone są przetwornikiem siły 11, zamocowanym za pomocą przegubu 12 do kadłuba 13 głowicy. Dźwignie 6 w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu przeciwpróbki 3, połączone są z przetwornikiem siły 14 poprzez przeguby 15, zaś przetwornik siły 14 połączony jest z kadłubem 13 głowicy za pomocą przegubu 16. W środkowej części dźwigni 6 lub obsadzie 5 umieszczone są przetworniki liniowych zmian odległości 17 i 18, przy czym przetwornik 17 usytuowany jest poza śladem tarcia próbki 4, przedstawionym na rysunku w postaci zakreskowanego pola 19. Przetwornik 18 usytuowany jest naprzeciw śladu tarcia próbki 4 po przeciwpróbce 3.

Głowica według wynalazku, działa na zasadzie obustronnego docisku próbek 4 do wirującej przeciwpróbki 3. Przeciwpróbką 3 w kształcie tarczy jest osadzona w ułożyskowanym wrzecionie 2 i wprawiana w ruch obrotowy za pomocą silnika poprzez sprzęgło 1. Próbki 4 dociskano są do wirującej przeciwpróbki 3 za pomocą mechanizmu śrubowego 8 i łożyska 9 poprzez dźwignie C i obsady 5 próbek. Wartość siły, z jaką dociskane są próbki 4 do przeciwpróbki 3 jest mierzona za pomocą belek sprężystych 7 i naklejonych na nich czujników naprężno-oporowych 10. Wartość oporów tarcia pomiędzy próbkami 4 a przeciwpróbką 3 obliczana jest na podstawie wyników dwóch równoczesnych pomiarów wartości składowych siły oporów tarcia oznaczonych na rysunku symbolami To i Tp. Składowa siły To jest mierzona za pomocą przetwornika 14 siły, natomiast składowa T^ jest mierzona za pomocą przetwornika 11 siły. Na podstawie wyników pomiarów: To i T_p obliczona jest wartość wypadkowej oporów tarcia, która podzielona przez wartość siły docisku daje w re zultacie chwilową wartość współczynnika tarcia w badanym procesie zużywania.

Podczas długotrwałego eksperymentu tarciowego ulegają zużywaniu ściernemu zarówno próbki 4 jak i przeciwpróbki 3. W rezultacie zużycia następuje zbliżenie obsady 5 próbki 4 do przeciwpróbki 3 o wartość sumarycznego zużycia liniowego próbki 4 i przeciwpróbki 3. Wyznaczanie tej

164 316 wartości w sposób ciągły umożliwia przetwornik 17 przytwierdzony do obsady 5 usytuowany naprzeciw tej części przeciwpróbki 3, która nie współpracuje ślizgowo z próbką 4, co uwidocznione jest na rysunku, poza zakreskowanym polem 19. Natomiast przetwornik 18 jest przytwierdzony do obsady 5 w takim miejscu, że znajduje się naprzeciw tej części przeciwpróbki 3, która współpracuje ślizgowo z próbką 4. Umożliwia ona wyznaczenie chwilowych wartości zużycia liniowego próbki 4. Przetworniki 17 i 18 dokonują w sposób ciągły pomiaru chwilowych zmian odległości pomiędzy obsadą 5 i przeciwpróbką 3 w sposób bezstykowy np.: na zasadzie pneumatycznej lub indukcyjnej.

Płskie belki sprężyste 7 wraz z przetwornikiem 11 mogą pracować w położeniu oznaczonym na rysunku symbolem I lub II.

fig 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Głowica do badania tarcia i zużycia, zawierająca dźwigniowy układ obciążający, w którym umieszczone są próbki dociskane obustronnie do płaskich powierzchni bocznych ułożyskowanej i wprawionej w ruch obrotowy przeciwpróbki, oraz wyposażona w przetworniki siły, znamienna tym, że zawiera przetworniki liniowych zmian odległości (17 i 18), z których jeden usytuowany jest naprzeciw śladu tarcia próbki (4) po przeciwpróbce (3), a drugi poza tym śladem zaś przetworniki siły (11 i 14), połączone z próbkami (4) i służące do pomiaru składowych sił tarcia, są tak względem siebie usytuowane, że kierunki ich maksymalnej czułości nie są względem siebie równoległe, a ponadto przetworniki siły (11 i 14) połączone są z kadłubem (13) głowicy poprzez przeguby (12 i 16).