Установка для испытаний материалов на трение и износ в вакууме

Установка для испытаний материалов на трение и износ в вакууме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытаниям материалов на трение и износ, в частности покрытий в вакууме. Цель изобретения - повышение производительности за счет сокращения времени испытаний, получаемого с учетом возможности проведения без разгерметизации вакуумной камеры неограниченного числа испытаний образцов с любыми исследуемыми смазочными материалами и контртелами в автоматическом режиме. В вакуумной камере 1 закреплен рычаг с установленным в нем с возможностью вращения и осевого перемещения валом 3 для размещения на нем образца 4. В плоскости рычага установлен с возможностью качания второй рычаг с размещенным в нем параллельно валу 3 образца 4 вторым валом 6, предназначенным для размещения контробразца 7. На рычагах размещены механизмы разъединения валов и нагружения. На втором валу 6 установлен храповой механизм, предназначенный для поворота этоого вала, и измеритель 12 момента трения, взаимодействующий с храповым механизмом. Ввод и вывод образцов 4 и 7 осуществляют через шлюзовую камеру ввода образцов и аналогично ей устроенную шлюзовую камеру вывода образцов. Управление сменой образцов и изменение режимов их испытаний осуществляют системой управления. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг, z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424977/25-28 (22) 06.04.88 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) П.Н. Хопин (53) 620.178.162(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1515094, кл. G 01 N 3/56, 1983. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС В ВАКУУМЕ (57) Изобретение относится к испытаниям материалов на трение и износ, в частности покрытий в вакууме. Цель изобретения - повьппение производительности за счет сокращения времени испытаний, получаемого с учетом возможности проведения без разгерметизации вакуумной камеры неограниченного числа испытаний образцов с любыми исследуемыми смазочными материалами и контртелами в автоматическом режи(51)5 Г 01 N 3/56// С 01 N 19 02

2 ме. В вакуумной камере 1 закреплен рычаг с установленным в нем с возможностью вращения и осевого перемещения вал 3 для размещения на нем образца 4. В плоскости рычага установлен с возможностью качания второй рычаг с размещенным в нем параллельно валу 3 образца 4 вторым валом 6, предназначенным для размещения контробразца 7. На рычагах размещены механизмы разъединения валов и нагружения. На втором валу 6 установлен храповый механизм, предназначенный для поворота этого вала, и измеритель 12 момента трения, взаимодействующий с храповым механизмом. Ввод и вывод образцов 4 и 7 осуществляют через шлюзовую камеру ввода образцов и аналогично ей устроенную шлюзовую камеру вывода образцов. Управление сменой образцов и изменение режимов их испытаний осуществляют системой управления. 7 ил.

1539586

Изобретение относится к испытани, ям материалов на трение и износ, в частности покрытий в вакууме.

Цель изобретения — повышение производительности установки за счет сокращения времени испытаний.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг. 2— то же, вид сверху; на фиг. 3 — разрез Л-А на фиг. 1, на фиг. 4 — вид

В »а фиг. 1; на фиг. 5 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 6 — вид Д на фиг.3на фиг. 7 — схема системы управления °

Установка содержит вакуумную камеру 1, закрепленный на ней рычаг 2, установленный в рычаге с возможностью вращения и осевого перемещения вал 3 -для размещения на нем образца 4, установленный в плоскости рычага 2 с возможностью качания второй рычаг 5, размещенный в последнем параллельно валу образца 3 второй вал 6, предназначенный для размещения контробраэца 7, размещенные на рычагах механизм 8 разъединения валов и меха, низм 9 нагружения валов, питатель 10 с крепежной гайкой (не показана) для подачи образцов, установленный на втором валу б храповой механизм 11, предназначенный для поворота вала б,. измеритель 12 момента трения, установленный на втором валу б и взаимодействующий с храповым механизмом 11, и систему 13 управления. На вакуумной камере 1 (у входа в питатель 10) закреплена шлюзовая камера 14, в которой расположен шток 15, установленный с возможностью перемещения в направлении входа в питатель 10. На штоке 15 закреплено седло 16. В шлюзовой камере 14 с герметичным окном (не показано) установлен манипулятор 17, предназначенный для подачи образцов в седло 16. На вакуумной камере 1 (у выхода из питателя 10) закреплена шлюзовая камера вывода образцов (не показана), имеющая механизм вывода образцов из вакуумной камеры и устроенная аналогично шлюзовой камере 14 ввода образцов. На вакуумной камере 1 (в плоскости рычагов 2 и 5) закреплен механизм 18 смены контробраэцов, взаимодействующий с валами 3 и 6..На рычаге 2 вала образца закреплен узел 19 автоматического регулирования нагрузки, взаимодействующий с системой 13 управления. Питатель 10 имеет свяэан5

55 ные с системой 13 управления электромагниты с подпружиненными фиксаторами: 20 — для съема образцов иэ седла

16; 21 — для съема образцов с валов;

22 — для подачи образцов и контробразцов из жтателя 10 к соответствующему валу; 23 — для удаления образцов после испытаний. Измеритель 12 момента трения выполнен в виде рычага-втулки 24, воздействующей на тензобалку

25 с наклеенными на нее тензодатчиками (не показаны). Механизм 18 смены контробразцов содержит паразитную шестерню 26 с буртиком, .которая через подпружиненный рычаг 27 связана с электромагнитом 28, взаимодействующим с системой 13 управления, причем электромагнит 28 и рычаг 27 укреплены на подвижной каретке 29, установленной на параллельных направляющих 30, закрепленных в опорах 31, установленных в вакуумной камере 1 в плоскости рычагов 2 и 3 ° При этом второй вал 6 для крепления контробразца выполнен в виде раздвигающегося соединения вал-втулка 32 с подпру- жиненным фиксатором-шпонкой 33. Вал 3 имеет зубчатый сектор 34, а второй вал 6 — аналогичный ему зУбчатый сектор 35. В качестве привода 36 использован привод вращательного и возвратно-поступательного перемещения. Уплотнение 37 ввода в вакуумную камеру обеспечивает передачу в вакуумную камеру как вращательного, так и возвратно-поступательного движения вала 3 без нарушения герметичности. Изменение различных режимов испытаний (нагрузка, число циклов и т.д.), смена поверхностей трения, замена образцов, контробразцов и др. обеспечивается системой 13 управления. Измерение момента трения, регистрируемого посредством собранных в мостовую схему тензодатчиков, наклеенных на тенэобалку 25, осуществляется усилителем потенциометра 38 типа КСП, имеющем концевой микровыклюватель 39. Посадочные места валов 3 и 6 выполнены в виде конусов.

Устройство работает следующим образ ом.

При закрытом штоке 15, находящемся в крайнем правом положении и герметизирующем вакуумную камеру 1, произврдят. напуск воздуха в шлюзовую камеру 14. Затем открывают герметичное окно и на манипулятор 17 подают контросуществляется завинчив ание кре пежной гайки, в результате чего контробразец 7 оказывается прочно закрепленным на посадочном месте второго вала 6, которое как и у вала 3 выполнено в виде конуса, что позволяет производить точную центровку образца при закреплении и предохранить образцы за счет угла самоторможения от проворачивания во время испытаний. Затем валы возвращают в исходное положение, в результате чего паразитная шестерня 26 после отключения электромагнита 28 возвращается воз- вратной пружиной в исходное положение, расцепляя валы 3 и 6.

После этого (аналогично вышеописанному) производят подачу в зону крепления вала 3 и закрепление образца 4. Затем по команде системы 13 управления механизм разъединения валов, ранее разъединявший образцы, приводит,их в контакт. Нагружение до заданной нагрузки производится при помощи узла 19 автоматического регулирования нагрузки по соответствующей команде системы 13 управления. После этого включается привод

36, в результате чего происходит вращение вала 3 с образцом 4 относительно контробразца 7. В процессе испытания измеритель 12 момента трения постоянно регистрирует момент трения в паре образец 4 †.контробразец 7. После истирания материала покрытия на образце 4 сила трения резко возрастает, что регистрируется потенциометром 38. Прк достжкении заранее установленного значения силы трения микровыключатель 39 потенциометра 38 отключает привод 36 вращения. Затем система 13 управления дает команду на вращение вала 3 с образцом 4 в обратном направлении, а так как образец 4 и контробразец 7 находятся в контакте, происходит вращение вала 6.контробразца 7 до упора рычага-втулки 24 в тензобалку 25 с обратной стороны, после чего происходит пощелкивание храпового механизма 11 на один зуб, что соответствует повороту контробраэца 7 относительно образца 4 новой неизношенной поверхностью. После этого пс команде системы 13 управления срабатывает механизм 8 разъединения нялов, разъединяя образец 4 и контробразец 7. Затем производят смену образца 4 на новый .

5 1539586 образец 7. Закрывают герметичное окно и производят откачку воздуха из шлюзовой камеры 14 до требуемой глубины разрежения. После этого шток 15 .

5 перемещается в крайнее левое положение (герметичность штока обеспечивается применением сильфона), а контробразец 7 манипулятором 17 подается в седло 16 штока 15. Манипулятор 17 пе- 10 ремещается в исходное положение, в результате чего шток 15 вместе с контробразцом 7 также возвращается в исходное положение, герметизируя вакуумную камеру 1° . Затем в шлюзовую камеру 14 вновь производят напуск воздуха, открывают герметизирующее окно и на манипулятор 17 подают образец 4 с исследуемым покрытием.

Окно закрывают, вновь в шлюзовой ка- 2р мере 14 производят откачку воздуха, после чего шток 15 перемещается в левое положение. При этом контробразец 7, находящийся в седле 16 штока, удерживается в питателе 10 фик- 25 сатором 20 и после убирания последнего контробразец 7 дод действием собственного веса перемещается по желобу питателя 10 и направляется фиксатором 22 в зону закрепления ЗО второго вала 6, попадая на один из фиксаторов 23. После этого по команде системы 13 управления происходит срабатывание электромагнита 28, который, преодолевая действие возвратной пружины, через рычаг 29 опускает паразитную шестерню 26 до зацепления с зубчатыми секторами 34 и 35 на обеих валах. Затем вал 3, перемещаясь к месту крепления образцов, ув- 40 лекает за собой посредством паразитной шестерни 26.второй вал 6, который, преодолевая действие подпружиненного фиксатора-шпонки 23, раздвигается, оставляя вал-втулку 32 с

45 рычагом-втулкой 24. на месте. При этом движение паразитной шестерни 26 в осевом направлении вместе с валами осуществляется посредством подвижной каретки 29, установленной на параллельных направляющих 30, закрепленных в опорах 3 1. В результате осево.го перемещения второй вал 6 проходит через контробразец 7 до упора в крепежную гайку находящуюся В питате ле 10. Крепление контробразца 7 на втором валу 6 производится вращением последнего, передаваемым от вала 3 через паразитную шстерню 26. При этом

1539586

Формула изобретения

Установка для испытаний материалов на трение и износ в вакууме, содержащая вакуумную камеру, закрепг1енный в ней плоский рычаг, установленный в рычаге с возможностью вращения и осевого перемещения вал для размещения на нем образца материала, Установленный в плоскости рычага с возможностью качания второй рычаг, 30 и осуществляют новое испытание. Съем образца 4 производят в последовательности,, обратной его креплению, Удержание образца 4 в питателе 10 осу5 ществляется фиксаторами 21 и 23. 3атем после отхода последнего по команде системы 13 управления изношенный образец 4 (контробразец 7) под действиЕм силы тяжести перемещается к выходу из питатепя 10 и удаляется из вакуумной камеры 1 через шлюзовую камеру (показана) вывода образцов, устроенную аналогично шлюзовой камере

14 ввода образцов. 15

Замену контробразца 7 производят после выработки расчетного числа дорожек трения на его поверхности в

Результате нескольких десятков испытаний, когда каждый раз контробразец 2р

7 при помощи храпового механизма 11 оворачивается в новое положение. ,онтробразец 7 заменяют также при необходимости проведения испытания новой пары трения. 25 размещенный в последнем параллельно валу образца второй вал, предназначенный для размещения контробразца, размещенные на рычагах механизмы разъединения валов и нагружения, питатель для подачи образцов, установленный на втором валу храповой механизм, предназначенный для поворота этого вала, измеритель момента трения, установленный на втором валу и взаимодействующий с храповым механизмом, и систему управления, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени испытаний, она снабжена закрепленной на вакуумной камере у входа в питатель шлюзовой камерой, установленным в последней с возможностью перемещения в направлении входа в питатель штоком, закрепленным на штоке седлом, установленным в шлюзовой камере манипулятором, предназначенным для подачи образцов в седло, закрепленной на вакуумной камере у выхода из питателя выходной шлюзовой камерой, установленным в ней механизмом вывода образцов из вакуумной камеры, закрепленным на вакуумной камере в плоскости рычагов и взаимодействующим с валами механизмом смены контробразцов и закрепленным на рычаге вала образца узлом автоматического регулирования нагрузки, взаимодействующим с системой управления.

1539586

27

so

_#_

1539586

Вид Д

Составитель В. Данилов

Редактор А. Ревин Техред М,Ходанич Корректор О. Кравцова

Заказ 210 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101