Способ испытания трибологических свойств магнитной жидкости и устройство для его осуществления

Способ испытания трибологических свойств магнитной жидкости и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается испытаний материалов и может быть использовано для проведения испытаний трибологических свойств магнитных жидкостей в контакте тел трения, например в подшипниках скольжения. Целью иэобретения является повышение достовер-1 ности результатов испытания магнитной жидкости, а также расширение номенклатуры моделируемых узлов трения . Это достигается путем создания с помощью постоянных магнитов с периодическим намагничиванием магнитного поля, убывающего по высоте зазора и однородное в двух других направлениях . Для реализации способа используется устройство, включающее вал с дискЪм, который состоит кз набора магнитов, контртело, контактирующее с диском, узел нагружения, в котором Нагрузка передается с помощью скобы с ножевыми опорами, расположенной в . касательной к поверхности диска плоскости и перпендикулярно к образующей диска. Это исключает поворот диска и обеспечивает равномерное распределение нагрузки. 2 с.п. и 1 з.п, Ь-лы, 8 ил. W

..SU„„ (gg) g С 01 М 3/56

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н, A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

1 1РИ ГКНТ СССР (21) 47?2570/?8 (?2) 23.06.89 (46) 23.05.91, Бюл. Р 19 (71) Белорусский технологический институт им, С.M.Êèðîâà и Институт машиноведения им. А.А.Благонравова (?2) В.Ф.Медведев, А,Н.Вислович, В.И.Бакаленко и В.Д.Данилов (53) 620.178,16(088.8) (56) Трение и износ, 1985, том ЧХ, 1"- 4, с. 582-583.

Машина для испытаний материалов на трение и износ модели CNI, †. 2. Тех-

:ническое описание и инструкция по

: эксплуатации. — Иваново . 1973. (54) СПОСОБ ИСПНТАНИ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается испытаний материалов и может быть использовано для проведения испытаний трибологических свойств магнитных жидкостей

Изобретение касается испытаний материалов, в частности испытаний трибологических свойств (трение, безызносные нагрузки, толщины смазочных слоев, структурная прочность слоев и др. магнитной жидкости в контакте тел трения применительно к узлам трения, рабочие поверхности которых образуют внутренний контакт. К числу таких узлов трения относятся шарни- ры с цилиндрической поверхностью, зубчатые передачи с внутренним за- цеплением Новикова, подшипники скольв контакте тел трения, например в подшипниках скольжения. Целью изоб-

".ретения является повышение достовер-"= ности результатов испытания магнитной жидкости, а также расширение но" менклатуры моделируемых узлов трения. Это достигается путем создания с помощью постоянных магнитов с периодическим намагничиванием магнитного поля, убывающего по высоте зазора и однородное в двух других направлениях. Для реализации способа используется устройство, включающее вал с диском, который состоит из набора магнитов, контртело, контактирующее с диском, узел нагружения, в котором

Нагрузка передается с помощью скобы с ножевыми опорами, расположенной в ! касательной к поверхности диска плоскости и перпендикулярно к образующей .диска. Это исключает поворот диска и обеспечивает равномерное распределение нагрузки. 2 с.п. и 1 з.п. A-лы, 8 ил, жения, уплотнительные узлы и фрикционные передачи.

Цель изобретения — повышение достоверности путем органиэации требуемой топографии магнитного поля и обеспечения равномерности распределения нагрузки в зоне контакта.

На фиг.1 представлено устройство для испытаний, общий вид; на фиг,2— конструкция скобы, оправки и диска; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — вид на ножевые опоры скобы и оправки на фиг.5 и 6 — варианты. 3 конструкции диска; на фиг.7 и 8 схема испытания диск-колодка (диск выполнен по фиг.б).

Устройство содержит станину l, 5 установленный на ней с возможностью вращения вал 2 с диском 3, узел 4 нагружения, оправку 5 с контртелом 6 и узел 7 измерения силы трения.

Скоба 8 (см,фиг.2} установлена

3 с контртелом б сила трения компенсируется силами трения опор 9 с углублениями 10, что исключает проворот оправки 5 под действием силы трения.

Кроме этого, в направлении продольной оси диска 3 обеспечивается рав, номерное распределение нагрузки, Диск . 3 закрепляется на валу 2 с помощью гайки 11 + пружинной шайбы 12.

Диск 3 (eM,Фиг.5) выполнен в виде

35 чередующихся кольцевьгх постоянных магнитов 13-21 с радиальным и осевым направлениями намагниченности (векторы намагниченности изображены стрелками). В зазоре между диском 3 и контртелом б магнитная жидкость 22 удерживается магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами 13-21.

Направления намагниченности соседних идентичных магнитов (например, магнитов 13 и 15, 14 и 16, 15 и 17, 16 и 18 и т.д.) выбирают противоположными друг другу. Магниты с радиальным направлением намагниченности (например, магниты 15, 17, 19 и т.д.) обращены к магнитной жидкости полюсом, одноименным с обращенными к нему полюсами соседних магнитов с осевпй намагниченностью (соответст55 венно магниты 14 и 16, 16 и 18 и т.д.). Крайние магниты 13 и 2! имеют радиальное направление намагниченности и обращены к магнитной жидкости 22 южным полюсом В, Причем ширину этих магнитов берут равной половине ширины магнитов 14-20. Вал 2 выполнен иэ магнитного материала, а контртело 6 — из немагнитного материала, Оси ножевых опор 9 скобы 8 и углублений 10 оправки 5 размещены в плоскости, проходящей через середину среднего магнита 17 (см.фиг,5) или магнита 15 (см,фиг.б}, у которых направление намагниченности радиальное. Суммарную протяженность ножевых опор 9 выбирают иэ условия отсутствия их перемещения по углублениям 1С для худшего случая (разрушенный.слой жидкости в контакте диска 3 с контртелом 6).

Для рас1:.:ирения номенклатуры моделируемых уы-.ов трения предусмотрены кроме испытаний магнитных жидкостей по схеме диск-втулка (см.фиг,2, где контртело 6 выполнено в виде втулки) испытания по схеме диск-колодка (см.фиг.7), где контртело 6 выполнено в виде колодки с исполнением диска 3 по фиг.б. В этом случае на, пальце 23 каретки 24 установлен рычаг 25, к которому с помощью болтов 26 и пружинных шайб (на чертежах не показаны) крепится скоба 8.

Причем в ходе испытаний магнитной жидкости расстояние между осями пальца 23 каретки 24 и валом 2 с диском

3 обеспечивают равным радиусу диска 3.

Конструктивное размещение ножевых опор 9 и оси пальца 23 в плоскости действия возникающей в контакте диска 3 с контртелом 6 силы трения исключает опрокидывающий момент от этой силы (плечо равно нулю). Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки в ко ::.-;акте, что, в свою очередь„ повышает достоверность результатов испытания магнит ной жидкости.

В описанной выше конструкции диска

3 векторы намагниченности соседних магнитов составляют прямой угол. Чередование магнитов, показанное на фиг. 5 и 6, приводит к замыканию магнитного потока через магнитную жидкость 22, в то время ак на противоположной стороне магнитный ?IATQE практически отсутствует. Использование крайних магнитов с радиальным направлением намагниченности снижает краевой эффект в сравнении с вариантом, когда крайние магниты имеют осевое направление намагниченности. Лля

1651154 ными потоками магнитов !6 и 18, За. крепляют набор этих магнитов на валу 2 с помощью шайбы 12 и гайки 11.

5 .После этого закрепляют контртело 6 ь оправке 5 и размещают последнюю на диске 3. Затем с помощью узла 4 нагружения, скобы 8, ножевых опор 9 прикладывают сжимающую нагрузку P к контртелу 6 и диску 3, разделенных слоем магнитной жидкости 22, удерживаемой в зазоре магнитным полем.

Проводят во вращение вал 2 и регистрируют возникающую в контакте силу трения с помощью узла 7.

В ходе испытаний магнитной жидкости изменяют скорости вращения вала 2, нагрузку на контакт, температуру диска 3 и магнитной жидкости 22. Ре2р гистрируют указанные параметры. Регистрируют также силу трения, безыэносние нагрузки, нагрузки, при которых превосходится структурная прочность слоя магнитной жидкости и на25 чинается износ контртела, диапазоны изменения контактных параметров, при которых не превосходится несущая способность слоя магнитной жидкости при воздействии на нее сформированным в зазоре магнитным полем, напряженность которого определяется по приведенной зависимости.

Эффективность изобретения обусловлена повышением достоверности испытания магнитной жидкости путем прибли35 жения условий испытания к эксплуатационным и формирования в зазоре тел трения магнитного поля требуемых топографии и напряженности. Это стало возможным благодаря созданию существенно асимметричного магнитного поля, удерживающего магнитную жидкость в зазоре тел трения, концентрации магнитного поля на обращенной к маг45 нитной жидкости поверхности одного из тел трения, определению напряженности магнитного поля с максимальным использованием магнитных свойств магнитов, конструктивному исполнению

Ь ..узлов устройства, исключающему опрокидывающий момент от силы трения и обеспечивающему равномерность распределения нагрузки по зоне контакта. этой же цели берут ширину крайних магнитов в два раза меньше ширины внутренних магнитов. В результате этого концентрируют магнитное йоле ь заполненном магнитной жидкостью зазоре между диском 3 и контртелом 6.

Для обеспечения симметричного распределения магнитного поля вдоль оси диска 3 крайние магниты берут с одинаковьм направлением намагниченности, что вьптолняется при количестве магнитов, разном (4п+1), где n=l (см.фиг.6), n=? (см.фиг.5), п=3 и теде

Для измерения температуры используют хромель-копелевые термопары (на чертежах не показаны), взаимодействующие с контртелом 6 и магнитной жидкостью, Предусмотрен вариант с электрической изоляцией контртела 6 от станины для определения толщины слоя жидкости и его структурой прочности известными способами, основанными на регистрации электрического сопротивления контакта.

Устройство работает следующим ohразом.

Устанавливают на вал 2 магнит 13 с радиальным направлением намагниченности, у которого к магнитной жидкости ?2 обращен полюс 8, Рядом устанавливают магнит 14 с осевым направлеННрМ намагниченности так, чтобы K уже установленному магниту был обращен полюс 8. Далее устанавливают магнит

15 с радиальным направлением намагниченности, обращенный к магнитной жидкости полюсом N. Магнит 16 с осевым направлением намагниченности устанавливают полюсом N к магниту 15. " агниты 17 20 устанавливают соответственно магнитам 13-16. Магнит 21 ус танавливают аналогично магниту 13, При указанном расположении магни-. тов магнитные потоки, выходя из полюсов N магнитов, намагниченных в осе.— вом направлении, например магниты 14 и 16, проходят через радиально намагниченный магнит 15, складываются с, его магнитным потоком и выходят из полюса N последнего ° Далее магнитний поток искривляется и замыкается через ближайшие радиально намагниченные магниты 13 и 17. С другой стороны, магнитный поток, выходящий из полюса N магнита 17, компенсируется направленными встречно магнитo p м У л а и 3 о б p e т е н и я

1. Способ испытания трибологических свойств магнитной жидкости, заключающийся в том, что сообщают отно165115 сительное перемещение двум разделенным магнитной жцдкостью и нагруженным телам и регистрируют параметры трения, по которым Оценивают свойства магнитной жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания, формируют в зазоре между телами с помощью набора чередующихся по- 1g стоянных магнитов с радиальным и осевым направлениями намагниченности магнитное поле, убывающее по высоте зазора и однородное в двух других направлениях, концентрируют магнитное поле на обращенной к магнитной жидкости поверхности одного из тел ., трения, на краях зоны контакта тел трения направление магнитного пото- ка выбирают радиальным, а напряжен2 ность Б магнитяого поля по высоте зазора изменяют по зависимости

242 -И -kh

Н вЂ”,— - -М (1-е ) е

И

25 где N — намагниченность магнитов; и — ширина одного из средних магнитов;, h — высота зазора между телами ения k=26tA ЗО ф — расстояние между двумя маг. нитами с одинаковым направлением намагниченности.

2. Устройство для испытания трибологических свойств магнитной жидкости, содержащее станицу, установ35 . ленный на ней с возможностью вращения вал с диском, установленные на станине каретку с пальцем и узел нагружения, связанную с последним оправ- ку с контртелом, предназначенным для контактирования с диском через слой магнитной жидкости, и узел измере4 8 ния параметров трения в контакте, О т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленной между оправкой и узлом нагружения скобой с двумя ножевыми опорами, оси которых расположены в касательной к внешней цилиндрической поверхности диска плоскости и по разные стороны от зоны контакта диска и контртела, на оправке выполнены предназначенные для взаимодействия с ножевыми опорами конические углубления, оси которых расположены. в этой же плоскости, диск выполнен в виде набора чередующихся кольцевых постоянных магнитов с радиальным я осевым направлениями намагниченности и с противоположным направлением намагниченности у соседних идентичных магнитов, соседние магниты с радиальным и осевым направлениями намагниченности обращены к зазору между диском и контртелом Одноименными полюсами, ширина крайних магнитов набора равна половине ширины остальных, вал выполнен иэ магнит" його материала, контртело — иэ немягнитного материала, а оси ножевых опор скобы и конических углублений оправки размещены в плоскости, проходящей через середину среднего магнита с радиальным направлением намагниченности.

34 УСТРОЙСТВО ПО ПФ 29 О Т Л И ч яюще ес я тем, что, с целью расширения номенклатуры моделируемых узлов трения, оно снабжено закрепленным на пальце каретки рычагом, на котором закреплена скоба, расстояние между осями вала и пальца равно радиусу диска, а контртело выполнено в виде колодки.

1651154 РИ2. 1

165)154

0 ую 15N v 78 Щта

@ЮГ.Б

1651! 54

Составитель Н,Вартанова

Редактор Т.Иванова Техред М,Дидык Корректор С. Иекмар аказ l 980 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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