close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3443

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3443
(13)
C1
(51)
(12)
6
G 01N 3/56,
G 01N 25/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: 970101
(22) 1997.02.28
(46) 2000.06.30
(71) Заявители: Потеха В.Л., Рогачев
Напреев И.С., Петров С.В. (BY)
А.В.,
(72) Авторы: Потеха В.Л., Рогачев А.В., Напреев
И.С., Петров С.В. (BY)
(73) Патентообладатели: Потеха Валентин Леонидович, Рогачев Александр Владимирович,
Напреев Игорь Сергеевич, Петров Сергей
Викторович (BY)
(57)
Способ диагностики изнашивания материалов, при котором трибосистему нагружают и приводят в относительное движение, по истечении заданного времени производят измерение параметра ее теплового состояния, отличающийся тем, что в качестве параметра теплового состояния используют величину
теплового расширения фрикционно-взаимодействующих деталей трибосистемы, по которой судят об скорости износа испытываемых материалов.
(56)
1. Технические средства диагностирования: Справочник. / Под ред. В.В. Клюева, М.: Машиностроение,
1989. - С. 6.
2. Технические средства диагностирования: Справочник. / Под ред. В. В. Клюева, М.: Машиностроение,
1989. - С. 104.
3. SU 1 462 164 А1, МКИ4 G01N 19/02, 1989.
4. Никитин Е. А. и др. Диагностирование дизелей. М.: Машиностроение, 1987. - С. 62-67.
5. SU 1 388 761 A1, МКИ4 G01N 3/56, 1988 (прототип).
6. Кулаковский М.В., Макаров Б.И. Измерение температуры поверхности твердых тел., М. 1979. - С. 4-7.
Фиг. 1
Изобретение относится к способам контроля величины износа и может быть использовано в различных
областях машиностроения, на транспорте и при проведении триботехнических лабораторных испытаний.
В процессе диагностирования работы самых разнообразных машин и механизмов в настоящее время используются среди прочих и тепловые параметры, такие как температура, количество теплоты, температурный градиент и др. [1]. Одним из наиболее часто используемых тепловых параметров является температура.
Методы измерения температуры делят на две группы - контактные и бесконтактные. Контактные методы по-
BY 3443 C1
лучили наибольшее распространение [2]. Известный способ определения эксплуатационных характеристик
узлов трения [3] позволяет измерять эксплуатационную температуру (тепловой параметр), которая используется в качестве критерия оценки момента трения, а также степени повреждаемости (задиры, залипания
поршневых колец и др.) сопряжений [4]. Однако недостатком данного способа является то, что из важнейших триботехнических характеристик измеряется только момент трения.
Способ реализуемый в [5] - "прототип", позволяет с достаточной степенью точности определить износ
материала пары трения. Он основан на измерении разности значений теплового параметра (температуры) во
вставках, выполненных из материалов с различной теплопроводностью. Способ заключается в том, что деталь трибосистемы нагружают, приводят в относительное движение и по истечении заданного времени определяют параметры ее теплового состояния (температура), по изменению которого судят об износе
материалов. Однако данный способ предусматривает нарушение целостности истирающего элемента, что
недопустимо для некоторых прецизионных узлов трения, например плунжерных пар топливных насосов дизелей, где невозможна установка на рабочей поверхности втулки вставок. Также в данном способе тепловой
параметр (температура) измеряется при помощи термопар. Погрешность измерения термопар состоит из
статической и динамической составляющих. К основным статическим погрешностям относят погрешности,
вызванные теплооттоком по термоэлектродам термопар, и погрешности, вызванные измерением температуры на некотором удалении от площадки контакта. Статические погрешности составляют более 5 % [6]. Динамические погрешности измерения термопары связаны с инерционностью данного метода, так как
термопара расположена на некотором расстоянии от зоны контакта. Точность измерения температуры с помощью термопар можно увеличить, применяя специальное оборудование (термостабилизаторы и др.), но это
значительно усложняет измерения и увеличивает эксплуатационные затраты.
Сущность изобретении заключается в том, что в процессе работы фиксируют тепловое расширение детали, зная которое по экспериментально установленным зависимостям определяют ее скорость изнашивания. На
деталь трибосистемы, например вал плунжерной пары, устанавливают трибоанализатор PCLW-01, который
прост в установке и позволяет с достаточной степенью точности определять термоизносные характеристики
пары трения, затем деталь нагружают и приводят в относительное движение. Перед остановкой трибосистемы фиксируют показания анализатора. После окончания работы пару трения охлаждают до заданной температуры, делают кратковременный пуск и также фиксируют показания анализатора. Затем определяют
разность показаний анализатора до и после охлаждения трибосистемы; разность показаний и будет являться
тепловым расширением детали. Зная величину теплового расширения, по экспериментально установленным
зависимостям скорости изнашивания данной детали от теплового расширения определяют скорость изнашивания материала детали. Увеличение точности диагностирования износа материала в предложенном способе
достигается за счет более простого и точного измерения теплового параметра, поскольку точность измерения
зависит от точности измерительного прибора, например прибор показывающий с индуктивными преобразователями модель 275 компактен, неэнергоемок и позволяет измерять линейные размеры с точностью до 3 %
[7]. Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение точности диагностирования
износа материалов прецизионных трибосистем.
Фиг. 1 Схема испытаний пары бронза-сталь. 1 - Вкладыш. 2 - Вал.
Фиг. 2. Схема испытаний пары резина с фторопластовым покрытием-сталь. 1 - Вкладыш. 2 - Вал. 3 Емкость с дизельным топливом.
Фиг. 3. Схема измерения износа (W) и теплового расширения (ТЕ) трибосистемы.
Фиг. 4. График зависимости скорости изнашивания от теплового расширения пары бронза-сталь. 1 - При
V = const. 2 - При P = const.
Фиг. 5. График зависимости скорости изнашивания от теплового расширения пары резина с фторопластовым покрытием-сталь.
Примеры реализации способа.
На машине трения 2070 СМТ-1, оснащенной анализатором модели PCLW-01, осуществляли исследования зависимости скорости изнашивания пар трения бронза-сталь и резина с фторопластовым покрытиемсталь от теплового расширения. Испытания проводились по схеме вал- вкладыш в режиме сухого трения для
пары бронза-сталь (Фиг. 1) и в режиме смазки для пары резина с фторопластовым покрытием-сталь (Фиг. 2).
Вал был изготовлен из стали ШХ-15 диаметром 40 мм, вкладыши для пары бронза-сталь - из бронзы Бр
О5Ц5С5. Для пары резина с фторопластовым покрытием-сталь вкладыши были изготовлены из маслобензостойкой резины 3826 с нананесением на нее методом электронно-лучевого диспергирования исходного
полимера в вакууме тонкого покрытия из фторопласта толщиной 0.1...0.2 мкм. Рабочая поверхность вкладышей – 2 см2. Для пары бронза-сталь время испытаний - 1.8 кс. С целью моделирования условий работы реального узла трения испытания данной пары проводились в двух режимах: 1 - с постоянной скоростью 0.16 м/с
и переменной нагрузкой от 0.11 МПа до 0.2 МПа; 2 - с постоянной нагрузкой 0.3 МПа и переменной скоростью от 0.11 м/с до 0.38 м/с. Для пары резина с фторопластовым покрытием-сталь время испытаний - 7.2 кс,
нагрузка - 0.49 МПа, скорость - 0.5 м/с. При пуске и остановке испытываемых трибосопряжений через каж2
BY 3443 C1
дые 1.8 кс работы пары бронза-сталь и каждые 7.2 кс для пары резина с фторопластовым покрытием-сталь
фиксировались показания анализатора. Износ образцов (W) определялся как разность показаний анализатора
в начальный момент времени работы системы и в момент пуска после ее охлаждения. Скорость износа определилась как отношение износа (W) ко времени испытания. Тепловое расширение пар трения (ТЕ) определялось как разность показаний анализатора до и после охлаждения (Фиг. 3). По полученным данным были
построены зависимости скорости изнашивания трибосопряжений от их теплового расширения для пары
6ронза-сталь(Фиг. 4) и для пары резина с фторопластовым покрытием-сталь (Фиг. 5), которые однозначно
показывают существование линейной связи между скоростью изнашивания и тепловым расширением пар
трения.
Предложенный способ позволяет значительно упростить и повысить точность измерений (точность измерения в зависимости от фиксирующего прибора составляет, например 3 % для прибора показывающего модели 275) термоизностных характеристик трибосистем, элементы (или отдельные части элементов) которых
изготовлены из самых разнообразных материалов (металлов, пластмасс, керамики и др.).
Фиг. 4
Фиг. 2
Фиг. 5
Фиг. 3
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
137 Кб
Теги
by3443, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа