PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01N 3/56 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Węzeł tarcia testera tribologicznego (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/02 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/09 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Białostocka,Białystok,PL (72) Twórca(y) wynalazku: Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL (74) Pełnomocnik: Żukowska Bożenna, Politechnika Białostocka PL B1 (57) Węzeł tarcia testera tribologicznego, zawierający próbkę i przeciwpróbkę osadzone w obudowie uchwytu roboczego testera, znamienny tym, że w obudowie uchwytu roboczego (3) zainstalowane są termopara (4) i czujnik indukcyjny (5), przy czym termopara (4) umieszczona jest w odpowiednio ukształtowanym gnieździe obudowy (3), a jej końcówka umieszczona jest w nieprzelotowym gnieździe wykonanym w badanej próbce (2), zaś czujnik indukcyjny (5), mocowany do obudowy (3) uchwytu roboczego, ustawiony jest tak, że jego czoło, w pozycji zerowej, dotyka bocznej powierzchni przeciwpróbki (1).

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest węzeł tarcia testera tribologicznego, stosowany zwłaszcza w maszynie tarciowej typu SMT-1. Właściwości tribologiczne węzłów tarcia maszyn i urządzeń w dużym stopniu decydują o ich trwałości i niezawodności. Znanych jest wiele znormalizowanych i modelowych testerów tribologicznych do oceny tych właściwości. Wybór urządzenia badawczego czy metody badań zależy od budowy i parametrów pracy rzeczywistego węzła tarcia, interesujących badacza wielkości wejściowych i wyjściowych oraz od ewentualnej późniejszej drogi badań. Jednym ze znanych i szeroko rozpowszechnionych testerów tribologicznych jest maszyna tarciowa SMT-1 (pracująca według schematu półpierścień - krążek), gdzie próbkę stanowi wycinek pierścienia wykonany z badanego materiału, zaś przeciwpróbkę - krążek wzorcowy. Konstrukcja tego testera zapewnia pomiar i rejestrację: temperatury T, momentu tarcia M T, obciążenia N i prędkości obrotowej n. W wielu przypadkach (szczególnie dla oceny technologicznej) informacje o współzależnościach pomiędzy parametrami T, M T, N i n są wystarczające dla oceny przydatności badanego materiału jako elementu pary tarciowej węzła tarcia. Jednak mając na uwadze złożoność procesów tribologicznych, szczególnie procesy patologiczne (sczepienia I i II rodzaju oraz procesy przejściowe od normalnego zużycia do sczepienia) dla prognozowania warunków powstawania sczepienia, a także sterowania zakresem normalnego zużycia bardzo przydatną staje się ocena takich parametrów węzła tarcia jak: temperatura T, rezystancja kontaktu R, współczynnik tarcia μ, nacisk jednostkowy p, zużycie (intensywność zużycia) J, prędkość ślizgania ν i droga tarcia s. Konstrukcja maszyny tarciowej i budowa jej węzła tarcia nie umożliwia precyzyjnej rejestracji temperatury, nacisków jednostkowych, prędkości i drogi tarcia oraz współczynnika tarcia, a rejestracja rezystancji kontaktu i intensywności zużycia jest w ogóle niemożliwa. Przedmiotem wynalazku jest węzeł tarcia testera tribologicznego, którego istotą jest zainstalowanie w obudowie uchwytu roboczego testera termopary i czujnika indukcyjnego. Termopara umieszczona jest w odpowiednio ukształtowanym gnieździe obudowy, a jej końcówka umieszczana jest w nieprzelotowym gnieździe wykonanym w badanej próbce. Czujnik indukcyjny, mocowany do obudowy uchwytu roboczego, ustawiony jest tak, że jego czoło, w pozycji zerowej, dotyka bocznej powierzchni przeciwpróbki. Osie symetrii termopary i czujnika indukcyjnego ustawione są promieniście w stosunku do przeciwpróbki węzła tarcia testera. Tester tribologiczny z zastosowanym węzłem tarcia według wynalazku umożliwia dokładniejsze i bardziej wiarygodne badanie skojarzeń tarciowych i ich właściwą ocenę. Możliwe jest też dokładniejsze określenie wpływu temperatury na badane połączenie tarciowe oraz określenie rezystancji kontaktu tarciowego. Rezystancja kontaktu jest ważnym parametrem potwierdzającym istnienie wtórnych struktur, a także na podstawie wyników tego badania można wnioskować o rodzaju tarcia pomiędzy współpracującymi elementami. Węzeł tarcia testera tribologicznego według wynalazku zostanie bliżej omówiony na przykładzie jego wykonania pokazanego na rysunku. Na rysunku fig. 1 przedstawiono widok, z częściowym przekrojem, od czoła węzła tarcia, a fig. 2 przedstawia wykres obrazujący zmiany parametrów tarcia w funkcji czasu badanej próbki. W przykładowym węźle tarcia przeciwpróbka 1 wykonana jest ze stali 45, hartowanej i odpuszczonej do 45 HRC. Próbkę 2, mającą kształt wycinka pierścienia, stanowi fragment panewki łożyskowej wylanej stopem Ł6. Próbka 2 i przeciwpróbka 1, zamocowane są w obudowie 3 uchwytu roboczego testera tribologicznego. W obudowie 3 zainstalowane są termopara 4 i czujnik indukcyjny 5, które podłączone są do odpowiednich sieci zasilających oraz urządzeń rejestrujących wyniki pomiaru. Termopara 4 umieszczona jest w odpowiednio ukształtowanym gnieździe wykonanym w obudowie 3 i w taki sposób, że jej końcówka znajduje się w nieprzelotowym otworze wykonanym w badanej próbce 2. Czujnik indukcyjny zamocowany jest, za pomocą obejmy 6, do czoła obudowy 3 uchwytu roboczego w ten sposób, że jego czoło, w pozycji zerowej, dotyka bocznej powierzchni przeciwpróbki 1. Termopara 4 i czujnik indukcyjny 5 ustawione są promieniście w stosunku do przeciwpróbki 1. W przeprowadzonych badaniach tribologicznych jako czynnik smarujący zastosowano olej SAE 15W/40 modyfikowany dodatkiem utleniającym. Dla zobrazowania zjawisk zachodzących przy przejściu od tarcia normalnego do sczepienia przeprowadzono ciągłą rejestrację współczynnika tarcia μ, intensywności zużycia J, temperatury T oraz rezystancji (oporu elektrycznego) R na kontakcie tarciowym

3 PL B1 3 w funkcji czasu t przy stałej prędkości tarcia i naciskach powierzchniowych. Zmiany badanych parametrów przedstawione są na wykresie - fig. 2. Analizując uzyskane wyniki pomiarów można stwierdzić istnienie trzech charakterystycznych przedziałów czasowych procesów przejściowych: I. proces normalnego zużycia. W tym okresie współczynnik tarcia μ jest stabilny, nieznacznie rośnie temperatura T i zużycie J. Rezystancja kontaktu R maleje zmieniając się cyklicznie wraz z powstawaniem i niszczeniem wtórnych struktur powierzchniowych. II. okres przejściowy między normalnym zużyciem a sczepieniem II rodzaju. Szybki wzrost współczynnika tarcia μ i temperatury T, nieznaczny wzrost zużycia J oraz na początku gwałtowny wzrost rezystancji R a następnie jej spadek. III. sczepienie. Współczynnik tarcia μ jest niestabilny z tendencją spadkową, w dalszym ciągu rośnie temperatura T oraz obserwujemy szybki spadek zużycia J. Rezystancja kontaktu R zachowuje stałą wartość, równą oporowi przejścia. Zastrzeżenie patentowe Węzeł tarcia testera tribologicznego, zawierający próbkę i przeciwpróbkę osadzone w obudowie uchwytu roboczego testera, znamienny tym, że w obudowie uchwytu roboczego (3) zainstalowane są termopara (4) i czujnik indukcyjny (5), przy czym termopara (4) umieszczona jest w odpowiednio ukształtowanym gnieździe obudowy (3), a jej końcówka umieszczona jest w nieprzelotowym gnieździe wykonanym w badanej próbce (2), zaś czujnik indukcyjny (5), mocowany do obudowy (3) uchwytu roboczego, ustawiony jest tak, że jego czoło, w pozycji zerowej, dotyka bocznej powierzchni przeciwpróbki (1).

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.