Устройство для определения силы трения в среде криогенной жидкости

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4637288/28 (22) 12.01.89 (46) 07.01.91. Бюл. N 1 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устинова

Д.Ф. и Научно-производственное объединение Государственный институт прикладной химии" (72) В.В.Дроздов, А.Ю.Качалов, В.А.Мурадханов и Ю.Д.Соколов (53) 620.178.162(088,8) (56) Проблемы трения и изнашивания, 1976, N-9,,с. 71-75.... БЦ, 1619142 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СИЛЫ ТРЕНИЯ В СРЕДЕ КРИОГЕННОЙ

ЖИДКОСТИ (57) Изобретение касается испытания материалов на трение в среде криогенной жидкости. Целью изобретения является повышение точности определения силы трения. Объем 4, образованный плитой 1 и присоединенным к ней криостатом 3, выполнен герметичным от внешней среды. В нем установлены измеритель 5 уровня, подающий трубопровод 6 и дренажный трубопровод 7

1619142 с возможностью перемещения по высоте.

Установленный держатель 9 дискового образца 10 непосредственно связан с приводом вращения, расположенным на плите 1, Нагружение осуществляется сжатым газом, действующим через мембрану 19 на нагруэочную штангу 16, связанную с держателем 12 контробразца 13 равноплечим рычагом 17. На штанге 16 на уровне держателя 12 контробразца 13 установлен компенсатор 21 для компенсации выталкивающей силы. Измерительная штанга 22 выполнена из легкого материала (титана) в виде двуплечего рычага, ось 23

Изобретение относится к области испытания материалов на трение в криогенных средах.

Целью изобретения является повышение точности определения силы трения, На чертеже представлено устройство для определения силы трения в среде криогенной жидкости.

Устройство содержит плиту 1, к которой герметично через прокладку 2 присоединен криостат 3 с вакуумированной рубашкой, ограничивая герметичный испытательный объем 4. В нем герметично установлены измеритель 5 уровня криогенной жидкости, подающий 6 и дренажный 7 трубопроводы, причем дренажный трубопровод 7 имеет возможность перемещения по высоте испытательного объема 4 и закрепления на необходимой высоте при помощи уплотнительного узла 8. На плите 1 размещен привод вращения (не показан), с которым непосредственно связан расположенный в испытательном объеме 4 держатель 9 дискового образца 10, имеющий возможность вращения вокруг вертикальной оси и герметизированный на плите

1 при помощи уплотнительного узла 11. В испытательном объеме 4 размещен держатель 12 контробразца 13, выполненного в виде трех инденторов, расположенных равномерно по периферии держателя 9. На держателе 12 установлена сферическая опора

14 для поворота и самоустановки контробразца 13 относительно образца 10; Держатель 12 контробразца 13 . имеет возможность вертикального перемещения при помощи опоры 15 качения. В испытательном объеме 4 размещена .нагрузочная штанга 16, один конец которой связан с держателем 12 контробразца 13 при помощи равнопле. его рычага 17, а второй — с

40 качания которого установлена во внешней среде на плите 1 перпендикулярно продольной оси измерительной штанги 22 в ее центре тяжести и оси вращения держателя 9 образца 10 и герметизирована при помощи сильфона 27. Точка контакта измерительной штанги 22 с держателем 12 контробразца 13 находится на прямой, параллельной оси 23 качания и проходящей через центрсферической опоры 14, на которой самоустанавливается контробразец 13 в виде трех инденторов, а верхний конец связан с измерительным элементом. 26, установленным на плите 1. 2 з.п, ф-лы, 1 ил, силоизмерителем 18, в качестве которого используется сжатый газ, действующий на нагрузочную штангу 16 через герметизирующую ее мембрану 19 в полости 20, размещенной на плите 1, На нагрузочной штанге

16 на уровне держателя 12 контробразца 13 установлен компенсатор 21 объема держателя 12 контробразца 13, В испытательном объеме 4 расположена измерительная штанга 22, выполненная из титана в виде двуплечего рычага, ось 23 качания которого установлена во внешней среде на плите 1 перпендикулярно продольной оси измерительной штанги 22 в ее центре 24 тяжести и оси вращения держателя 9 образца 10. Измерительная штанга 22 связана с держателем 12 контробразца 13, так что их точка 25 контакта и центр 14 сферической опоры, на которой самоустанавливается контробразец 13 относительно образца 10, расположены на прямой, параллельной оси 23 качания измерительной штанги 19. Второе плечо измерительной штанги 22 связано с измерительным элементом 26, размещенным на плите 1 во внешней среде. Измерительная штанга 22 герметизирована на плите 1 при помощи сильфона 27.

Устройство работает следующим образом.

На держателе 9, закрепляют дисковый образец 10, а на держателе 12 — контробразец 13 в виде трех расположенных равномерно по окружности инденторов. Проводят уравновешивание держателя 12 контробразца 13 с нагрузочной штангой 16 компенсатором 21 на рычаге 17. Проводят тарировку усилия нагружения образца 10 и контробразца 13 в зависимости от создаваемого сжатым газом 18 давления в полости

20. Проводят тарировку измерения силы трения измерительным элементом 26. Уста16191 12

6 < нему срезу дренажного трубопровода 7, создают теплую газовую застойную зону, так как более тяжелый холодный пар расположен между уровнем 28 криогенной жидкости и границей 30 раздела фаз пар — газ и по мере испарения криогенной жидкости отводится в дренажный трубопровод 7, не смешиваясь с теплым газом у плиты 1, что обеспечивает ее теплоизоляцию, При необходимости в испытательный объем 4 по подающему трубопроводу 6 добавляют криогенную жидкость 29 до задан ного уровня 28. После испытания проводят передавливание криогенной жидкости по подающему трубопроводу 6, нагревак,г испытательный объем 4 продувкой теплым газом до комнатной температуры, снимают

30 навливают дренажный трубопровод 7 на высоте, определяемой в зависимости от рода и уровня 28 криогенной жидкости, времени и режимов испытания образца 10 и контробразца 13. Криостат герметично с помощью прокладки 2 закрепляют на плите 1. многократно проводят вакуумирование и заполнение испытательного объема 4 теплым газом, который испольэуют в качестве криогенной жидкости. При помощи подающего трубопровода 6 при открытом трубопроводе 7 заполняют испытательный объем

4 криогенной жидкостью до необходимого уровня 28, регистрируемого измерителем 5 уровня. Давлением сжатого газа 18 создают необходимую осевую нагрузку между образцом 10 и контробразцом 13. При помощи привода вращают держатель 9 образца 10.

Возникающая сила трения между образцом

10 и контробразцом 13 стремится повернуть держатель 12 контробразца 13 вокруг вертикальной оси вращения образца 10 на сферической опоре 14. Провороту держателя 12 контробразца 13 препятствует измерительная штанга 22, застопоренная верхним концом измерительным элементом 26, по тарировке которого определяют величину возникающей силы трения. При торцовом биении образца 10 контробразец 13 само- 10 устанавливается относительно образца 10 при помощи сферической опоры 14. При возникновении износа образца 10 и контробразца 13 происходит перемещение держателя 12 контробразца 13 вдоль вертикальной оси вращения образца 10 в направляющей 15. Во время испытания между плитой 1 и горизонтальной границей

30 раздела фаз пар-газ, проходящей по нижкриостат 3 с плиты 1, образец 10 с держателя 9 и контробразец 13 с держателя 12.

Формула изобретения

1. Устройство для определения силы трения в среде криогенной жидкости, содержащее плиту, закрепленный на одной из ее поверхностей криостат, заполняемый криогенной жидкостью, установленные на второй противоположной поверхности силовозбудитель, измерительный элемент и привод вращения и установленные в криостате держатель дискового образца, связанный с приводом, держатель контробразца, имеющий возможность перемещения в направлении держателя образца и поворота вокруг его оси вращения, нагрузочную ш ангу, соединенную с силовозбудителем и держателем контробразца и измерительную штангу, связанную с держателем контробразца и измерительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено закрепленной на держателе контробразца по оси вращения держателя образца сферической опорой, установленным в криостате равноплечим рычагом, шарнирно соединенным соответствующими концами с нагрузной штангой и сферической опорой, закрепленным на нагрузочной штанге компенсатором обьема держателя контробразца и размещенными в криостате иэмерителем уровня криогенной жидкости, подающим трубопроводом и установленным с возможностью перемещения Ro высоте криостата дренажным трубопроводом. криостат и вводы нагрузочной и измерительной штанг герметизированы с помощью эластичных элементов, измерительная штанга выполнена в виде двуплечего рычага, установленного центром тяжести на закрепленной на первой поверхности плиты оси, а центр сферической опоры и точка контакта держателя контробразца с измерительной штангой размещены на прямой, параллельной оси.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что эластичные элементы нагрузочной и измерительной штанг выполнены соответственно в виде мембраны и сильфона, а измерительная штанга выполнена из титана.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что контробразец выполнен в виде трех инденторов, равномерно расположенных по периферии его держателя.