Устройство для исследования трения

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) ЗаЯвлено 22.03.76(21) 2338258/28

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 564579 (51) М. Кл. (01 N 19/02 с присоединением заявки №

Гооудерственный комитет

Совета Министров СССР оо делом изооретений и открытий (23) Приоритет

I (43) Опубликовано 05.07.77Вюллетеиь № 25 (53) УДК 621.89 (088.8) (46) Дата опубликования описания 15.09.77 с

В. А. Белый, В. А. Гольдаде, А. С. Неверов, Л. С. Пинчук, А. И. Свириденок, Е. Л, Снежков и Ю. А. Усович (72) Авторы изобретения

Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕНИЯ

Изобретение относится к области исследования физических и .химических свойств материалов, в частности фрикционных характеристик твердых -тел при воздействии газообразных и жидких сред, 5

Известны устройства для исследования жидкостного трения, содержащие трахэлектродную электрохимическую ячейку, рабочим электродом которой служит один из образцов, входящих в исследуемую пару тре- 10 ния (1J .

Такое устройство не производит визу-. альный контроль структурных изменений, происходящих в зоне трения, в Частности нельзя наблюдать структуру адсорбционных 15 и фазовых пленок, образующихся на поверхностях трения.

Такие исследования могут быть выполнены при помощи устройства содержащего 20 оптически прозрачный индентор, взаимодействующий с образцом, привод для перемещения индентора, механизм его нагружения и блок регистрации параметров трения (2) . В этом устройстве индикатором 25 служит выходная линза конденссора микроскопа.

Однако такое устройство не позволяет регулировать контактную жесткость при трении со смазкой. Когда один из иссле> дуемых материалов — стекло, а его конструкция не позволяет учесть особенности жидкостного трения, оакое устройство не применяют. Кроме того, такое устройство не позволяет регулировать электродные потенциалы, взаимодействующие при трении элементов.

Целью настоящего изобретения является возможность регулирования контактной жесткости при трении со смазкой и электродных потенциалов, что позволяет исследовать структурные превращения твердых тел при трении в условиях жидкостной или газовой смазки, изменяя деформе.— ционно-прочностные свойства трушихся образцов.

Поставленная цель достигается тем, что индентор выполнен в виде эластичной оболочки, заполняемой жидкостью или га564579

10 и в..1вгошей отверстия для подачи жидк:и"ги или r аза в зону трения.

Кроче того, для регулирования электродных потенциалов функцию рабочего элек-. трода выполняет образец, а устройство

5 снабжено электродом сравнения и вспомогательным электродом, которые при заполнении оболочки электропроводяшей жидкостью образуют трехэлектродную электрохимическую ячейку.

На фиг. 1 и 2 схематично изображено поеплагаемое устройство,две проекции.

Исследуемая пара трения образована индентором в качестве которого используется оптически прозрачная полимерная оболочка 1, взаимодействующая с сопряженным образцом 2, например полупрозрачным металлическим покрытием, нанесенным на стеклянную призму 3.

Индентор герметично закреплен в полом корпусе 4, являющимся также вспомогательным электродом. Корпус снабжен линзой

5 и патрубком 6 для нагнетания жидких или газообразных сред 7. В стенке индентора выполнено отверстие 8, сообщающее полость корпуса с зоной трения. Корпус 4. посредством штока 9 соединен с приводом (на чертеже не показан) фрикционной пары и устройством для ее нагружения, например пружинным нагружателем 10. On- З0 тическая система для наблюдения и регистрации структурных изменений, происходящих в зоне трения, образована осветителем

11, призмой 3 с полупрозрачным покрытием оболочкой 1, линзой 5, средой 7 и окуля- з5 ром 12, Вторая оптическая система, с помощью которой оценивается фактическая площадь касания фрикционного контакта и кинетнка износа, состоит из призмы 3 с металли- 40 ческим покрытием, осветителя 13 и окуляра 14, Призма снабжена датчиком 15 блока регистрации параметров трения (на чертеже не показан). Полость корпуса 4 через капилпярное отверстие 16 (фиг. 2)- 45 и эпектропитический ключ 17 может быть электрически соединена с электродом сравнения 18. Образец 2, корпус 4 и электрод сравнения 18 проводниками 19 замкнуты на клеммы поляризатора 2О, например по- 50 тенциостата.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 6 в корпус 4 нагнетают жидкость ипи газ, под действием которых индентор приобретает сферическую форму. 55

Жесткость индентора оцредэпиется его геометрическими раэмерамн, физико-механическими свойствами материала оболочки 1 и давлением жидкости нли газа T a полости

4 корпуса 4. Через отверстия 8 жидкость ипн газ поступает в зону трения сопряженного образца 2, образуя слой смазки. Параметры смазочного слоя можно регулировать, изменяя давление в полости индентора, размеры канала, а также нагружение фрикционной пары, которое задается при помощи привода 9 и нагружателя 10.

После того как установится исследуемый режим работы фрикционной пары, при помощи датчиков 15 регистрируют параметры трения и приводят в действие оптические системы. Пучок света из осветителя 11 проходит через призму 3, полупрозрачное покрытие, оптически прозарчные оболочку

1, слой среды 7, линзу 5 и попадает в окуляр 12. Путем фокусировки последнего наблюдают и регистрируют методом фото-и киносъемки структурные изменения в покрытии или инденторе, вызванные фрикционным взаимодействием.

Благодаря использованию поляризованно« го света можно получить контрастную картину надмолекулярной структуры полимерной оболочки 1 в зоне трения. Световой пучок иэ осветителя 13 претерпевает полное внутренне отражение йа грани призмы 3, взаимодействующей с индентором, и регистрируется при помощи окуляра 14. Нарушение. полн +о внутреннего отражения наблюда- . ется на участках фактического касания индентора с покрытием.

Применяя флуоресцирующие .и иммерсионные жидкости, оптимальные толщины покрытий, оптически активные материалы, можно изменять степень контрастности. С помощью второй оптический системы получают информацию об износе покрытия 2, параметрах смазочного слоя и фактической площАди контакта. При изучении трения с регулированием электродных, потенциалов электропроводящая жидкость по каналу 8 поступает в зону трения и через отверстие 16 замыкает электролитический ключ 17. Образуется трехэлектродная электрохимическая ячейка, содержащая электрод сравнения 18, рабочий и вспомогательный электроды. При помощи поляризатора 20 задается исследуемый режим поляризации образца 2, входящего в пару трения. Пучок света осветителя отражается от поверхности образца 2, проходит. через оптически прозрачные стенку индентора, слой жидкости, линзу 5 и попадает в окуляр 12.

Им4еняя фокусировку окуляра, наблюдают структуру материала образцов пары трении в зоне трения, в частности кинетику образования и разрушения адсорбционных и фазовых пленок на поверхности образцов. Термостатируи среды, нагнетаемые в полость

564579 индентора, регулируют температурный режим фрикционного взаимодействия.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования трения, содер;.сашее прозрачный индентор, взаимодействующий с образцом, привод для перемешения индентора, механизм его нагружения и блок регистрации параметров трения, о т л и ч а ю ш е е с я тем, г что, с целью регулирования контактной жесткости при трении со смазкой индентор-ьыполнен в виде эластичной оболочки, заполняемой жидкостью или газом и имеюшей отверстия для подачи .жидкости или газа в зону трения.

2. Устройство по п,l, о, т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью регулирования электродных потенциалов в условиях жидкостного трения, функцию рабочего электрода выполняет образец, а устройство снабжено электродом сравнения и вспомогательным электродом, которые при заполнении оболочки электропроводяшей жидкостью образуют трехэлектродную электрохимическую ячейку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

РЛеЬЬ<пдет, Е.Nenstrorn."Sur les е1feels еРес1 асар Искл еь de r edис 4 i О и

de 1а л Д Й1е et de Ра dur eke des е{1аих".

Ас1а 7Мйсосй и1 а 1TRSS XIX,¹l, 1944, с. 36- 0.

2. Авторское свидетельство % 3150Э9, кл. (01 И 19/02, 1970 г.

Составитель Л. Григоров

Редактор Л. Жаворонкова Техред Н. Андрейчукi. Корректор B. Галас

Заказ 2144/209 Тираж 1101 Подписное.

ДНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4