RU2627397C1

RU2627397C1 - Manufacture method of samples for linking tribotechnical tests of "shaft-insert" type

Info

Publication number: RU2627397C1
Application number: RU2016122942A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Мезрин; Борис Ярославович Сачек
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-08-08

Abstract

FIELD: testing equipment.

SUBSTANCE: manufacture method of samples for the tribolinking "shaft-insert" type testing includes the mechanical processing of the sample workpieces. At the same time, the technological disc is prepared in advance, in which the central hole with the diameter not less than the diameter of the testing tribolinking is bored. The inserts workpieces are prefabricated from the studied materials, made in the form of prismatic pads of rectangular shape according to the socket sizes in the tribotester holder. It is placed on the technological disc surface pairwise symmetrically at the same distance from the axis of the central hole, displacing it to the center relative to the hole edge by the amount not less than the allowance for boring. It is rigidly fastened in this position, and then bored in assembly upto the diameter of the tested linking.

EFFECT: possibility to manufacture the tribotechnical samples in limited amount conditions of the small-sized gauge experimental material.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования механических свойств металлов, в частности, их износостойкости, и касается подготовки образцов типа «вкладышей» для испытаний.The invention relates to the field of research of the mechanical properties of metals, in particular, their wear resistance, and for the preparation of samples of the type of "liners" for testing.

Известен способ изготовления образцов для триботехнических испытаний сопряжения типа «вал-вкладыш» путем расточки втулки до диаметра натурного трибосопряжения с последующей их резкой в осевом направлении, в результате чего образуются два вкладыша.A known method of manufacturing samples for tribotechnical testing of coupling type "shaft-liner" by boring the sleeve to the diameter of the full tribo-conjugation, followed by cutting them in the axial direction, resulting in two liners.

В процессе испытаний один или оба вкладыша сопрягаются с валом, которому задается принудительное вращательное или возвратно-поступательное движение [Д.В. Конвисаров «Методика лабораторных испытаний металлов на износ трением и типы испытательных машин» - Сб. «Трение и износ в машинах», изд. АНСССР, М. - Л., 1939 г., т. 1, стр. 328…345].During the test, one or both of the inserts mate with the shaft, which is given a forced rotational or reciprocating motion [D.V. Konvisarov "Methodology of laboratory tests of metals for friction wear and types of testing machines" - Sat. “Friction and Wear in Machines,” ed. ANSSSR, M. - L., 1939, v. 1, p. 328 ... 345].

Известен также способ изготовления образцов для триботехнических испытаний состоящий в том, что из заготовки требуемого материала (вала или трубы конкретной марки сплава) предварительно отрезают диск (втулку), растачивают в нем центральное отверстие до диаметра исследуемого сопряжения, а затем разрезают их по радиальным сечениям на отдельные радиальные сектора [Л.И. Тушинский, А.В. Плохое «Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий» - Новосибирск, 1986 г. - Изд-во «НАУКА», Сибирское отделение, с. 193.] - принято за прототип.There is also a known method of manufacturing samples for tribotechnical tests consisting in the fact that a disk (sleeve) is preliminarily cut from a workpiece of the required material (shaft or pipe of a particular alloy grade), a central hole is bored in it to the diameter of the interface being examined, and then they are cut into radial sections into individual radial sectors [L.I. Tushinsky, A.V. Bad "Study of the structure and physico-mechanical properties of coatings" - Novosibirsk, 1986 - Publishing House "SCIENCE", Siberian Branch, p. 193.] - taken as a prototype.

Окружная длина такого радиального сектора выбирается из условия обеспечения требуемого контактного давления в реальном трибосопряжении.The circumferential length of such a radial sector is selected from the condition of providing the required contact pressure in real tribo-conjugation.

Образцы такого типа используют для стендовых триботехнических испытаний на широко известных установках типа СМТ-1, СМЦ-2, и др. Диаметр поверхности скольжения, т.е. внутренний диаметр сектора у них обычно в пределах 35…50 мм, а наружный диаметр - 68 мм. Следовательно диаметр исходной заготовки металла должен быть порядка 70 мм. Наличия на складе металла такого сортамента и нужного ассортимента можно ожидать лишь для давно освоенных, возможно даже уже тестированных, материалов.Samples of this type are used for bench tribotechnical tests on widely known installations such as SMT-1, SMTs-2, etc. The diameter of the sliding surface, i.e. the inner diameter of the sector is usually within 35 ... 50 mm, and the outer diameter is 68 mm. Therefore, the diameter of the initial metal billet should be about 70 mm. The availability of such an assortment and the necessary assortment in a metal warehouse can be expected only for materials that have long been mastered, possibly even already tested.

Однако при разработке новых экспериментальных сплавов такой выбор исключен, т.к. на стадии исследования в лабораторных условиях сплавы получают обычно путем отливки в тигель, и размеры заготовок в виде пластин (150…200×15…25×8…10) или прутков (d=6…15 мм) при этом существенно меньше.However, when developing new experimental alloys, such a choice is excluded, because at the stage of research in laboratory conditions, alloys are usually obtained by casting in a crucible, and the dimensions of the workpieces in the form of plates (150 ... 200 × 15 ... 25 × 8 ... 10) or rods (d = 6 ... 15 mm) are substantially less.

В то же время испытательная техника современного уровня для определения механических и триботехнических свойств - малогабаритная, настольная, многофункциональная, как правило оснащенная программируемым комплексом, -и не требует крупноразмерных образцов, поскольку теперь при триботехнических испытаниях задача сводится не к воспроизведению натурных условий и режимов, а к моделированию вида контактного взаимодействия (точечный, линейный, поверхностный контакт) и степени его нагруженности.At the same time, modern-level testing equipment for determining mechanical and tribological properties — small-sized, bench-top, multifunctional, usually equipped with a programmable complex — does not require large-sized samples, since now in tribological tests the task is not to reproduce field conditions and modes, but to modeling the type of contact interaction (point, linear, surface contact) and the degree of its loading.

Заявляемый способ направлен на обеспечение возможности изготовления триботехнических образцов в условиях ограниченного количества экспериментального материала малоразмерного сортамента.The inventive method is aimed at providing the possibility of manufacturing tribotechnical samples in a limited amount of experimental material of small size assortment.

Указанный результат достигается тем, что способ изготовления образцов для испытания трибосопряжения типа «вал-вкладыш» включает механическую обработку заготовок образцов. При этом предварительно изготавливают технологический диск, в котором растачивают центральное отверстие диаметром не меньше диаметра испытуемого трибосопряжения, из исследуемых материалов предварительно изготавливают заготовки вкладышей в виде призматических колодочек прямоугольной формы по размерам гнезда в держателе триботестера, устанавливают их на поверхности технологического диска попарно-симметрично на одном расстоянии от оси центрального отверстия, смещая их к центру относительно края отверстия на величину, не меньшую припуска под расточку, жестко крепят их в этом положении, а затем растачивают в сборе до диаметра испытуемого сопряжения.The specified result is achieved by the fact that the method of manufacturing samples for testing tribological conjugation of the type "shaft-liner" includes the mechanical processing of sample blanks. In this case, a technological disk is pre-made in which a central hole is bored with a diameter not less than the diameter of the tribo-test under test, pre-made insert blanks in the form of rectangular prismatic blocks according to the dimensions of the nests in the tribotester holder are mounted on the surface of the technological disk in pairs symmetrically on one the distance from the axis of the central hole, shifting them to the center relative to the edge of the hole by an amount not less than starting a bore rigidly secured them in this position, and then the bore assembly to the diameter of the test interface.

Указанный результат достигается также тем, что заготовки вкладышей жестко крепят к поверхности технологического диска винтами.The specified result is also achieved by the fact that the workpiece liners are rigidly attached to the surface of the technological disk with screws.

Предложенное решение иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема расположения и крепления изготавливаемых вкладышей.The proposed solution is illustrated in the drawing, which shows the layout and mounting of manufactured liners.

Способ реализуется следующим образом. Предварительно из отлитых пластин исследуемых металлов вырезают отдельные призматические колодочки 1 по форме гнезда в держателе триботестера, и выполняют в них отверстия под крепления на технологическом диске.The method is implemented as follows. Preliminarily, individual prismatic blocks 1 are cut out from the cast plates of the studied metals in the form of a nest in the tribotester holder, and holes are made in them for mounting on the technological disk.

В свою очередь в технологическом диске 2, выполненном из любого конструкционного материала, растачивают центральное отверстие, диаметр которого по крайней мере не меньше диаметра испытуемого сопряжения. На его торцевой поверхности размечают и изготавливают расположенные на одном радиусе резьбовые отверстия для крепления вышеупомянутых колодочек, которые устанавливают со смещением к центру относительно края отверстия на величину «h», не меньшую припуска под расточку. Расположенные попарно-симметрично колодочки, что необходимо для контроля диаметра при расточке, жестко крепят к поверхности диска и в таком положении растачивают их «на проход» до диаметра испытуемого трибосопряжения.In turn, in the technological disk 2, made of any structural material, a central hole is bored, the diameter of which is at least not less than the diameter of the tested interface. On its end surface, threaded holes are arranged and made on the same radius for mounting the aforementioned shoes, which are installed with an offset to the center relative to the edge of the hole by an amount of "h" not less than the allowance for the bore. Situated in pairs-symmetrical blocks, which is necessary to control the diameter during boring, are rigidly attached to the surface of the disk and in this position they are bored “to the passage” to the diameter of the tribo test under test.

Таким образом, если в способе-прототипе операция расточки до диаметра трибосопряжения выполняется первой, то согласно предложенному решению она последняя. Такая групповая технология обеспечивает идентичность формы и качество поверхности для всех вкладышей.Thus, if in the prototype method the operation of boring to the diameter of the tribo-conjugation is performed first, then according to the proposed solution, it is the last. This group technology ensures shape uniformity and surface quality for all inserts.

Прямоугольная форма вкладышей по размерам установочного гнезда в держателе триботестера исключает возможное тангенциальное смещение вкладыша в направлении вектора скорости, чем обеспечивается постоянство площади контакта и, следовательно, контактного давления. В частности, для триботестера Т-05, для которого согласно паспортным данным габаритные размеры колодочек равны 15,75×11,8×6,0 площадь трения составляет S=1 см², при этом контактное давление Рноминально равно нормальной нагрузке N.The rectangular shape of the liners according to the dimensions of the mounting socket in the tribotester holder eliminates the possible tangential displacement of the liner in the direction of the velocity vector, which ensures a constant contact area and, therefore, contact pressure. In particular, for the T-05 tribotester, for which, according to the passport data, the overall dimensions of the pads are 15.75 × 11.8 × 6.0, the friction area is S = 1 cm ² , and the contact pressure is nominally equal to the normal load N.

Припуск на расточку колодочек определяется высотой h радиусного сегмента, образующегося при смыкании растачиваемой цилиндрической поверхности с боковыми поверхностями колодочки.The allowance for the bore of the blocks is determined by the height h of the radius segment that is formed when the boring cylindrical surface closes with the side surfaces of the block.

Предложенное техническое решение было реализовано при исследовании и испытаниях экспериментальных алюминиевых подшипниковых сплавов, предполагаемых для возможной замены (из-за наличия в составе меди) дорогостоящих бронз.The proposed technical solution was implemented in the study and testing of experimental aluminum bearing alloys, proposed for the possible replacement (due to the presence of copper) of expensive bronzes.

Из большой серии (24 алюминиевых сплава) по результатам механических и триботехнических испытаний, выполненных на триботестере Т-05, который позволяет проводить испытания по ряду международных стандартов [В.Л. Потеха «Трибодилатометрия» изд. Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого, г. Гомель, 2000 г., 365 с], были отобраны и рекомендованы 2 сплава для возможной замены бронзы БрО4Ц4 С17.From a large series (24 aluminum alloys) according to the results of mechanical and tribotechnical tests performed on the T-05 tribester, which allows testing according to a number of international standards [V.L. Fun "Tribodilatometry" ed. Gomel State Technical University. BY. Sukhoi, Gomel, 2000, 365 s], 2 alloys were selected and recommended for possible replacement of BrO4C4 C17 bronze.

Claims

1. A method of manufacturing samples for tribotechnical tests of coupling of the “shaft-liner” type, which includes machining of the sample blanks, characterized in that a technological disk is preliminarily made, in which a central hole is bored with a diameter not less than the diameter of the tested tribo-coupling, the liner blanks are preliminarily made from the materials under study in the form of prismatic blocks of rectangular shape in size of the nest in the tribotester holder, install them on the surface of the techno ogicheskogo disc pairwise symmetrically at the same distance from the axis of the central opening, displacing them toward the center with respect to the hole edge by an amount not smaller allowance for boring rigidly secured them in this position, and then the bore assembly to the diameter of the test interface.

2. The method according to p. 1, characterized in that the blanks of the liners are attached to the surface of the technological disk with screws.