11.3. Отечественные серийные универсальные машины трения

Машина 2070 СМТ-1 может работать по схеме с замкнутым или открытым силовым контуром по трем кинематическим схемам (рис. 11.2, 11.3).

От электродвигателя 19 через шкив 1 и плоскозубчатую ременную передачу 5 вращение передается одновременно на верхний образец 13 через шкив 6 и на нижний 14 через шкив 3. Образец 13 установлен на валу 12 откидной каретки, внутри которой имеются шестерни 10 и 11. Каретка уравновешивается пружинным механизмом 8. На валопроводе нижнего образца установлен упругий торсион датчика 7 момента трения с бесконтактным токосъемом, сигнал с которого выводится на пульт.

Рис. 11.2. Принципиальная схема машины трения 2070 СМТ-1

Нагружение образцов производится с помощью пружинного механизма 16. Величина нормальной силы регулируется поворотом рукоятки 15, а передача показаний на пульт осуществляется через гибкую связь от резистора 17.

Частота вращения измеряется с помощью тахогенератора 18 на валу двигателя 19, а число оборотов нижнего образца (путь трения) - с помощью бесконтактного датчика 2. Для защиты машины от перегрузок служит сменный предохранительный штифт 4.

При испытании пары вал-втулка работа происходит в специальной камере по схеме с открытым контуром. При этом каретка 9 откидывается и в таком положении фиксируется. Приборы, установленные на пульте, позволяют измерять момент трения, нагрузки, частоту вращения, путь трения и температуру в зоне трения.

Аналогичные машины выпускают фирмы Shimadzu (Япония) - тип Нишихара и Wolpert-Amsler (Германия) - тип А-135.

Рис. 11.3. Схемы испытаний на машине трения 2070 СМТ-1:

а - ролик-ролик; б - диск-колодка; в - вал-втулка

Дальнейшим развитием машины трения 2070 СМТ-1 является модель ИИ-5018. Она состоит из испытательной установки и пульта измерения и выполнена в основном по той же схеме, но имеет более широкие возможности по режиму испытаний. Эти возможности таковы: частота вращения образца может плавно изменяться в интервале 50...2000 об/мин, а нормальная нагрузка - 100...5000 Н.

Универсальная машина трения УМТ-1 (рис. 11.4) при работе по одной из основных схем обеспечивает испытание образцов диск-палец. Эта машина трения была создана на базе известной машины трения И-47, которая проектировалась в середине 50-х годов ХХ века на базе ИМАШ РАН И.В.Крагельским и А.В.Чичинадзе. Машины трения УМТ-1 имеют четыре кинематические схемы испытаний образцов.

Рис. 11.4. Принципиальная схема универсальной машины трения УМТ-1

От электродвигателя 11 через клиноременную передачу получает вращение шпиндель редуктора 10, на котором закреплена планшайба 8, предназначенная для установки на ней сменного контробразца 7 типа диска. На валу 13 бабки 12 установлен диск 5, на котором под углом 120° и при фиксированном радиусе закрепляются три пальчиковых образца 6. Диск 5 связан посредством гибкой связи 4 с полым валом 3, взаимодействующим с упругим элементом силоизмерителя 2. Гибкая связь обеспечивает податливость в осевом направлении, т.е. возможность осевого перемещения диска 5 при износе образцов и его самоустанавливаемость, одновременно осуществляя безлюфтовую передачу крутящего момента трения.

С помощью специального приспособления реализуется схема кольцо - кольцо. Съемная камера позволяет проводить испытания образцов типа вал – втулка как при вращательном, так и при качательном движении вала. В последнем случае привод осуществляется от кривошипа, установленного на валу 9 редуктора 10.

Во всех случаях нагрузка на образцы создается автономным мембранным пневмомеханизмом 1. На пульте регистрируются в основном те же параметры, что и на машине 2070 СМТ-1.

Дальнейшим развитием машины трения УМТ-1 является модель УМТ-2168 "Унитриб” (рис. 11.5).

Она позволяет значительно расширить возможности испытаний, более удобна в работе и обслуживании (табл. 11.3).

Машины трения УМТ-1 и УМТ-2168 "Унитриб" были разработаны трибологами ИМАШ РАН и заводом "Точприбор" в г. Иваново.

Универсальная машина трения УМТ-2168 обеспечивает испытание образцов по всем восьми схемам и по этим особенностям не имеет аналога в мировой триботехнической испытательной практике. Кроме того, машина снабжена системой автономной капельной смазки образцов и может работать в комплексе с ЭВМ, обеспечивая обработку результатов по заданной программе, например расчет фрикционной теплостойкости.

Машина УМТ-2168 состоит из блока привода, испытательной установки и пульта измерения и управления. На пульте машины регистрируются момент трения, температура в зоне трения, измеряются частота вращения, путь трения, нормальное усилие прижима.

Рис. 11.5. Принципиальная схема универсальной машины трения

УМТ-2168 “Унитриб”: а - общая схема; б - схема испытаний при

качательном движении; в - при возвратно-поступательном движении

В корпусе 5 в подшипниках установлен полый вал 3, внутри которого проходит шток 4. Диск 8 установлен на штоке 4 шарнирно и через кольцо 6 и гибкую связь 9 связан с валом 3, который через рычаг 10 воздействует на упругий элемент 11 силоизмерителя. Осевая нагрузка передается от мембранного пневмопривода 1 штоку 4 и диску 8. Трубки 2 служат для охлаждения через внутренние каналы диска 8 водой. На диске устанавливаются пальчиковые образцы 7 или камеры с приспособлениями для испытания пар трения при вращательном движении. При этом диск 8 может жестко соединяться с кольцом 6.

С помощью специальных приспособлений реализуются другие схемы испытаний. Съемная камера позволяет проводить испытания образцов типа вал-втулка как при вращательном, так и при качательном движении вала. В этих случаях привод осуществляется от кривошипа 16, установленного на валу 17 редуктора 13. Во всех случаях нагрузка на образцы создается автономным мембранным пневмомеханизмом 1.

Подвод образцов осуществляется перемещением корпуса 5 задней бабки по станине 18 путем вращения рукоятки 19. Для измерения суммарного числа оборотов диска 14 (путь трения) служит датчик 20. Переключение скоростных диапазонов реализуется с помощью датчика 21.

Таблица 11.3

Схемы испытаний на машинах трения УМТ-1 и УМТ-2168 “Унитриб”

Серийный узел трения (поступательное движение)	Модель на УМТ-1	Серийный узел трения (возвратно-поступательное движение)	Модель на УМТ-2168 “Унитриб”
Дисковый тормоз, муфта, упорный подшипник КВЗ  1; КВЗ < 1		Шарнир КВЗ = 1
Подшипник скольжения КВЗ  1; КВЗ < 1		Пучок труб теплообменника КВЗ << 1
Тормоз вагона, подъемного крана КВЗ < 1		Опоры и направляющие скольжения КВЗ << 1; КВЗ  0
Трение при сравнительно высоких скоростях КВЗ < 1; КВЗ << 1		Любые узлы при высоких контактных давлениях КВЗ << 1; КВЗ  0