Tester tribologiczny

Istota wynalazku:

Tester tribologiczny (rys.1-3. Zał. nr 3) z węzłem tarcia zawierającym nieruchomą próbkę wykonaną z badanego materiału, dociskaną z zadaną siłą do przeciwpróbki realizującej ruch obrotowy lub oscylacyjny, charakteryzuje się tym, że przeciwpróbka 1 w postaci elementu obrotowego i próbka 4 o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu z powierzchnią roboczą, korzystnie o zarysie łukowym, zanurzone są w cieczy smarującej i umieszczone w zbiorniku 14 chłodzonym lub ogrzewanym wodą płynącą w obiegu zamkniętym kanalikami wodnymi 15 wewnątrz jego podwójnych ścianek. Ponadto przeciwpróbka 1 osadzona jest na wale 2, umiejscowionym i uszczelnionym w przelotowych otworach wykonanych w dwóch przeciwległych, bocznych ściankach zbiornika 14. Natomiast oba końce wału 2 zaciśnięte są w tulejkach zaciskowych 17, umieszczonych w łożyskowanych wałach 18 testera, napędzanych serwomechanizmem 23 poprzez sprzęgło 21 i zamontowany na wale 18 momentomierz 22. Przy czym umiejscowione współosiowo łożyskowane wały 18 zamontowane są w korpusach łożyskowych 19, które ze zbiornikiem 14 zamocowane są przesuwnie na ramie 20 testera. Próbka 4 dociskana jest do przeciwpróbki 1 poprzez przekładkę 5 i umiejscowioną na niej blaszaną dźwignię 6 z siłomierzem 7 zamocowanym do obrotowo usytuowanego we wsporniku 9 ramienia 8 z umieszczonym po jednej stronie obciążnikiem 13 na talerzu 12 zawiesia 11 a po drugiej przeciwwagą 10.
Korzystnie jest zastosować przeciwpróbkę 1 w kształcie pierścienia, a prostopadłościenną próbkę 4 z płaską powierzchnią roboczą. Ponadto jest możliwość całkowitego lub częściowego zanurzenia węzła tarcia w cieczy smarującej oraz pracy węzła tarcia w warunkach tarcia technicznie suchego.
Zasada działania testera polega na tym, że przeciwpróbkę 1 w postaci pierścienia z otworem stożkowym, wykonaną zgodna z normą ASTM G77, za pomocą nakrętek 3 zaciska się na wale 2, którego umieszcza się w przelotowych otworach, wykonanych w przeciwległych ściankach bocznych zbiornika 14, jednocześnie uszczelniając przejście wału 2 przez ścianki zbiornika 14 uszczelkami 16. Końce wału 2 zaciska się w tulejkach zaciskowych 17, łączących wał 2 i zamocowaną na nim przeciwpróbką 1 z układem napędowym, nadającym zadaną i utrzymującym stałą wartość prędkości obrotowej wału 2 w granicach 0 – 120 obr/min. Na pierścieniu przeciwpróbki 1 umieszcza się próbkę 4, dociskaną poprzez przekładkę 5 i umiejscowioną na niej blaszaną dźwignię 6, obciążoną siłomierzem 7, kontrolujący siłę nacisku próbki 4, zamocowanym do ramienia 8 z umocowanym na jego końcu obciążnikiem 13 o ciężarze w granicach 0 – 500 N. Zbiornik zalewa się cieczą smarującą, a przez kanaliki wodne 15, stanowiące układ zamknięty w podwójnych ściankach zbiornika 14, przepuszcza się wodę o odpowiedniej do prowadzonych badań temperaturze w granicach 23 – 95 ºC. Termopary (nie uwidocznione na rysunku) kontrolują rzeczywistą temperaturę badań. Odpowiednio zaprogramowany serwomechanizm 23, nadaje ruch obrotowy lub oscylacyjny pierścieniowej przeciwpróbce 1, a siłomierz 7 i momentomierz 22 mierzą parametry ruchu. Czujniki zabezpieczenia (nie uwidocznione na rysunku) kontrolują w układzie napędowym obroty wałów łożyskowanych 18 ze sprzęgłem 21 oraz dopuszczalny moment obrotowy całego układu napędowego, aby nie przekroczył wartości granicznej, zabezpieczając tym samym momentomierz 22 przed uszkodzeniem.
Przed rozpoczęciem badań tribologicznych, na stanowisku do badania tarcia z testerem tribologicznym według wynalazku, jest możliwość przeprowadzenia badań empirycznych w zakresie tarcia, zużycia i smarowania współpracujących układów elementów trących.

Potencjał komercjalizacyjny wynalazku:

Usługi na modelowym stanowisku badawczym w INOP, wyposażonym w urządzenie wg wynalazku „Tester tribologiczny” w zakresie badania: odporności na zużycie materiałów konstrukcyjnych i powłok nanoszonych na trące elementy maszyn; biomateriałów stosowanych do produkcji endoprotez układu kostno-stawowego w medycynie. oraz badania właściwości tribologicznych środków smarnych.
Aktualnie prowadzona jest współpraca z Uniwersytetem Medycznym w Poznaniu, w zakresie badania biomateriałów stosowanych do produkcji endoprotez układu kostno-stawowego oraz badania własności tribologicznych środków smarnych. Przewidywana jest współpraca z przemysłem w zakresie badania odporności na zużycie materiałów konstrukcyjnych i powłok nanoszonych na trące elementy maszyn oraz badania własności tribologicznych środków smarnych.