установка для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины

Формула изобретения

1. Установка для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины, содержащая станину, установленные на ней привод возвратно-поступательного перемещения образца, связанный с приводом держатель образца, предназначенный для взаимодействия с имитатором почвы и соединенный с держателем образца узел нагружения, отличающаяся тем, что привод возвратно-поступательного перемещения образца выполнен в виде насосного блока и связанного с ним гидродвигателя возвратно-поступательного действия, держатель образца выполнен в виде шарнирно-параллелограммного устройства, узел нагружения закреплен на одном его звене, один конец которого предназначен для закрепления на нем образца, связь привода возвратно-поступательного перемещения образца с его держателем выполнена в виде штанги, один конец которой скреплен с концом штока гидродвигателя, а другой закреплен на звене шарнирно-параллелограммного устройства, параллельном звену, предназначенному для закрепления образца.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена втулками, установленными на штанге с возможностью перемещения по ней, рычагом, один конец которого расположен между втулками, другой предназначен для воздействия на золотник гидродвигателя возвратно-поступательного действия, а часть штанги с втулками выполнена резьбовой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования износостойкости материала рабочих органов почвообрабатывающей машины.

Известны устройства для испытания материалов на трение и износ [1] и на стойкость материалов при изнашивании [2, п.2 формулы изобретения] содержащие держатели образца и контробразца для испытания, привод возвратно-поступательного перемещения образца или контробразца и узел нагружения.

К техническим недостаткам данных устройств относится отсутствие средств, имитирующих влияние рабочей среды на трение и износ образца.

Известно также устройство для испытаний на износ материалов [3] включающее основание (станину), привод возвратно-поступательного перемещения образца для испытания, держатель образца и узел нагружения, при этом условия испытания приближаются к условиям перемещения насыпных грузов по настилам с упрочняющими покрытиями.

Техническим недостатком устройства является недостаточно широкие функциональные возможности и, в частности, невозможность одновременных сравнительных испытаний ряда разнородных образцов с имитацией рабочей среды.

Техническая задача расширение функциональных возможностей.

Сущность изобретения заключается в том, что установка для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины, содержащая станину, установленные на ней привод возвратно-поступательного перемещения образца, связанный с приводом держатель образца, предназначенного для взаимодействия с имитатором почвы, и соединенный с держателем образца узел нагружения, привод возвратно-поступательного перемещения образца выполнен в виде насосного блока и связанного с ним гидродвигателя возвратно-поступательного действия, держатель образца выполнен в виде шарнирно-параллелограммного устройства, узел нагружения закреплен на одном его звене, один конец которого предназначен для закрепления на нем образца, связь привода возвратно-поступательного перемещения образца с его держателем выполнена в виде штанги, один конец которой скреплен с концом штока гидродвигателя, а другой закреплен на звене шарнирно-параллелограммного устройства, параллельном звену, предназначенному для закрепления образца. Кроме того, установка снабжена втулками, установленными на штанге с возможностью перемещения по ней, рычагом, один конец которого расположен между втулками, другой предназначен для воздействия на золотник гидродвигателя возвратно-поступательного действия, а часть штанги со втулками выполнена резьбовой.

На фиг. 1 изображена гидромеханическая схема установки для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 3.

Установка для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины состоит из станины (не показана) и установленных на ней блоков: насосного блока 1, гидродвигателя возвратнопоступательного действия 2 и исполнительного блока 3. Насосный блок 1 и гидродвигатель возвратно-поступательного действия 2 гидравлически связаны между собой и в совокупности образуют привод возвратно-поступательного перемещения образца для испытаний. Насосный блок 1 включает электродвигатель 4, насос 5 переменной производительности, гидрораспределитель 6, бак 7 для рабочей жидкости, фильтр 8 и другие элементы. В свою очередь гидрораспределитель 6 содержит связанные между собой гидрокоммуникациями собственно распределитель 9, переливной 10 и предохранительный 11 клапаны. Из насосного блока 1 выходит нагнетательный 12 и сливной 13 трубопроводы, соединенные с распределителем 9. Внутри насосного блока 1 прoложены свои нагнетательный трубопровод 14 с дросселем 15, соединяющий насос 5 с распределителем 9, и сливной трубопровод 16, соединяющий распределитель 9 и клапаны 10, 11 с баком 7 (через фильтр 8). Насосный блок 1 содержит также систему охлаждения рабочей жидкости (не показано).

Гидродвигатель возвратно-поступательного действия 2 имеет в своем составе гидроцилиндр 17 с поршнем 18 и штоком 19; поршень 18 разделяет корпус гидроцилиндра на поршневую ("а") и штоковую ("б") полости. Со штоком 19 гидроцилиндра 17 шарнирно скреплен один конец штанги, которая выполнена с гладкой цилиндрической частью 20 и с резьбовой частью 21. Штанга является связью привода возвратно-поступательного перемещения образца с его держателем. На резьбовой части 21 штанги закреплены с возможностью перемещения по ней втулки 22, между которыми расположен один конец (вилка) двуплечевого рычага 23. Другой конец рычага 23 предназначен для воздействия на управляющей золотник 24. Рычаг 23 предназначен также для воздействия на счетчик циклов 25. Рама снабжена опорой 26, взаимодействующей с гладкой цилиндрической частью 20 штанги.

Исполнительный блок 3 имеет в своем составе держатель образца 27 с узлом нагружения 28 и поддон 29 с имитатором почвы 30. Держатель образца 27 закреплен на другом конце штанги на конце ее гладкой цилиндрической части 20 посредством скобы 31. Концы скобы 31 заканчиваются отверстиями, с помощью которых вертикально закреплена перемычка 32, являющаяся вертикальным звеном шарнирно-параллелограммного устройства. В состав этого устройства входит другое (параллельно звену 32) звено 33 и соединяющие их и шарнирно связанные с ними звенья 34,35. На звене 33 закреплен узел нагружения, звено 33 в своей нижней части выходит за пределы параллелограмма таким образом, что конец этого звена предназначен для закрепления на нем образца. Предусматривается возможность закрепления нескольких образцов 36 для испытаний, взаимодействующих с имитатором почвы 30. На образцах 36 выполнены скосы "в". Для удобства монтажа-демонтажа образцы 36 закреплены не непосредственно на звене 33, а с помощью промежуточной скобы 37. Звено 33 держателя образца 27 снабжено ограничителями 38 вертикального перемещения. Имитатор почвы 30 может быть представлен в виде затвердевшей смеси преимущественно на основе песка, глины и цемента; соотношение песка и глины равно (2.3):1, а соотношение песка и цемента (3.4):1.

Установка для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины работает следующим образом. Ход штока 19 гидроцилиндра 17, а следовательно, и гладкой цилиндрической 20 и резьбовой 21 частей штанги регулируется за счет перемещения по резьбе сближения или удаления друг относительно друга втулок 22, между которыми расположена вилка двуплечевого рычага 23. Скорость перемещения штока 19 гидроцилиндра задается производительностью насоса 5. При запуске электродвигателя 4 приводится в действие насос 5, который по трубопроводу 14 через дроссель 15 нагнетает рабочую жидкость в гидрораспределитель 6, в том числе в собственно распределитель 9. Если последний находится в нейтральном положении, то жидкость по сливному трубопроводу 16 через фильтр 8 возвращается в бак 7. При установке распределителя 9 в одно из рабочих положений жидкость по нагнетательному трубопроводу 12 поступает в управляющий золотник 24, откуда в одну из полостей гидроцилиндра 17, например, в его штоковую полость "б". Благодаря этому поршень 18 со штоком 19 начинает перемещаться, в данном случае шток 19 будет втягиваться. Движением поршня 18 жидкость вытесняется из поршневой полости "а", поступает в соответствующую полость управляющего золотника 24, далее по сливному трубопроводу 13 через распределитель 9 поступает в сливной трубопровод 16 и через фильтр 8 сливается в бак 7. Движение штока 19 приводит в движение резьбовую часть 21 штанги с втулками 22. Одна из втулок приводит в действие один конец двуплечего рычага 23, который другим концом воздействует на управляющий золотник 24, вследствие чего нагнетающие и сливные полости золотника меняется местами, и жидкость начинает нагнетаться в поршневую полость "а" гидроцилиндра 17. В этом случае жидкость вытесняется из штоковой полости "б" гидроцилиндра 17 и через управляющий золотник 24 по трубопроводу 13 через распределитель 9, сливной трубопровод 16 и фильтр 8 также поступает в бак 7. Далее посредством втулок 22, рычага 23, управляющего золотника 24 происходит очередное реверсирование хода поршня 18 со штоком 19, и цикл повторяется, т. е. гидроцилиндр 17 работает в режиме автоматического реверсирования работает, в конечном итоге, гидродвигатель возвратно-поступательно действия 2. Предохранительный 11 и переливной 10 клапаны гидрораспределителя 6 задействуются, при необходимости, обычным образом; дроссель 15 на нагнетательном трубопроводе 14 создает подпор на выходе из насоса 5, предотвращая "разнос" системы, когда распределитель 9 находится в нейтральном положении. При каждом цикле работы гидродвигателя 2 рычаг 23 воздействует на счетчик цикла 25, который автоматически суммирует число двойных ходов штока 19 гидроцилиндра 17. Температура рабочей жидкости поддерживается на заданном уровне с помощью системы охлаждения.

При работе гидродвигателя возвратно-поступательного действия 2 гладкая цилиндрическая часть 20 штанги совершает возвратно-поступательные перемещения относительно опоры 26 и посредством скобы 31 сообщает такое же движение держателю образца 27 с узлом нагружения 28. В результате этого предусмотренное число образцов 36 для испытаний совершают возвратно-поступательные перемещения, взаимодействуя с имитатором почвы 30 в поддоне 29, при этом контактные давления образцов 36 на имитатор 30 регулируются массой груза в узле нагружения 28. В процессе испытания происходит медленно, но неизбежно углубление скобы 37 с образцами 31 в имитатор 30; наличие скосов "в" на образцах 36 предотвращает "зарывание" образцов и имитатор и исключает трение по торцу образцов. Благодаря этому с образцами 36 постоянно взаимодействует новая смесь песка, глины и цемента происходит ускоренное испытание на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины. В процессе заглубления в имитатор 30 скобы 37 с образцами 36 вертикальное звено 33 шарнирно-параллелограммного устройства "отслеживает" положение образцов 36, опускаясь вниз и сохраняя вертикальное положение (звенья 34 и 35 при этом несколько разворачиваются относительно звеньев 32 и 33). Наличие шарнирно-параллелограммного устройства в составе держателя образца 27, опоры 26, взаимодействующей с гладкой цилиндрической частью 20 штанги, и шарнирного соединения резьбовой части 21 штанги со штоком 19 гидроцилиндра 17 приводит к тому, что шток 19 не воспринимает поперечных сил, а образцы 36 не перекашиваются при загрублении в имитатор 30. При предельно допустимом заглублении скобы 37 с образцами 36 в имитатор 30 ограничителя 38 вертикального перемещения станут скользить по верхней части поддона 29 и ограничат дальнейшее вертикальное смещение (опускание) звена 33, благодаря чему предотвращается недопустимое взаимодействие образцов 36 для испытаний с дном поддона 29. После этого переключением распределителя 9 в нейтральное положение останавливает работу гидродвигатели возвратно-поступательного действия 2, вертикальное звено 33 шарнирно-параллелограммного устройства вместе со скобой 37 и образцами 36 приподнимают, поддон 29 с имитатором почвы 30 смещают, далее взаимодействие образцов 36 будет осуществляться по новому следу в имитатор 30. По мере прохода по всей массе имитатора почвы 30 последний заменяют. В процессе испытаний при необходимости изменяют скорость перемещения штока 19 гидроцилиндра 17 за счет производительности насоса 5; величину хода штока 19 за счет перемещения втулок 22 на резьбовой части 21 штанги; удельное давление образца 36 для испытаний на имитатор почвы 30 за счет изменения массы груза в узле нагружения 28. Периодически скобу 37 с образцами 36 демонтируют, образцы 36 снимают со скобы 37 и взвешивают на аналитических весах, определяя износ материала.

В итоге описанная установка обеспечивает одновременные ускоренные сравнительные испытания нескольких образцов (на фиг.3, показано 5 образцов), которые могут изготавливаться из различных конструкционных материалов или из одного материала, но с разными видами термообработки, поверхностного термоупрочнения, наплавки, напыления и т.п. при этом гарантируется идентичность условий испытания. Имитатор почвы имеет в своем составе песок, который, как известно, является основным абразивным компонентом в реальной почве, предопределяющим износ рабочих органов почвообрабатывающей машины. Глина также содержится в почве, в частности, в каштановых почвах; глина и цемент связывают всю смесь, придавая имитатору почвы определенную механическую прочность, сопоставимую с прочностью почвогрунтов. Все это отвечает критерию ускоренных испытаний в приведенных условиях, способствует сокращению времени на проведение испытаний и получению сравнимых результатов испытаний. За счет изменения скорости перемещения штока гидроцилиндра, и, следовательно, скорости движения образцов для испытаний относительно имитатора рабочей среды появляется возможность определять также интенсивность износа от этого параметра.