Практическая работа №4 Спектральный анализ износа режущего инструмента и деталей оборудования

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить метод спектрального анализа износа режущего инструмента и деталей оборудования.

1. Состояние вопроса

Разрушение горных пород исполнительными органами добычных проходческих комбайнов сопровождается износом и выходом из строя, как режущего инструмента, так и деталей оборудования (особенно интенсивно изнашивается режущий инструмент, находящийся непрерывно в контакте с горной породой).

Одним из факторов экономической эффективности применения породоразрушающего инструмента является его долговечность и работоспособность. Поэтому необходимо изучение износостойкости инструмента при разрушение горных пород. Рассмотрим метод спектрального анализа износа алмазного режущего диска предложенного Черкашиным Ю. А. [1]

2. Оборудование для работы.

В комплект оборудования для спектрального анализа входят следующие основные приборы 1 - кварцевый спектрограф ИСП-30, 2 - генератор переменного тока ДГ-2, 3 - штатив ШТ-99 или штатив ШТ-100, 4 - вспомогательный прибор спектропроектор ПС-18.

1. 1. Спектрограф ИСП-30;

Спектрограф ИСП-30 предназначается для количественного и качественного эмиссионного спектрального анализа металлов, сплавов, руд, минералов, химических препаратов, а также для различных других спектральных исследований. Прибор снабжен реле времени, которое управляет работой генератора типа ИГ-3 или ДГ-2, дает возможность автоматически выдержать время обжига и экспозиции, осуществлять подъем и спускание кассеты.

а) Оптическая схема.

Свет от источника 1 (рис. 1) проходит трехлинзовый осветитель, состоящий из конденсоров 2, 3, 4, щель 6 и попадает на зеркальный объектив 7 коллиматора, который отклоняет лучи на угол 2° 17. Параллельный пучок, идущий от зеркального объектива, падает на призму 8, разлагающую его в спектр. Объектив 9 собирает лучи в фокальной плоскости. Зеркало 10 поворачивает пучок на угол 48°11, В фокальной плоскости объектива расположена фотопластинка 11. Перед щелью спектрографа устанавливают ступенчатый ослабитель 5, градуированный для ультрафиолетовой области (3100 ангстрем).

Рис. 1. Оптическая схема.

1– источник света; 2,3,4, - конденсоры; 5– ступенчатый ослабитель;

6 –щель; 7 –зеркальный объектив; 8 –призма; 9 –объектив;

10 – зеркало; 11 – фотопластинка

За исключением конденсоров 2, 3, 4 вся оптическая система прибора, состоящая из трех конденсоров с фокусным расстоянием 75, 150, 275 мм, обеспечивает ахроматическое освещение щели, при установке конденсоров и источника света (горящих электродов и штатива) на расстояниях, указанных на рис. 1. Конденсор 2 проектирует источник света на диафрагму револьверного типа, укрепленную на оправе конденсора 3. Конденсор 3 проектирует уменьшенное изображение конденсора 2 на щель спектрографа. Конденсор 4 проектирует изображение освещенной диафрагмы в плоскость объектива камеры и заполняет его. Трехлинзовую систему конденсоров можно заменить одним конденсором с фокусным расстоянием 75 мм, которые устанавливают на расстоянии ,316 мм от щели: источник света устанавливают на расстоянии 67 мм от конденсоров. При этом изображение электродов получается в плоскости объектива камеры.

Диафрагма револьверного типа, укрепленная на оправе конденсора с фокусным расстоянием 150 мм имеет семь отверстий, которые позволяют выделять различные участки источника света высотой от 0,5 до 15 мм Кварцевая пластинка, расположенная перед линзой, защищает поверхность конденсоров с фокусным расстоянием 75 мм от брызг раскаленного металла электродов дуги. Конденсор с фокусным расстоянием 275 мм в насадке надевают на корпус щели спектрографа. Конденсор с фокусным расстоянием 150 мм в оправе укреплен на стойке, установленной в колонке держателя. Держатель можно перемещать вдоль рельса и закрепить на нем винтами. Конденсор 3 можно перемещать маховичком в направлении поперечном оптической оси системы Конденсор с фокусным расстояние 75 мм (конденсор 2) помещен в трубке штатива.

б) Конструкция спектрографа

На плато литого основания смонтированы основные узлы прибора: щель, затвор, зеркальный объектив в оправе, призма на столике, объектив в оправе, поворотное зеркало в оправе, лампа подсветки миллиметровой шкалы и кассетная часть.

Щель спектрографа - симметричная, с переменной шириной раскрытия от 0 до 0,4 мм. Отсчет ширины раскрытия щели производят по шкале расположенной над щелью барабанчика с ценой шкалы 0,001 мм. Для исполнительной фокусировки щель можно перемещать вдоль оптической оси барабанчика, расположенного под корпусом щели. Высоту щели ограничивает диафрагма с вырезами (рис.2)_э которую помещают в насадке перед щелью. Фигурный вырез позволяет фотографировать в средней части щели исследуемый спектр, а сверху и снизу – спектр сравнения. Левая часть выреза ограничивает высоту щели сверху и снизу, оставляя открытой ее среднюю часть: положение выреза перед щелью контролируют по верхней шкале, одно деление которой соответствует высоте щели 1,2мм. Правая часть выреза закрывает среднюю часть щели, оставляя открытыми верхнюю и нижнюю части; положение этого выреза контролируют по правой нижней шкале. Отсчеты по обеим шкалам читаются против края корпуса щели. Оба выреза устанавливают по шкалам на одно и тоже деление.

Рис. 2. Фигурная диафрагма

Два выреза в средней части ограничивают высоту щели в её центральной части Высота меньшего выреза — 0,65мм, большего - 1,5мм; на фотопластинке в области 2500 ангстрем соответственно получится спектр высотой 0,8 и 1,8 мм. Вырезы устанавливают по двум длинным штрихам; расположенным в левой нижней части диафрагмы. В правой части диафрагмы имеются ступенчатые вырезы.

Установленная ступень перед щелью по шкале в левой нижней части, можно поучить на фотопластинке девять соприкасающихся спектров одинаковой высоты. Второй, пятый и восьмой спектры фотографируется одновременно. При работе со ступенчатым вырезом следует повернуть диафрагму на 180^° и читать отсчеты против края корпуса насадки на щель.

Непосредственно за щелью в корпусе прибора находится затвор, включение и выключение которого осуществляется от реле времени или включателем "затвор", если прибор работает без реле времени.

Панель с выключателями расположена с левой стороны спектрографа, а кассетная рама - с правой. С помощью клинового зажима на кассетной рамке укрепляют кассету. В вертикальном направлении рамка перемещайся с помощью электродвигателя, укрепленного в основании прибора. Для подъема и спускания кассетной рамки при работе без реле времени служат соответственно кнопки "вверх" и "вниз". Отсчет производят по шкале, находящейся в близи кассетной рамки. Справа от шкалы перемещения кассеты расположена рукоятка, которой включают помещенную внутри корпуса миллиметровую шкалу, впечатывае­мую в спектрограмму. Во избежание повреждения шкалы включать ее можно только в положениях индекса кассеты от 15 до 75-го деления по шкале перемещения кассеты. Миллиметровую шкалу освещает лампочка, питаемая от трансформатора, укрепленного в основании прибора. При включении шкалы зажигается лампочка, укрепленная на горизонтальной полке под кассетной рамкой, все оптические узлы спектрографа закрыты кожухом.

Реле времени вмонтированы в основание прибора. Время обжига и экспозиции устанавливают по шкалам соответственно рукоятками, расположенными на лицевой панели спектрографа Время обжига и экспозиции можно менять в пределах от 0 до 3 мин. с установкой через 1 сек. при выдержках до 30 сек., и через 5 сек. при выдержках более 30 сек.

Реле времени включают выключателем "Реле времени". Реле подключают к генератору вместо дистанционной кнопки через штепсельную розетку, расположенную на задней стенке прибора. Для пуска и остановки реле времени предназначены кнопки "пуск" и "стоп", расположенные с левой стороны прибора на панели управления. Рядом с кнопками подъема и опускания кассеты расположена кнопка остановки кассетной рамки.

Спектрограф подключают к сети через штепсельную розетку, закрепленную на задней стенке прибора, и выключатель "сеть", при этом загорается сигнальная лампочка, находящаяся на панели управления.