Способ определения коэффициента трения скольжения твердых материалов

 

Изобретение относится к методам определения коэффициента трения твердых материалов при ударе. Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента трения при неустановившихся режимах движения путем исключения погрешностей , обусловленных действием импульса сил при ударе. Сущность решения заключается в измерении трех компонент ускорения контробразца в моменты времени после соударения с постоянной величиной ударного импульса, определении компонент демпфирования, скорости и его значения по предложенной формуле с помощью вычислительного устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4887766/28 (22) 04.12,90 (46) 23.09,92, Бюл. N 35 (71) Саратовский политехнический институт (72) А.П, Рамзаев и В,Н. Малеванный (56) Броновец М,А., Крагельский И.В, Приборы для исследования динамического трения (Импульсные трибометры МИТ-1 и МИТ-2),—

M,: ГОСИНТИ, ¹ 354-72, с. 1 — 4.

ГОСТ 23.202-78. Метод определения коэффициента трения при ударе, Авторское свидетельство СССР

N 337699, кл. G 01 N 19/02, 1970, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к методам оп ределения коэффициента трения твердых материалов при ударе и может быть использовано при исследованиях трибологических свойств пар трения, работающих в импульсном режиме.

Известны импульсные трибометры для определения коэффициента трения тела вращения с образцом при ударе за счет раскручивания тела вокруг горизонтальной оси и освобождения для падения на горизонтальную исследуемую плоскость образца.

По измеряемой длине, максимальной высоте отскока тела и предложенной формуле определяют коэффициент трения, Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определять коэффициент трения образцов с произвольной формой, является трудоемким и сложным для объективной регистрации с помощью вы. Ж, 1763951 А1 (57) Изобретение относится к методам on ределения коэффициента трения твердых материалов при ударе, Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента трения при неустановившихся режимах движения путем исключения погрешностей, обусловленных действием импульса сил при vnaoe. Сущность решения заключается в измерении трех компонент ускорения контробразца в моменты времени после соударения с постоянной величиной ударного импульса, определении компонент демпфирования, скорости и его значения по предложенной формуле с помощью вычислительного устройства.

1 ил, числительных устройств по измеряемой высоте и длине.

Известен способ определения коэффициента трения скольжения различных материалов, заключающийся в том, что образец перемещают по наклонной поверхности неподвижного контртела с помощью ударного импульса, в процессе движения непрерывно регистрируют величины скоростей и компоненты полного вектора ускорения образца, а затем определяют коэффициент трения скольжения по формуле.

Этот способ имеет погрешности, обусловленные действием импульса сил при ударе тел и указанием измерения в любой момент времени, регистрацией кинематических параметров только по двум координатам при нестабильном направлении удара и отсутствием существенных сил демпфирования в предложенной формуле.

1763951 (Ux=Kax, Uy=Kay, Uz=Kaz) 30 соответственно

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента трения при неустановившихся режимах движения путем исключения погрешностей, обусловленных действием импульса сил при ударе.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения коэффициента трения скольжения твердых материалов одному из элементов пары трения сообщают ударный импульс и регистрируют в процессе движения мгновенные значения компонентов векторов скоростей и ускорения, с учетом которых определяют коэффициенттрения, а величину ударного импульса задают постоянной, регистрацию компонент векторов скоростей и ускорения осуществляют в моменты времени после окончания соударения по трем координатам в переносном движении осей подвижной декартовой системы координат, связанных с центром тяжести перемещающегося элемента пары трения, одна из которых ориентирована под углом 90 к поверхности трения, а две другие расположены на этой поверхности, дополнительно определяют компоненты К, и

Ку демпфирования, а значение коэффициента f трения определяют из соотношения:

1 (y х)()2+(У К Y)2 где Х, Y и Х, Y, Z — соответственно компоненты вектора скорости и ускорения;

m — масса перемещающегося элемента пары трения;

g — ускорение свободного падения.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения коэффициента трения при ударе. Она состоит из испытуемых элементов пары трения — неподвижного образца 1 в виде магнитной ленты на твердом теле и контробразца 2 с закрепленным в центре тяжести его трехкомпонентным датчиком ускорения 3, подключенным к усилителю 4. Два выхода усилителя 4 соединены через интегрирующие усилители 5 и непосредственно с входом суммирующих усилителей 6. Выход усилителей 6 через два аналоговых преобразователя в виде схем возведения в квадрат 7 соединен с сумматором 8, выход которого подключен к преобразователю с схемой извлечения квадратного корня 9. Третий выход с усилителя 4 и преобразователя 9 соединены с входом преобразователя деления двух величин 10, выход которого подключен через блок памяти 11, аналого-цифровой преобразователь 12 к индикатору 13 со сбросом. К блоку памяти 11 также подключен задатчик времени 14.

На основе этой блок-схемы составлена и апробирована принциальная электриче5 ская схема, Способ осуществляется следующим образом.

В центре тяжести контробразца 2 закрепляют датчик ускорения 3, две оси чувст10 вительности которого лежат в плоскости трения, а третья нормальная ей, Для постоянного контробразца 2 и керна, совершающего удар по нему, определяется время соударения худ, которое вводится на задат15 чик времени 14, С помощью инерционных сил от керна контробразец 2 относительно образца 1 перемещают с ускорением, величина компонент которого по трем взаимно-перпен20 дикулярным осям регистрируется датчиком

3, В соответствии с коэффициентом преобразования каждого канала датчика 3 усилителя 4 компенсируют их неравномерность и выдают три напряжения, пропорциональ25 ные действующим компонентам ускорения

ax, ay, az с одним коэффициентом преобразования, Напряжения Ux u Uy интегрируются и усиливаются в преобразователе 5 для получения сигнала, пропорционального составля ющим скорости контробразца 2

35 относительно неподвижного образца 1 с коэффициентом преобразования — и — и

Кх Ку

m2 m

Кх, 5 Ку (Lg = K — x Vx, Оу = y Vy )

m2 m2

Компоненты демпфирования К, и Ку для

45 эталонного контробразца определяют один раз теоретически или экспериментально за счет размещения на его неупругих нитях, перемещения от ударного импульса, регистрации компонент скорости, ускорения и определения по выражениям К, = а2 —.;

Х .

Х

Ку =m2

Суммирующие усилители 6 формируют сигналы сумм горизонтальных компонент ускорения и приведенных к ним скоростей, т.е, 6 " Кх . 6 " KY

Ux =К(Х+ — Х); Uy =K(Y+ Y).

m2 П2

1763951 которые преобразуются в блоках 7 к квадрату их и суммируются в блоке 8, Сигнал, пропорциональный сумме квадратов компонент проходит через аналоговый преобразователь схемы извлечения квадратно- 5

ro корня 9 и делится в блоке 10 на вертикальную компоненту ускорения

Ua=K(g+Z). Преобразователь деления двух величин 10 формирует сигнал, пропорциональный коэффициенту трения в соответст- 10 вии с формулой (1) и подаст его через блок памяти 11 для сохранения информации на время ее съема, аналого-цифровой преобразователь 12 на цифровой индикатор 13 с тремя знаками после запятой, Задатчик 15 времени 14 исключает передачу сигнала f на индикатор 13 за время удара, После съема информации о коэффициенте трения с индикатора 13 осуществляется сброс ее и устройство возвращается в исходное 20 состояние.

Экспериментальная проверка показала, что у опытного образца из 416Т по стали

45(Ф 52 на 35) при ударе шаром@4с высоты

50 мм и расчетном значении туд=0,02 с коэф- 25 фициент трения после десяти соударений равен 0,2„.0,25.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение имеет положительный эффект 30 в виде получения более точной информации о величине коэффициента трения в условиях удара. Эта информация необходима для объективной оценки качества изготовления рабочих поверхностей трения и видов, коли- 35 чества смазочного материала, За счет аналогового вычислительного устройства компактно регистрируются результаты контроля в цифровом виде, cDopMyna изобретения

Способ определения коэффициента трения скольжения твердых материалов, заключающийся в том, что одному из элементов пары трения сообщают ударный импульс и регистрируют в процессе движения мгновенные значения компонентов векторов скорости и ускорения, с учетом которых определяют коэффициент трения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента трения при неустановившихся режимах движения путем исключения погрешностей, обусловленных действием импульса сил при ударе, величину ударного импульса задают постоянной, регистрацию компонент векторов скорости и ускорения осуществляют в моменты времени после окончания соударения потрем координатам в переносном движении осей подвижной декартовой системы координат, связанной с центром тяжести перемещающегося элемента пары трения, одна из которых ориентирована под углом 90 к поверхности трения, а две другие расположены на этой поверхности, дополнительно определяют компоненты Кх и Ку демпфирования, а значения коэффициента f трения определяют из соотношения

1 (+ К" () 2 + (+ К Y ) 2

В где Х, Y и Х, Y, Z — соответственно компоненты векторов скорости и ускорения;

m —. масса перемещающегося элемента пары трения;

g — ускорение свободного падения.

1763951

Составитель А.Рамзаев

Редактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3453 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101