Способ определения силы трения и коэффициента трения

Способ определения силы трения и коэффициента трения применятся при исследовании трибологических свойств свитых изделий, например кабеля, троса, каната и тому подобных изделий. Технический результат заключается в повышении точности исследования свитых изделий за счет измерения параметров трения между элементами внутри этих изделий. Способ определения силы трения и коэффициента трения заключается в том, что один конец элемента свитого изделия соединяют нитью с грузом, перекинутым через блок. Концы остальных элементов свитого изделия со стороны нити устанавливают неподвижно. Второй конец исследуемого элемента вместе с подвешенным грузом вытягивают из свитого изделия. Измеряют величину приложенного усилия. По величине приложенного усилия Q2 с учетом веса груза Q1 определяют силу трения Fтр между элементами по формуле: Fтр=Q2-Q1. Коэффициент трения f определяют исходя из шага свивки изделия H, длины исследуемого элемента l, величины приложенного усилия Q2, веса груза Q1 по формуле: . 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств материалов, а более конкретно - к области исследования их трибологических свойств, и может быть использовано преимущественно для количественного определения силы и коэффициента трения между элементами внутри свитых, т.е. скрученных, сплетенных, спиралеобразных и т.п. изделий, например кабелей, канатов, тросов, веревок и других подобных изделий.

Известен способ определения коэффициента трения, заключающийся в перемещении образца по исследуемой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, коэффициент трения определяется как отношение перемещающей образец силы к нормальному давлению, причем массу груза необходимо подбирать такой, чтобы образец двигался равномерно [Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Часть II / М.В.Сабликов. - М.: Колос, 1968, с.7].

Недостатком данного способа является низкая точность и трудоемкость и отсутствие возможности определения параметров трения для скрученных, свитых и т.п. между собой элементов.

Наиболее близким решением предлагаемому способу определения коэффициента трения является способ по патенту РФ на изобретение № 2300755, заключающийся в перемещении образца по исследуемой метровой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, при этом фиксируют время перемещения образца, а коэффициент трения определяют по формуле

,

где M - масса груза, кг;

m - масса образца, кг;

S - путь, пройденный образцом, м;

t - время перемещения образца на пути S, с;

g - ускорение свободного падения.

Масса груза должна быть больше массы образца на 10-20%.

Недостатком данного способа является низкая точность, поскольку величина коэффициента трения зависит от времени перемещения, а на метровом отрезке время перемещения образца имеет малые значения. Кроме этого способ ограничен областью применения. Этим способом невозможно определение коэффициентов трения скрученных между собой элементов, например элементов кабелей, канатов, тросов и т.п.

Задачей настоящего изобретения является определение силы трения и коэффициента трения элементов свитых изделий и тем самым расширение области исследования подобных изделий при натурных испытаниях.

Технический результат заключается в повышении точности исследования свитых изделий за счет измерения параметров трения между элементами внутри изделий.

Технический результат достигается следующим образом. Способ определения силы трения и коэффициента трения согласно изобретению имеет общее с прототипом то, что он включает горизонтальное перемещение образца, соединенного с грузом, подвешенным на нити и перекинутым через блок. В отличие от прототипа по заявляемому способу горизонтальному перемещению подвергают элемент свитого изделия, для чего один конец его соединяют нитью с грузом, а другой конец вытягивают из свитого изделия, одновременно измеряя величину приложенного усилия, при этом концы остальных элементов свитого изделия со стороны нити устанавливают неподвижно. Силу трения между элементами определяют по формуле:

Fтр=Q2-Q1,

где Q2 - величина приложенного усилия;

Q1 - вес груза.

А коэффициент трения f определяют по формуле:

,

где H - шаг свивки изделия;

l - длина исследуемого элемента;

Q2 - величина приложенного усилия;

Q1 - вес груза.

Отдельные элементы внутри свитых изделий, например пряди внутри каната, жилы внутри кабеля и т.д., двигаются и трутся друг о друга в процессе работы, что может привести к их износу, обрыву, т.е. влияет на прочность, надежность самих изделий. При этом трение между элементами зависит от характера свивки и касания в процессе работы (точечного, линейного). Например, при циклических изгибах кабеля во время работы происходит перемещение его элементов относительно друг друга и непредсказуемые касания (трение друг о друга). В технике не обнаружено способов, позволяющих исследовать трибологические свойства отдельных элементов, расположенных непосредственно внутри свитых изделий.

Испытания в основном проводятся на прочность или на определение трибологических характеристик отдельно взятых элементов или изделий в целом. См., например, патент РФ № 2289119, а.с. СССР №1821689, ГОСТ 15634.2-70 «Метод испытания механической прочности изоляции на истирание, который предусматривает испытания проводов круглого и прямоугольного сечений со всеми видами изоляции». Известно из уровня техники устройство по патенту РФ № 2025714, которое позволяет определять коэффициент трения волокон относительно друг друга внутри структуры текстильного материала. Но структура текстильного материала совершенно иная, чем у свитых изделий. В текстильном материале волокна расположены перпендикулярно друг другу, и такой способ не применим для свитых изделий. Кроме этого следует отметить, что перемещение образца в прототипе происходит под действием силы тяжести самого груза, а в предлагаемом способе перемещение образца, причем вместе с грузом, происходит под действием приложенного усилия. Способ отражает реальную картину деформации свитых изделий под действием внешних сил.

Предложенный способ прост, но обладает новизной пути решения: предложен новый путь исследования надежности и измерения параметров трения между элементами внутри изделий.

Вышеуказанное позволяет утверждать, что заявляемый способ явным образом не следует из уровня техники и соответствует критерию «изобретательский уровень».

На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа для определения коэффициента трения.

Устройство включает силоизмеритель с растягивающей установкой 1, соединенный с одним концом испытуемого элемента 2 изделия 3. Другой конец элемента 2 изделия 3 соединен с грузом 5 нитью 4, которая перекинута через блок 6. Со стороны нити концы остальных элементов изделия, например жилы, и оболочку кабеля устанавливают неподвижно. В качестве растягивающей установки может служить любое известное устройство для испытания материалов на растяжение.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для осуществления способа выбирают свитое изделие и оставляют концы свободными. Один конец элемента 2 устанавливают в подвижных захватах растягивающей установки 1, другой его конец соединяют с нитью 4. Со стороны нити 4 другие элементы изделия 3 соединяют с неподвижным захватом. При создании определенного усилия Q2 элемент 2 изделия 3 начнет перемещаться вместе с грузом 5. Это усилие фиксируется с помощью силоизмерителя 1.

Силу трения между элементами определяют по формуле:

Fтр=Q2-Q1,

где Q2 - величина приложенного усилия;

Q1 - вес груза.

А коэффициент трения f определяют по формуле:

,

где l - длина исследуемого элемента;

H - шаг свивки изделия.

Реализация способа не ограничена описанным примером. Возможно измерение параметров трения перемещаемых вместе с грузом отдельных элементов или самих изделий в целом, относительно неподвижных элементов или изделий.

Способ определения силы трения и коэффициента трения, включающий горизонтальное перемещение образца, соединенного с грузом, подвешенным на нити и перекинутым через блок, отличающийся тем, что горизонтальному перемещению подвергают элемент свитого изделия, для чего один конец его соединяют нитью с грузом, а другой конец вытягивают из свитого изделия, одновременно измеряя величину приложенного усилия, при этом концы остальных элементов свитого изделия со стороны нити устанавливают неподвижно, после чего силу трения Fтр между элементами определяют по формуле
Fтр=Q2-Q1,
где Q2 - величина приложенного усилия;
Q1 - вес груза,
а коэффициент трения f определяют по формуле
,
где H - шаг свивки изделия;
l - длина исследуемого элемента;
Q2 - величина приложенного усилия,
Q1 - вес груза.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием, и может быть использовано при исследованиях механики процесса резания и трения материалов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для оценки эффективности технологических смазочных материалов (ТСМ) при тонколистовой штамповке-вытяжке.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам для определения коэффициента трения между колесом и рельсом. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки состояния поверхности взлетно-посадочных полос аэродромов, а также для определения коэффициента сцепления дорожных покрытий.

Изобретение относится к мясной промышленности. .

Изобретение относится к области трибологии. .

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к методам исследования коэффициентов трения материалов. .

Изобретение относится к области механики твердого тела, а именно к способам управления фрикционными и тормозными устройствами. .

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости материалов упрочненных слоев значительной толщины и/или высокой сопротивляемости износу при действии на них абразивных материалов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний пар трения, подшипников качения и скольжения

Изобретение относится к области экспериментальных методов механики деформируемого твердого тела и может быть использовано как средство для определения коэффициента трения гибких тел (нитей, лент, проволоки, канатов и т.п.)

Изобретение относится к устройствам для оценки смазывающих свойств масел и испытания различных материалов, в частности оно может быть использовано при подборе и оценке противоизносных свойств различных смазок

Изобретение относится к технике исследования трения между пластически деформируемым материалом и инструментом преимущественно при обработке металлов давлением

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к образцам для определения коэффициента трения и его составляющих

Изобретение относится к испытательной технике

Изобретение относится к способам для определения коэффициента сцепления на искусственных покрытиях

Изобретение относится к области измерения определенных свойств антиперспирантов и дезодорантов, таких как продуктивность, трение и отслаивание

Изобретение относится к области механических испытаний материалов, в частности к определению динамического коэффициента трения при взаимном перемещении образцов

Изобретение относится к соединительным муфтам для масляно-воздушной смеси в системе масляно-воздушной смазки

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств материалов, а более конкретно - к области исследования их трибологических свойств, и может быть использовано преимущественно для количественного определения силы и коэффициента трения между элементами внутри свитых, т.е

Наверх