Vip-трибометр для определения характеристик трения гибких тел



Vip-трибометр для определения характеристик трения гибких тел
Vip-трибометр для определения характеристик трения гибких тел

 


Владельцы патента RU 2486493:

Пожбелко Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к трибометрии, а именно к устройствам для определения механических характеристик трения фрикционных гибких тел (нить, ремень, лента, канат и др.), применяемых в различных фрикционных передачах разных областей назначения (ременные передачи, текстильные и швейные машины, ленточные транспортеры и пилорамы, кабельное производство и др.). Техническим результатом является повышение эффективности определения различных характеристик трения гибких материалов в расширенном диапазоне изменения угла обхвата направляющей гибким телом, а также упрощение конструкции и снижение габаритов устройства для определения характеристик трения гибких тел. VIP-трибометр содержит цилиндрическую направляющую с испытуемым гибким телом, узел его нагружения в виде упругого элемента и узел измерения его натяжения в виде динамометра, а также узел изменения угла обхвата направляющей гибким телом в виде фиксаторов, совмещенных с круговой измерительной шкалой, сблокированной со сдвоенной шкалой-линейкой динамометра. Повышение эффективности работы трибометра осуществляется за счет непосредственного и одновременного определения по шкале-линейке динамометра различных характеристик трения гибких тел при неограниченном изменении угла их обхвата направляющей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для определения механических характеристик трения гибких тел (нить, ремень, лента, канат и др.) при их продольном скольжении по цилиндрической направляющей в различных областях машиностроения (ременные передачи, текстильные и швейные машины, ленточные транспортеры, круговые пилорамы со стальной замкнутой ленточной пилой, кабельное и трикотажное производство и др.).

Известно устройство для определения коэффициента трения гибких материалов, содержащее узел нагружения испытуемой замкнутой гибкой ленты в виде двух раздвижных роликов с приводом их перемещения и узел измерения силы трения в виде криволинейной направляющей с подвешенным грузом [1].

Недостатками известного устройства являются:

1. Сложность конструкции устройства и необходимость применения дополнительного нагрузочного узла в виде ванны с жидкостью.

2. Большие габариты и возможность работы только в строго вертикальном положении.

3. Выполнение узла нагружения в виде двух подвижных роликов при их раздвижении перпендикулярно оси валков приводит к колебанию угла их обхвата испытуемой лентой, что снижает достоверность измерений.

4. Недостаточная эффективность определения коэффициента трения гибких материалов, что обусловлено невозможностью изменения угла обхвата направляющей испытуемым гибким телом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является трибометр, выполненный в виде устройства для определения коэффициента трения нити, содержащего корпус, установленную на нем цилиндрическую направляющую для размещения испытуемого гибкого тела и привод ее поворота; узел натяжения гибкого тела и узел измерения его натяжения, включающий динамометр и шкалу-линейку; а также узел изменения угла обхвата цилиндрической направляющей испытуемым гибким телом в виде паза с подвижным регулирующим блоком [2].

Недостатками указанного устройства являются:

1. Низкая точность измерений, так как перемещение в пазу регулирующего блока не обеспечивает точной установки требуемого угла обхвата, расчет которого от величины этого перемещения производится по сложным формулам и требует затрат времени.

2. Ограниченный диапазон изменения угла обхвата направляющей гибким телом - за счет перемещения в пазу ролика с грузом нельзя реализовать угол обхвата более 180º и менее 30º (т.е. диапазон угла обхвата ограничен перемещением груза в пределах от 30º до 180º, что снижает эффективность определения коэффициента трения).

3. Ограниченные возможности и большая трудоемкость определения на установке различных характеристик трения гибких материалов - установка не позволяет определить непосредственно по шкале-линейке устройства силу трения гибких тел и коэффициент тяги, являющихся основными тяговыми характеристиками фрикционных механизмов, например ременных передач [3, с.138].

4. Непригодность данной установки для измерения тяговых характеристик трения в ременных передачах, где согласно [3, с.135] сила натяжения ведомой ветви (в прототипе обозначена Т2) должна быть переменной (в прототипе она является постоянной и равна весу груза 4).

5. Сложность конструкции из-за применения дополнительных узлов уравновешивания шкалы-линейки и фиксатора для исключения раскручивания измеряемой нити, узла нагружения в виде вертикально подвешенного через блок груза и выполнения узла изменения угла обхвата направляющей в виде перемещающегося в вертикальном пазу корпуса вращающегося ролика.

6. Большие габариты и наличие вертикально подвешенных грузов в узлах нагружения не позволяют использовать данное измерительное устройство в качестве компактного трибометра настольного исполнения с любым углом наклона его корпуса.

7. Отсутствие визуального контроля измерений и большие затраты времени на определение характеристик трения гибких тел, требующее дополнительных математических расчетов по сложным формулам.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении эффективности определения различных характеристик трения гибких материалов в расширенном диапазоне изменения угла обхвата направляющей гибким телом, а также упрощении конструкции и снижении габаритов устройства для определения характеристик трения гибких тел.

Получение технического результата достигается за счет того, что в трибометре, выполненном в виде устройства для определения механических характеристик трения гибких тел, содержащем корпус, установленную на нем цилиндрическую направляющую для размещения испытуемого гибкого тела и привод ее поворота; узел нагружения гибкого тела и узел измерения его натяжения, включающий динамометр и шкалу-линейку; а также узел изменения угла обхвата цилиндрической направляющей испытуемым гибким телом - узел нагружения гибкого тела выполнен в виде шарнирно присоединенного к корпусу упругого элемента; узел изменения угла обхвата направляющей гибким телом выполнен в виде расположенных на концентрической окружности корпуса вокруг оси поворота направляющей фиксаторов шарнирной опоры упругого элемента, совмещенных с круглой измерительной шкалой угла обхвата, которая сблокирована на корпусе со сдвоенной шкалой-линейкой динамометра. При этом цилиндрическая направляющая может быть сблокирована с храповым колесом, взаимодействующим с подпружиненной собачкой; а привод поворота цилиндрической направляющей может быть выполнен в виде рычага ее углового поворота или в виде самотормозящейся передачи, например червячной.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена кинематическая схема VIP-трибометра для определения характеристик трения гибких тел. На фиг.2 показана кинематическая схема взаимодействия подпружиненной собачки с храповым колесом, сблокированным с цилиндрической направляющей.

VTP-трибометр для определения характеристик трения гибких тел содержит корпус 1, установленную на нем цилиндрическую направляющую 2 для размещения на ней испытуемого гибкого тела 3 и привод ее поворота, который может быть выполнен в виде рычага ее углового поворота 4 или в виде самотормозящейся, например червячной, передачи (не показана). Также VIP-трибометр содержит узел нагружения гибкого тела 3 в виде шарнирно присоединенного к корпусу 1 упругого элемента 5, соединяющего один из концов гибкого тела 3 с одним из фиксаторов 6 шарнирной опоры упругого элемента 5; и узел измерения натяжения тела 3, включающий динамометр 7 с измерительной стрелкой 8 и сдвоенную шкалу-линейку 9 для одновременного измерения нескольким характеристик трения гибкого тела при данном угле обхвата. Кроме того, VIP-трибометр содержит узел изменения угла обхвата α направляющей 2 гибким телом 3 в виде расположенных на концентрической окружности корпуса 1 вокруг оси поворота направляющей 01 фиксаторов 6, совмещенных с круговой измерительной шкалой угла обхвата 10 и предназначенных для точной установки по ней до начала испытаний требуемого угла обхвата α в неограниченном диапазоне. Круговая измерительная шкала 10 сблокирована на корпусе 1 со сдвоенной шкалой-линейкой 9 показаний динамометра 7. Направляющая 2 может быть сблокирована с храповым колесом 11, взаимодействующим с подпружиненной собачкой 12.

На данном VIP-трибометре одновременно можно проконтролировать и определить следующие показатели для испытуемого гибкого тела 3 (тяговый ремень, лента, нить, трос и др.):

1. F0 - усилие предварительного натяжения испытуемого гибкого тела.

2. F1 - усилие натяжения испытуемого гибкого тела 3 в момент срыва его фрикционного контакта с направляющей 2.

3. Ft=2(F1-F0) - силу трения при требуемом различном угле обхвата α.

4. ψ = F t 2 F 0 - коэффициент тяги гибкого тела (аналог коэффициента трения) - это основной показатель различных фрикционных передач, показывающий, как часть суммарного усилия предварительного натяжения обоих концов гибкого тела (2F0) реализуется в создании силы трения Ft(0<ψ<1).

Указанные характеристики трения гибких тел взаимосвязаны между собой известными [3, с.135] формулами:

Ft=2(F1-F0); ψ = F t 2 F 0 = 2 ( F 1 F 0 ) 2 F 0 = F 1 F 0 1.

Предлагаемый VIP-трибометр для определения характеристик трения гибких тел работает следующим образом.

Для эксплуатации данного VIP-трибометра нужно сначала в положении «0» рычага 4 (см. фиг.1) по круговой шкале 10 установить требуемый угол обхвата α - посредством шарнирного присоединения упругого элемента 5 к одному из проградуированных фиксаторов 6 для создания усилия предварительного натяжения F0. После этого следует выполнить простой угловой разворот направляющей 2 до срыва исследуемого фрикционного контакта «гибкое тело - направляющая» (положение 1*). Затем в состоянии неподвижного гибкого тела 3 в положении 1* произвести точное статическое измерение усилия натяжения гибкого тела 3 при его срыве F1(α), силы трения Ft(α) и коэффициента тяги ψ(α) по шкале-линейке 9, проградуированной на основе известных [3, с.135] формул:

Ft=2(F1-F0); ψ = F t 2 F 0 = 2 ( F 1 F 0 ) 2 F 0 = F 1 F 0 1.

Для повторного выполнения замеров на VIP-трибометре следует отжать от храпового колеса 11 подпружиненную собачку 12, чтобы вернуть направляющую 2 с рычагом 4 из положения измерений «1*» в исходное положение «0», после чего повторить поворот углового рычага 4 до положения «1*» срыва фрикционного контакта исследуемого гибкого тела 3.

Экспериментальные исследования и испытания VIP-трибометра (изготовленного по схеме на фиг.1) показывают, что на практике угол поворота рычага 4 из начального положения «0» до положения срыва фрикционного контакта «1*» находится в пределах полуоборота направляющей 2.

Достигаемый в предлагаемом VIP-трибометре положительный эффект заключается в следующем:

1. Обеспечивается точная и быстрая установка различного требуемого угла обхвата без применения расчетных формул, что повышает точность измерений и снижает затраты времени на испытания гибких тел.

2. Устройство обеспечивает одновременное и непосредственное определение по шкале-линейке различных характеристик трения гибких тел при неограниченном диапазоне изменения угла обхвата или направляющей, что снижает трудоемкость и повышает эффективность работы трибометра.

3. Обеспечивается точное воспроизведение условий нагружения тягового ремня в ременной передаче, что позволяет применить предлагаемый трибометр для анализа характеристик трения различных гибких ремней.

4. Упрощается конструкция, а также снижаются вес и габариты трибометра, что позволяет его выполнить в виде компактного переносного прибора, работающего с любым углом наклона его корпуса.

5. Обеспечивается возможность исследования фрикционных свойств гибких тел различной формы и материалов (нить, ремень, лента, канат и др.) в трибометрии, под которой согласно [4, с.10] понимают измерение механических характеристик фрикционного взаимодействия твердых тел.

Источники информации

1. SU 1022016, G01N 19/02 - аналог

2. SU 1080073, G01N 19/02 - прототип.

3. Иосилевич Г.Б. Детали машин. Учебник для ВУЗов. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

4. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания (пер. с нем.). // Глава1. Задачи трибоники и ее приложения. - М.: Машиностроение, 1984. - С.10-15.

1. Трибометр для определения характеристик трения гибких тел, содержащий корпус, установленную на нем цилиндрическую направляющую для размещения испытуемого гибкого тела и привод ее поворота; узел нагружения гибкого тела и узел измерения его натяжения, включающий динамометр и шкалу-линейку, а также узел изменения угла обхвата цилиндрической направляющей испытуемым гибким телом, отличающийся тем, что узел нагружения гибкого тела выполнен в виде шарнирно присоединенного к корпусу упругого элемента, узел изменения угла обхвата направляющей гибким телом выполнен в виде расположенных на концентрической окружности корпуса вокруг оси поворота направляющей фиксаторов шарнирной опоры упругого элемента, совмещенных с круговой измерительной шкалой угла обхвата.

2. Трибометр по п.1, отличающийся тем, что круговая измерительная шкала угла обхвата сблокирована на корпусе со сдвоенной шкалой-линейкой показаний динамометра.

3. Трибометр по п.1, отличающийся тем, что привод поворота цилиндрической направляющей выполнен в виде рычага ее углового поворота в процессе нагружения испытуемого гибкого тела до срыва его фрикционного контакта.

4. Трибометр по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая направляющая сблокирована с храповым колесом, взаимодействующим с подпружиненной собачкой.

5. Трибометр по п.1, отличающийся тем, что привод поворота цилиндрической направляющей выполнен в виде самотормозящейся передачи, например червячной, в которой червячное колесо кинематически связано с цилиндрической направляющей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологическому оборудованию, которое применяется в стекольной промышленности для косвенного определения толщины защитного покрытия. .

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности для определения коэффициента трения скольжения при различных скоростях скольжения. .

Изобретение относится к техническим устройствам для определения параметров трения качения колес, а именно для определения коэффициентов сцепления и трения качения.

Изобретение относится к технике и способам определения параметров трения, а именно к способам определения коэффициентов трения качения. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам определения коэффициента трения и напряжения трения при тонколистовой штамповке-вытяжке.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к методам исследования коэффициентов трения материалов. .

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

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к приборам для определения коэффициентов трения и их составляющих.Прибор для определения молекулярной составляющей коэффициента трения содержит основание, механизм нагружения.

Изобретение относится к измерительным приборам

Изобретение относится к области исследований и физических измерений

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности и предназначено для объективной оценки определения силы трения текстильных полотен. Сущность: один из образцов прямоугольной формы закреплен на цилиндрической поверхности барабана, а другой образец одним концом закреплен на пластине с тензодатчиком, а вторым концом в зажиме с грузом, обеспечивающим давление, охватывая барабан, имитируя условия взаимодействия текстильных полотен при эксплуатации одежды. Силу тангенциального сопротивления фиксируют тензодатчиком. Технический результат: повышение достоверности и объективности оценки силы трения текстильных полотен за счет приближения условий испытания к условиям изготовления и эксплуатации одежды. 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области изучения трения при обработке металлов давлением, предпочтительно в технологиях ковки. Сущность: осуществляют изготовление испытуемого образца, фиксацию его начальных геометрических параметров, осадку с уменьшением толщины образца, фиксацию геометрических параметров после осадки и установление по изменению этих параметров коэффициента трения. До опыта испытуемому образцу придают форму квадратной в плане заготовки, фиксируют размеры стороны квадрата и толщины. После осадки с обжатием 15…60% фиксируют радиус кривизны образца в плоскости, ортогональной толщине. Определяют параметр a/R, где а - сторона квадрата, R - радиус кривизны образца в плоскости, ортогональной толщине, и с его учетом устанавливают коэффициент трения. Технический результат: снижение трудоемкости подготовки образцов. 11 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к измерительным приборам. Прибор для определения коэффициента силы трения покоя содержит опорную платформу 1. Также прибор содержит коробку без днища 2, грузовую чашку 3, шнур 4, блок 5 и нажимную платформу 6 с грузами 7. При этом коробка без днища 2 снабжена винтовыми опорами 8. Техническим результатом является повышение точности измерения коэффициента силы трения покоя. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к определению коэффициента трения покоя. Способ определения коэффициента трения покоя поверхностного слоя электропроводящего материала включает установку образца с возможностью поступательного перемещения в горизонтальной плоскости. Также способ включает установку измерительного щупа, контактирующего с поверхностью образца в одной точке, с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости на гибких связях. Кроме того, способ включает нагружение измерительного щупа и перемещение образца в паре со щупом до их взаимного сдвига. При этом сдвиг фиксируют по скачку электрического напряжения в контакте измерительного щупа с поверхностью образца, а коэффициент трения покоя электропроводящего материала рассчитывают по формуле: f = P G ⋅ S L ⋅ t 2 t 1 , где S - первоначальное расстояние между держателем образца и движителем, задаваемое по эталону концевой мере длины; t1 - время прохождения движителем расстояния S; t2 - время движения образца в паре со щупом до фиксации момента скачка электрического контактного напряжения; Р - вес измерительного щупа; G - дополнительная нагрузка на измерительный щуп; L - длина гибких связей. Техническим результатом является повышение точности определения коэффициента трения покоя при малых нагрузках на поверхностях трения электропроводящих материалов. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и предназначено для использования при исследовании сил трения в металлургическом производстве, а именно при прокатке металлов. Для определения силы трения при прокатке металлов измеряют токи якорной обмотки двигателя при различных скоростях при холостом ходе. Измеряют ток двигателя и угловую скорость при нагруженном состоянии. Дополнительно формируют зависимость тока холостого хода от угловой скорости двигателя в виде эмпирической формулы I 0 ( Ω ) и хранят ее в памяти вычислительного устройства. Измеряют угловую скорость Ω ( t ) двигателя и зависимость тока якорной обмотки I ( t ) и угловой скорости Ω ( t ) от времени в процессе прокатки и вычисляют силу трения по формуле F ( t ) = c I ( t ) − c I 0 [ Ω ( t ) ] 2 R , где c - конструктивная постоянная двигателя; R - радиус валка. Технический результат заключается в повышении точности измерения силы трения при прокатке металлов. 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области испытаний конструкционных материалов на трение и износ в узлах трения щетка-коллектор электродвигателя или электрогенератора, а также в узлах токосъемная вставка-троллей, вставка-токоподводящая шина, башмак-рельс, т.е. при низком давлении (менее 1 МПа) в контакте. Устройство для определения коэффициента трения в скользящем электроконтакте без смазки состоит из корпуса-подвеса, содержащего подвижный элементс закрепленным в последнем образцом испытуемого материала с помощью прижимной пластины. Устройство содержит Г-образную пластину, установленную на корпусе машины трения и образующую с корпусом-подвесом, подвижным элементом и образцом одноплечий рычаг. Корпус-подвес имеет упор, соединенный с упругой пластиной, снабженной тензодатчиками. Силу трения образца испытуемого материала определяют по схеме уравновешенного одноплечего рычага. Равновесие одноплечего рычага с образцом испытуемого материала обеспечивают упором в упругую пластину, одновременно измеряя момент силы воздействия на упругую пластину. Коэффициент трения рассчитывают на основе равенства момента силы трения и момента силы воздействия на упругую пластину. Технический результат - возможность определения коэффициента трения при нормальной нагрузке 0,5-2 Н, давлении в контакте менее 0,5 МПа, скорости скольжения более 1 м/с при протекании электрического тока через контакт плотностью 0-450 А/см2. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам определения физико-механических свойств транспортируемых грузов. Устройство для определения величины коэффициента трения сыпучего груза о грузонесущий орган транспортной машины содержит размещенную на опорной раме съемную пластину из материала грузонесущего органа транспортной машины с размещенной на пластине пробой транспортируемого груза. Пластина выполнена с боковыми стенками и закреплена внутри плиты с боковыми стенками, один конец которой шарнирно связан с опорной рамой при горизонтальном расположении плиты в исходном положении и с возможностью поворота плиты с закрепленной на ней пластиной в вертикальной плоскости относительно горизонтального шарнирного узла. На опорной раме закреплена плоская вертикальная стойка, размещенная с минимальным зазором относительно одной из боковых стенок плиты в зоне размещения пробы транспортируемого груза на пластине. Нижняя поверхность плиты размещена на уровне оси шарнирного узла. На наружной поверхности верхней половины вертикальной стойки закреплены горизонтальные поперечины с числами, определяющими величину коэффициента трения пробы сыпучего груза о пластину. Технический результат − упрощение конструкции устройства, расширение возможностей определения показателей трения за счет дополнительной возможности определения приведенного коэффициента трения, учитывающего боковое давление транспортируемого груза о борта грузонесущего желоба транспортной машины. 3 ил.

Изобретение относится к области механических испытаний материалов. Для определения статического и динамического коэффициентов внешнего трения используют два образца: базовый и подвижный. Базовый образец выполняют с вогнутой сферической или цилиндрической рабочей поверхностью, имеющей горизонтальную ось, и обеспечивают возможность его поворота относительно этой оси. Подвижный образец выполняют с плоской или выпуклой опорной поверхностью с радиусом не меньше радиуса рабочей поверхности базового образца, устанавливают его в нижнюю часть рабочей поверхности базового образца и поворачивают базовый образец относительно оси, измеряя угол между линией, соединяющей центр опорной поверхности подвижного образца с осью поворота рабочей поверхности и вертикалью, проходящей через ось поворота, измеряют угол φ1, при котором подвижный образец соскальзывает, и угол φ2, при котором соскальзывание заканчивается, определяют статический коэффициент внешнего трения mст=tgφ1 и динамический коэффициент внешнего трения m д и н = k ( cos ϕ 1 − cos ϕ 2 ) ( sin ϕ 2 − sin ϕ 1 ) , где k = ( R − l ) R , R - радиус рабочей поверхности базового образца, l - расстояние между центром тяжести подвижного образца и рабочей поверхностью базового образца. Технический результат - возможность определения в одном опыте статического и динамического коэффициентов внешнего трения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх