Поляризационный трибометр



Поляризационный трибометр
Поляризационный трибометр

 


Владельцы патента RU 2569038:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ИВАНОВСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБОУ ВО ИВАНОВСКАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к испытательной технике для трибологических исследований. Прибор для одновременной оценки оптических и трибологических характеристик смазочного материала позволяет измерить их при заданных значениях скорости сдвига и толщины смазочного слоя. Пару трения образуют два стеклянных плоскопараллельных оптических окна круглой формы, образующие зазор между их плоскими поверхностями. Нижнее окно закреплено неподвижно, верхнее - приводится во вращение электроприводом, обеспечивающим бесступенчатое регулирование угловой скорости пары трения. Рабочий зазор, толщина которого устанавливается микрометрическим устройством для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами, заполняется исследуемым смазочным материалом. Момент силы сдвига, возникающей при трении, регистрируют измерительной схемой, совмещенной с электроприводом вращения. Оптический сигнал, отражающий надмолекулярную самоорганизацию смазочного материала, получают с помощью лазера, луч которого в процессе трения проходит через поперечное сечение смазочного слоя и дополнительный поляризатор. При возникновении в смазочном слое (при наличии мезогенных присадок и определенного режима трения) явлений надмолекулярного упорядочивания смазочного материала происходит изменение интенсивности оптического сигнала лазерной системы. Технический результат - обеспечение количественной оценки внутренней структуры смазочного слоя. 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике для трибологических исследований.

Известен прибор «поляризационный трибометр», состоящий из двигателя, предметного столика, двигающегося в горизонтальном направлении, рабочего ползунка и поляризационного микроскопа. Прибор предназначался для исследования надмолекулярной структуры смазочного слоя непосредственно в работающем смазочном слое (Левченко В.А. Нанотрибология // Современная трибология: итоги и перспективы. Под ред. К.В. Фролова. М.: Изд-во ЛКИ, 2008, 480 с. С. 321-326). В этом приборе тонкий слой смазочного материала помещается между стеклами. Верхнее стекло может осуществлять возвратно-поступательное движение относительно нижнего, при этом динамометр измеряет сдвиговую силу. В процессе движения через поляризационный микроскоп, в поле зрения которого находится смазочный слой, имеется возможность наблюдать за мезогенной структурой образца и делать фотографическую микросъемку.

Указанный поляризационный трибометр имеет следующие недостатки, не позволяющие получать адекватную информацию о взаимосвязи структуры смазочного слоя и режима трения:

1) Он не имеет устройства, контролирующего толщину смазочного слоя.

2) Возвратно-поступательно движение в паре трения делает скорость скольжения в паре трения переменной, поэтому возникающие при трении надмолекулярные структуры будут нестабильными.

3) Источником информации об оптических свойствах смазочных материалов служит фотоснимок в поляризованном свете, который дает лишь качественную информацию.

Таким образом, известный прибор не способен создавать и поддерживать стабильные условия испытаний по толщине слоя и скорости скольжения, а кроме того, интерпретация оптических свойств по фотоснимкам носит качественный характер и поэтому затруднена.

Технический результат направлен на устранение недостатков существующей конструкции поляризационного трибометра.

Технический результат достигается тем, что в конструкцию прибора добавлено микрометрическое устройство для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами, обеспечивающее равномерную или изменяющуюся по заданному закону скорость скольжения в зоне измерения, добавлена система из лазера и поляризатора, обеспечивающая формирование оптического сигнала, количественно отражающего степень надмолекулярной самоорганизации смазочного слоя непосредственно в процессе трения.

Сущность предлагаемого прибора заключается во взаимном вращательном перемещении плоскопараллельных оптических окон с заданным зазором, в котором находятся испытываемые смазочные материалы. Плоскопараллельные оптические окна имитируют пару трения.

В процессе испытания регистрируется момент трения, фототок, появляющийся в анизотропной среде, и скорость вращения плоскопараллельных оптических окон. Имеется возможность бесступенчатого регулирования угловой скорости одного из тел трения и регулирования величины зазора в широких пределах с помощью микрометрического устройства для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами.

В основе работы механической части прибора заложен закон сохранения полного момента системы

где Мп - полный момент системы, Мo - внутренний момент двигателя, Мтр - момент трения, Y d ω d t - момент инерции, I -ток.

На фигуре 1 представлена оптическая система предлагаемого прибора, регистрирующая наличие анизотропной среды в исследуемом смазочном материале, который размещен между плоскопараллельными оптическими окнами 1 и 2. Микрометрическим устройством для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами 3 устанавливается нулевое начало отсчета. Луч лазера 4, проходя через диафрагму 5, смазочный материал и анализатор 6, попадает на фотоприемник 7, который регистрирует фототок в анизотропной среде.

На фигуре 2 представлена конструкция поляризационного трибометра, состоящего из семисегментового индикатора 8, отображающего регистрируемый фототок, двигателя 9, рукоятки регулировки скорости 10, расположенной на лицевой панели 11. Момент трения отображается на семисегментовом индикаторе 12. Скорость вращения вала двигателя отображается на семисегментовом индикаторе 13. Корректировка нуля для фототока и для момента трения осуществляется рукоятками 14 и 15 соответственно. Общее включение выключение электропитания установки осуществляется кнопкой 16. Включение и выключение двигателя осуществляется кнопкой 17. Включение и выключение лазера осуществляется кнопкой 18. Оптическая система прибора расположена в зоне 19.

Предлагаемый поляризационный трибометр работает следующим образом. Двигатель 9 вращает вал с закрепленным на нем плоскопараллельным оптическим окном 1 с постоянной угловой скоростью вращения в диапазоне от 20 до 100 об/мин. Скорость регулируется рукояткой 10. Таким образом, параметр Y d ω d t = c o n s t в уравнении (1), так как угловая скорость ω постоянна. При помещении образца между двумя плоскопараллельными оптическими окнами появляется момент трения, пропорциональный напряжению, необходимому для поддержания постоянной скорости вращения вала, и регистрируемый на панели приборов в относительных единицах.

Результатом регистрации оптических свойств является наличие фототока в фотоприемнике, который отображается на семисегментовом индикаторе 8 лицевой панели прибора. Момент трения отображается на семисегментовом индикаторе 12.

Таким образом, новый прибор в отличие от предыдущего:

1) Имеет микрометрическое устройство для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами.

2) Автоматически поддерживает равномерную скорость скольжения в измерительной области и способен изменять скорость по заданному закону.

3) Снабжен системой из лазера и поляризатора, позволяющей получать оптический сигнал, интенсивность которого зависит от степени надмолекулярной самоорганизации образца смазочного материала, помещенного между поверхностями трения. Оптический сигнал с помощью фотопреобразователя превращается в электрический, который выводится на показывающий прибор либо самописец.

Поляризационный трибометр для исследования оптических и трибологических характеристик смазочных материалов, состоящий из двигателя и плоскопараллельных оптических окон, отличающийся тем, что он имеет микрометрическое устройство для регулирования зазора между плоскопараллельными оптическими окнами, что обеспечивает равномерную или изменяющуюся по заданному закону скорость скольжения в зоне измерения, и снабжен системой из лазера и поляризатора, обеспечивающей формирование оптического сигнала, количественно отражающего степень надмолекулярной самоорганизации смазочного слоя непосредственно в процессе трения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу предотвращения задиров в парах трения. Перед работой к образцу и контробразцу из материалов пары прикладывают точечную нагрузку Р при использовании смазочной композиции без антифрикционных добавок и определяют силу трения Fтр при возникновении задира, затем в смазочную композицию добавляют антифрикционные добавки и измеряют нагрузку Рд, при которой происходит задир, после чего рассчитывают коэффициент трения по формуле Fтр/Рд, где Fтр - сила трения при задире с использованием смазочной композиции без добавок, и пару трения перед работой смазывают композициями при значениях этого коэффициента не более 0,05.

Группа изобретений относится к области оперативного контроля коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Способ определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием заключается в определении величины силового вращающего момента, приложенного к ступице или к диску тестируемого колеса.

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

Изобретение относится к экспериментально-теоретическому определению фрикционных характеристик пары трения, а именно установлению в паре трения соотношения между коэффициентами трения покоя и трения скольжения.

Использование относится к области механических испытаний материалов, в частности к определению динамического коэффициента трения. Способ определения динамического коэффициента внешнего трения заключатся в том, что используют два образца, верхний из которых помещают на плоской рабочей поверхности нижнего.

Изобретение относится к способам измерения и используется для оценки состояния поверхности взлетно-посадочной полосы аэродрома. В способе определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия, включающем измерение динамических характеристик колес самолета при его движении по аэродромному покрытию, осуществляют формирование ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, ведомое (заднее) колесо формируют путем создания постоянного динамического торможения колесу шасси, колесо без динамического торможения считается ведущим, при этом динамическое торможение формируется с помощью тормозной системы колеса шасси, которое может отключаться при разбеге самолета, измеряют частоты вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, устанавливают зависимость разницы вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес от сцепных качеств аэродромного покрытия, а сцепные качества аэродромного покрытия определяют по установленной зависимости после проезда по нему самолета и измерения частот вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси.

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано при определения физико-механических свойств материалов и, в частности, коэффициента гистерезисных потерь материала.

Устройство для измерения переходного сопротивления, износостойкости и антифрикционных свойств гальванических покрытий, выполненное в одном блоке с комплектом сменных принадлежностей, позволяет проводить исследования вышеперечисленных свойств в соответствии с требованиями ГОСТ 9.302-88.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов. Устройство для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов содержит раму (1) с прикрепленными к ней электродвигателем (2), на валу которого установлен сменный диск (3) с исследуемой поверхностью, и направляющей (4), на которой установлена подвижная тележка (5).

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

Изобретение относится к области трибологии и триботехники и может использоваться для качественной оценки фрикционного взаимодействия при изучении трибологических свойств свитых изделий типа стальных канатов, тросов и других подобных изделий. В частности, способ полезен при выборе смазочных материалов, используемых для обработки («пропитки») стальных канатов. Задачей изобретения является повышение точности и достоверности экспериментального анализа фрикционного взаимодействия элементов свитых изделий. Способ оценки фрикционного взаимодействия элементов свитых изделий, заключающийся в том, что одним концом изделие закрепляют неподвижно, а со стороны свободного конца воздействуют осевым усилием, которое прикладывают одновременно ко всем элементам изделия, последовательно испытывают эталонное и контролируемое изделия равной между собой и превышающей шаг свивки длины, при этом прикладывают дополнительное силовое воздействие в виде крутящего момента и поворачивают изделия вокруг вертикальной оси в направлении свивки на одинаковый угол, обеспечивающий режим трения скольжения между элементами, после чего снимают воздействие, фиксируют свободные возвратно-крутильные колебания, определяют логарифмические декременты затухания в обоих случаях, по соотношению которых оценивают фрикционное взаимодействие между элементами сравниваемых свитых изделий. Технический результат заключается в качественной оценке фрикционного взаимодействия элементов свитых изделий, при обеспечении высокой точности и достоверности исследования. 1 табл.
Наверх