Устройство для исследования фрикционного взаимодействия материалов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сояетскмн

Социалистнцеск ин

Республик

{31) 610005 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04,06.74 (2!) 2036148/25-28 с присоединением заявки РЙ

{23) Приоритет (43) Опубликовано 0506.78.Беоллетень М 21

2 (51) М. Кл.

Ст 01 М 19/02

ПС(01 М 17/02

Гасударственный намнтет

Саветв Мнннстрав СССР па делая иэааретеннй и атнрытий (53) УЛК 621.891:

:629.11. .012.52 (088.8) (45) Лата опубликования описания 06.05,78 (72) авторы

ИЗОбрЕтЕ""" М . А. Броновец, М, H. Добычин, И . В . Крагельский, Н,М. Михин и. Б.Я. Сачек (7l) Заявитель

Институт проблем механики AH СССР (54.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФРИКЦИОННО1 О

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к исследованию физических свойств материалов, а именно к устройствам для определения н динамических условиях фрикционных характеристик материалов, в частности коэффициентов сцепления, трения скольжения и трения качения, и, кроме того, некоторых механических характеристик, например гистереэисиых потерь, динамического модуля упругости 10 и ударной твердости исследуемых материалбв.

Предлагаемое устройство может быть использовано для изучения фрикционного взаимодействия различных )5 тел вращения, например колес транспортных машин или их моделей с естественными или искусственяыми покрытиями

Известно устройство для оценки 3j фрикционных свойств материалов импульс- ным способом(1) .

Оно содержит средства для раскручивания образна (стального шарика) магнитным полем, по выключении кото- 25 рого шарик падает на наклонную плоскость контрсбразца и отскакивает от нее. Так как шарик вращается вокруг вертикальной оси, то траектория его отскока лежит в плоскости, не совпа- ЗО дающей с плоскостью отскока невракающегося шарика. Угол между этими плоскостями и служит критерием фрикциойных потерь в зоне контакта, в частности коэффициента трения.

Однако известное устройство нельзя испольэовать для оценки фрикционных потерь в контакте, в частности пненматических колес с дорожным покрытием, поскольку вектор фрикционного импульса перпендикулярен вектору поступательной скорости образца.

Известно также устройство для исследования фрикционного взаимодействия материалов, содержащее корпус, держатель образца, представляющего собой тело вращения, механизм вращения и сбрасывания образца на поверхность контробразца и прибор для регистрации параметрон отскоков образца, по которым оцениваются искомые дрикционные характеристики $2j .

Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому.

Механизм вращения и сбрасывания образца на поверхность контробразца в известном устройстве выполнен в виде двух соосных справок, по крайней мере, одна иэ которых кинематически соединена с принодом вращения и имеет воэмож610005 ность осевого перемещения для свободного падения предварительно раскрученного образца на поверхность контробразца.. Держатель образца представляет собой установленные на этих оправках. 5 (втулки, между торцами которых зажат образец, причем на одном из торцов выполнено коническое углубление.

Однако указанное устройство ограничено в своих возможностях в l0 том отношении, что диапазон соотношения окружной и поступательной скорос- тей. образца после соударения с поверхностью контробразца позволяет воспроизвести фрикционное взаимодействи ь в частности пневматических колес, по дорожному полотну, характерное только лишь для ведущего режима работы колес, т.е. когда вектор силы трения, приложенной к колесу в точке контакта, совпадает йо направлению с вектором поступательной скорости колеса. Но различия в механизме взаимодействия пневматических колес с дорожным покрытием в ведущем тормозном режиме, т.е. когда вышеупомянутые векторы обратны по направ-25 лению, проявляющиеся в частности в глиссировании автомобиля на мокром асфальте, не дают оснований для механического переноса результатов ведущего режима на режимы торможения и сво- 30 бодного качения.

Для проведения испытаний в тормозном режиме образцу необходимо сообщить начальную поступательную скорость относительно контробраэца.

Целью изобретения является расширение диапазона соотношения угловой и поступательной скоростей образца, в частности колеса, в сторону скоростей, характерных также и для тормоэно-40 го режима, т.е. обеспечение возможнос-. ти исследования фрикционного взаимодействия, например, пневматических колес.с дорожным покрытием также и в тормозном режиме. 45

Поставленная цель достигается тем, что механизм вращения, и сбрасывания образца выполнен в виде параллельно расположенных в корпусе валков, каждый иэ валков снабжен реверсивным приводом вращения, а держатель образца выполнен в .виде лотка, расположенного в зоне захвата валков.

При этом валки смонтированы на раме, установленной в корпусе с воэможностью поворота относительно оси, пер- 55 пендикулярной плоскости полета образца.

Кроме того, с целью стабилизации пространственного положения образца в плоскости его полета, на поверхности валков выполнены канавки. 60

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 то же, вид сбоку.

На корпусе 1 устройства установлена рама 2 с возможностью ее поворота в плоскости полета образца 3. На этой раме в подшипниках расположены два валка 4 и 5, каждый иэ которых снабжен реверсивным приводом 6 и 7 вращения (двигатели постоянного тока с регулируемым числом оборотов), причем оси вращения валков параллельны оси поворота рамы. Измерение угловых скоростей валков осуществляется тахометрами 8 и 9. .Соотношение диаметров валков 4 и 5 образца 3 и расстояние между валками выбрано из условия захвата образца, т.е. угол захвата должен быть меньше угла трения.

Для облегчения подачи образца 3 в зону захвата устройство снабжено держателем 10, выполненным, например, в виде лотка (фиг.2). Для стабилизации пространственного положения образца 3 в плоскости его полета на поверхности валков 4 и 5 выполнены канавки 11 и 12.

В качестве регистрируемых параметров отскока образца, по которым производится оценка фрикционных или механических свойств, могут использоваться длина,= высота отскоков, время между последовательными соударениями и т.д.

Прибор для регистрации параметров отскока (на чертежах не покаэан) может быть связан непосредственно с испытуемым образцом.

Устройство работает следующим образом.

К вращающимся валкам по лотку подается образец. Если угловые скорости валков равны по величине и направлены, как показано на фиг.2, то, вылетая из устройства, образец, в частности колесо, еще до соударения с контробразцом приобретает поступательную скорость. Если угловые скорости барабанов не равны .по величине или однонаправлены, то образец помимо поступательной будет приобретать и угловую скорость. Варьируя величину и направление угловых скоростей валков, можно обеспечить требуемое соотношение угловой и поступательной скоростей образца, что в свою очередь дает возможность исследовать фрикционное взаимодействие, в частности, пневматических колес с дорожным полотном как в ведущем, так и в тормозном режимах или в режиме свободного качения.

Длина последовательных отскоков может измеряться по отпечаткам на поверхности контробразца, время межцу последовательными соударениями — с помощью секундомера.

Поворотом рамы относительно корпуса можно изменять траекторию полета и регулировать высоту падения образца, а следовательно, и величину нормального импульса при соударении.

610005

Формула изобретения Риг. /

Puz. 2

Составитель В. Поздняков

Редактор А. Мурадян. Техред Н. Андрейчук Корректор ° Риценко

А. Г иценко

Заказ 2999/32 Тираж 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб.с д. 465

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Устройство для исследования фрикционного взаимодействия материалов, содержащее корпус, держатель образца, механизм вращения и сбрасывания образца на поверхность контробразца и прибор для регистрации параметров отскока образца, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью исследования

*и в тормозном режиме взаимодействия, например пневматических колес с поверхностью дорожного покрытия, механизм вращения и сбрасывания образца выполнен в виде параллельно расположенных в корпусе валков, каждый из валков снабжен реверсивным приводом вращения, а держатель образца выполнен в виде лотка, расположенного в зоне захвата валков.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности исследований при разных углах падения образца, валки смонтированы на раме, установленной в корпусе с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной плоскости полета образца.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я т м, что, с целью стабилизации пространственного положения образца в плоскости его полета,на поверхности валков выполнены канавки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Боуден Ф. и Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. M., Машиностроение, 1968, с. 435-437.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 353611, кл. (j 01 Й 19/02, 1970.