Способ определения коэффициента трения скольжения твердых материалов

(71) Саратовский политехнический институт(56) Бооновец М,А., Крагельский И.В, Приборы для исследования динамического трения(Импульсные трибометры МИТи МИТ), -М,: ГОСИНТИ, М 354-72, с. 1 - 4.ГОСТ 23,202-78, Метод определения коэффициента трения при ударе,Авторское свидетельство СССРМ. 337699, кл, 6 01 М 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 А 1(57) Изобретение относится к методам оп 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 чдаое. 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.(Ох=Ках, Оу=Кау, О=Ка) 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 1 трения определяют из соотношения: 1 (ХКхХ)2+(уКуу)2 где Х, У и Х, У, Е - соответственно компоненты вектора скорости и ускорения;п 1 - масса перемещающегося элемента пары трения;9 - 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 задатчиквремени 14.На основе этой блок-схемы составленаи апробирована принциальная электриче 5 ская схема,Способ осуществляется следующим образомВ центре тяжести контробразца 2 закрепляют датчик ускорения 3, две оси чувст 10 вительности которого лежат в плоскоститрения, а третья нормальная ей, Для постоянного контробразца 2 и керна, совершающего удар по нему, определяется времясоударения худ, которое вводится на задат 15 чик времени 14,С помощью инерционных сил от кернаконтробразец 2 относительно образца 1 перемещают с ускорением, величина компонент которого по трем взаимно-перпен 20 дикулярным осям регистрируется датчиком3, В соответствии с коэффициентом преобразования каждого канала датчика 3 усилителя 4 компенсируют их неравномерность ивыдают три напряжения, пропорциональ 25 ные действующим компонентам ускоренияах, ау, а с одним коэффициентом преобразования,Напряжения Ох и Оу интегрируются иусиливаются в преобразователе 5 для получения сигнала, пропорционального составляющим скорости контробразца 2 35 относительно неподвижного образца 1 с коэффициентом преобразования - и - иКх Ку а 2 В 40Кх , 5 Ку(Я=К - " Чх, Оу= - "Чу)п 2 ф 2 Компоненты демпфирования К, и Ку для45 эталонного контробразца определяют одинраз теоретически или экспериментально засчет размещения на его неупругих нитях,перемещения от ударного импульса, регистрации компонент скорости, ускорения и определения по выражениям К, = а 2 - .;Х,ФРХУКу = п 2УСуммирующие усилители 6 формируютсигналы сумм горизонтальных компонентускорения и приведенных к ним скоростей,т.е,6 " Кх , 6 " КУи, =К(Х+ - Х); иу =К(У+ - У).П 12 В 2которые преобразуются в блоках 7 к квадрату их и суммируются в блоке 8, Сигнал, пропорциональный сумме квадратов компонент проходит через аналоговый преобразователь схемы извлечения квадратно го корня 9 и делится в блоке 10 на вертикальную компоненту ускорения Оз=К(9+2). Преобразователь деления двух величин 10 формирует сигнал, пропорциональный коэффициенту трения в соответст 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 1 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 Д 16 Т по стали 45 (Ф 52 на 35) при ударе шаром Ф 4 с высоты 50 мм и расчетном значении туд=0,02 с коэф 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 чества смазочного материала, За счет аналогового вычислительного устройства компактно регистрируются результаты контроля в цифровом виде,Формула 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 щ и й с я 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 1 трения определяют из соотношения1 (Х+ КхХ)2+(+ КУ Угде Х, У и Х, У,- соответственно компоненты векторов скорости и ускорения;а - . масса перемещающегося элемента пары трения;9 - ускорение свободного падения.1763951 Составитель А.РамзаевТехред М.Моргентал Корректор Е.П едактор Т,Курков изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,3453 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5