способ определения коэффициента внешнего трения скольжения

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ двух образцов, заключающийся в том, что измеряют угол наклона относительно горизонтальной плоскости этих образцов, расположенных один на другом в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают коэффициент m внешнего трения по формуле m = tg , отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и надежности за счет увеличения точности определения момента начала скольжения, при измерении угла наклона размещают на одном из образцов постоянный магнит, а на другом магнитоуправляемую интегральную логическую микросхему, по изменению электрического сигнала на выходе которой судят о моменте начала скольжения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью изменения начального расстояния между магнитом и микросхемой, либо магнит, либо микросхему поступательно перемещают вдоль поверхности соответствующего образца.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения его области использования путем употребления одного из образцов в виде порошкообразного, дисперсного, гранулированного или иного сыпучего материала, этот материал размещают в коробе с плоским дном, установленном с возможностью наклона, на котором закрепляют микросхему, а второй образец из сплошного материала с закрепленным на нем постоянным магнитом располагают поверх сыпучего материала.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что слой исследуемого сыпучего материала приклеивают к дну короба.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытаниям материалов на трение, в частности к измерению коэффициента внешнего трения скольжения.

Известен способ определения коэффициента внешнего трения, заключающийся в том, что на контробразце размещают сыпучий материал и прикладывают к нему тангенциальную силу путем вращения контробразца вместе с испытуемым материалов вокруг вертикальной оси. О коэффициенте трения судят по радиусу оставшегося на контробразце материала [1]

Недостатком этого способа является невысокая чувствительность и низкая точность измерения из-за зависимости результатов от угловой скорости, а также влияния дисперсности частиц и массы измеряемого материала на результат.

Наиболее близким к данному способу является способ [2] заключающийся в том, что измеряют угол наклона относительно горизонтальной плоскости двух образцов, расположенных один на другом, в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают коэффициент внешнего трения по формуле = tg. В этом способе испытуемые образцы наклоняют на специальном основании и измеряют угол наклона в момент начала относительного скольжения испытуемых образцов. Недостатком является невысокая чувствительность, точность и надежность измерения из-за недостаточно точного определения момента начала скольжения при наклоне.

Целью изобретения является повышение чувствительности, точности и надежности за счет увеличения точности определения момента начала скольжения.

Это достигается за счет того, что в способе определения коэффициента внешнего трения скольжения измеряют угол наклона относительно горизонтальной плоскости образцов, расположенных один на другом, в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают коэффициент внешнего трения по формуле =tg. При измерении угла наклона размещают на одном из образцов постоянный магнит, а на другом магнитоуправляемую интегральную логическую микросхему, по изменению электрического сигнала на выходе судят о моменте начала скольжения.

С целью изменения начального расстояния между магнитом и микросхемой либо магнит, либо микросхему поступательно перемещают вдоль поверхности соответствующего образца.

С целью расширения области использования путем употребления одного из образцов в виде порошкообразного, дисперсного, гранулированного или иного сыпучего материала этот материал размещают в коробе с плоским дном, установленном с возможностью наклона, на котором закрепляют микросхему, а второй образец из сплошного материала с закрепленным на нем постоянным магнитом располагают поверх сыпучего материала. Слой исследуемого сыпучего материала можно приклеивать ко дну короба.

На фиг. 1 представлена схема начального положения образцов при определении коэффициента трения между образцами из твердого тела и сыпучего материала; на фиг.2 схема взаимного положения вышеуказанных образцов, микросхемы и постоянного магнита в начальный момент относительного скольжения между образцами; на фиг. 3 функциональная схема используемой микросхемы; на фиг.4 принципиальная электрическая схема использования интегральной логической магнитоуправляемой микросхемы для определения коэффициента трения скольжения, где 9 электросопротивление, например, 470Е.

Устройство для осуществления способа содержит основание 10, имеющее возможность наклона относительно горизонтальной плоскости, фиксации и измерения угла наклона. На этом основании закрепляют один из испытуемых образцов. В случае измерения коэффициента трения сыпучего материала на основании устанавливают короб 11 с плоским дном. В короб засыпают испытуемый порошок 12 таким образом, чтобы его поверхность была ниже стенок короба. Дно короба может выполняться из материала, на котором наклеен слой 14 сыпучего материала исследуемого химического и гранулометрического состава.

На стенке короба (а при испытании двух твердых образцов на стойке, закрепляемой на нижнем образце или на основании 10) размещают магнитоуправляемую интегральную логическую микросхему 6, сигнал на выходе которой изменяется от воздействия внешнего магнитного поля. Микросхема 6 представляет собой полупроводниковое устройство малой степени интеграции, содержащее в одном кристалле преобразователь магнитного поля и электронное устройство усиления и обработки сигнала. Функциональная схема микросхемы 6, например, типа К 1116 КП4, обычно включает (фиг.3): стабилизатор 1 электронапряжения; элемент 2 Холла; дифференциальный усилитель 3; триггер 4; транзистор 5, работающий в ключевом режиме.

Микросхему 6 соединяют проводом с источником тока и светодиодом 8 (фиг. 4). На поверхность первого испытуемого образца или поверхность порошка 12 в коробе 11 с плоским дном устанавливают второй испытуемый образец 13 с размещенным на нем постоянным магнитом 7. Этот образец размещают таким образом, чтобы постоянный магнит 7 и микросхема 6 находились приблизительно на одной горизонтальной оси друг против друга.

Удобнее испытания проводить, если микросхему или постоянный магнит устанавливать на одном из образцов, основании или коробе с возможностью поступательного перемещения вдоль поверхности этого образца, короба или основания, для регулировки и фиксации заданного положения между микросхемой и магнитом. Для этого специальную стойку, на которой размещают микросхему, выполняют с отверстием, в котором может вращаться микрометрический винт. На конце этого микрометрического винта устанавливают планку, на которой закрепляют микросхему таким образом, чтобы при вращении микрометрического винта микросхема имела возможность поступательного перемещения вдоль основания. Стойку можно закреплять как на испытуемом образце, так и на основании или на коробе.

Определение коэффициента внешнего трения скольжения осуществляют следующим образом.

Проверяют правильность установки основания 10 (или короба 11) в начальном горизонтальном "нулевом" положении. В этом положении светодиод 8 включен. Перемещая образец 13 с установленным на нем постоянным магнитом 7 относительно микросхемы 6, приближая и отодвигая его от микросхемы, юстировкой достигают такого относительного положения микросхемы и постоянного магнита, чтобы в самом начале малейшего смещения образца 13 срабатывала микросхема 6, приводя к отключению светодиода 8.

Достигнув этого положения, начинают наклонять основание, а следовательно и образцы, размещенные на нем. В тот момент, когда начнется относительное смещение между образцами, т.е. в начальный момент изменения их относительного положения, изменяется магнитное поле, образованное постоянным магнитом. В результате этого срабатывает микросхема, происходит переключение и уровень сигнала на ее выходе скачком изменяется от логической единицы до логического нуля. При изменении сигнала на выходе микросхемы отключается светодиод 8. В этот момент прекращают наклон основания и фиксируют угол его наклона (фиг. 2). Коэффициент внешнего трения скольжения рассчитывают по формуле

=tg где угол наклона основания относительно горизонтальной плоскости в момент отключения светодиода.

Данный способ обеспечивает повышение чувствительности, точности и надежности определения за счет точной фиксации угла наклона непосредственно в начальный момент относительного скольжения испытуемых образцов за счет определения этого момента по электрическому сигналу. Он обеспечивает также легкую совместимость с современными автоматизированными системами накопления и передачи сигналов и данных, поскольку микросхема легко и непосредственно может сопрягаться со стандартными логическими узлами.