образец для определения коэффициента трения
Классы МПК: | G01N19/02 определение коэффициента трения |
Автор(ы): | Багров Геннадий Викторович (RU), Воробьев Владимир Иванович (RU), Бутрин Игорь Анатольевич (RU), Пугачев Александр Анатольевич (RU), Фокин Игорь Иосифович (RU), Хохлов Дмитрий Анатольевич (RU), Новиков Виктор Григорьевич (RU), Тихомиров Виктор Петрович (RU), Виговский Максим Викторович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "192 Центральный завод железнодорожной техники" Министерства обороны Российской Федерации (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-10-23 публикация патента:
10.04.2009 |
Предложенное изобретение относится к области испытательной техники, в частности к образцам для определения коэффициента трения и его составляющих. Данное изобретение позволяет повысить точность измерения молекулярной составляющей силы трения различных материалов в контакте с любой средой при действии внешних воздействий в виде магнитного поля, электрического тока и импульсной составляющей тягового усилия. Образец для определения коэффициента трения и его составляющих выполнен с полусферической рабочей поверхностью, снабжен полым цилиндром, диаметр которого равен диаметру полусферы, датчиком осевого усилия, силоизмерительным устройством, полусфера снабжена осью, полуцилиндр установлен на оси и одним своим торцом взаимодействует с торцом полусферы, а датчик осевого усилия установлен соосно цилиндру, взаимодействует с другим его торцом, при этом образец установлен на исследуемой пластине, образующей единый магнитный контур с магнитопроводом, между ними имеется регулируемый зазор , полый цилиндр и исследуемая пластина соединены с источником питания, при этом ось соединена с источником импульсной осевой нагрузки, а исследуемая пластина установлена на изоляционную подставку. Дополнительно для описанного выше образца источник импульсной осевой нагрузки может быть выполнен в виде электромагнитной катушки возбуждения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
![образец для определения коэффициента трения, патент № 2351914](/images/patents/114/2351914/2351914.jpg)
![образец для определения коэффициента трения, патент № 2351914](/images/patents/114/2351914/2351914-2.jpg)
Формула изобретения
1. Образец для определения коэффициента трения и его составляющих, выполненный с полусферической рабочей поверхностью, снабженный полым цилиндром, диаметр которого равен диаметру полусферы, датчиком осевого усилия, силоизмерительным устройством, полусфера снабжена осью, полуцилиндр установлен на оси и одним своим торцом взаимодействует с торцом полусферы, а датчик осевого усилия установлен соосно с цилиндром, взаимодействует с другим его торцом, отличающийся тем, что образец установлен на исследуемой пластине, образующей единый магнитный контур с магнитопроводом, между ними имеется регулируемый зазор , полый цилиндр и исследуемая пластина соединены с источником питания, при этом ось соединена с источником импульсной осевой нагрузки, а исследуемая пластина установлена на изоляционную подставку.
2. Образец для определения коэффициента трения и его составляющих по п.1, отличающийся тем, что источник импульсной осевой нагрузки выполнен в виде электромагнитной катушки возбуждения.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к образцам для определения коэффициента трения и его составляющих.
Известен прибор [1] определения молекулярной составляющей коэффициента трения, т.е. для исследования прочности адгезионных (молекулярных) связей исследуемых материалов на срез, содержащий корпус, механизм нагружения, установленные друг против друга с возможностью сближения держателями оправку с закрепленным в ней сферическим индентором (шаром), механизм поворота индентора вокруг своей оси и устройство для измерения прикладываемого к индентору крутящего момента.
В процессе испытаний индентор (шар) вдавливается в исследуемые поверхности плоских образцов и к нему прикладывается крутящий момент, обеспечивающий вращение индентора в плоскости, параллельной плоскостям образцов. В указанном приборе реализуется схема трения верчения. В зоне контакта распределение скоростей неравномерно. Кроме этого, измерять отпечаток на плоских образцах сложно, так как в расчетную формулу входит радиус отпечатка. Это вносит дополнительные погрешности при определении молекулярной составляющей коэффициента трения верчения.
Известен прибор [2] для определения молекулярной составляющей в условиях трения скольжения, в котором механизм поворота индентора выполнен в виде установленного с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям держателей, и жестко закрепленного на оправке рычага, неподвижно установленного на нем сегмента, дуга которого описана из центра индентора, и охватывающий сегмент по дуге гибкой связью, на которую воздействует нагрузка.
Недостатком описанного технического решения является невозможность учета влияния магнитного поля, электрического тока и вибрации на молекулярную составляющую трения.
Известен прибор [3] для определения молекулярной составляющей коэффициента трения, содержащий корпус, механизм нагружения, установленные друг против друга с возможностью сближения держателей образцов с параллельными опорными плоскостями, один из которых взаимодействует с механизмом нагружения, расположенную между держателями оправку с закрепленным сферическим индентором, механизм поворота индентора вокруг своей оси и устройство для измерения прикладываемого к индентору крутящего момента, при этом механизм поворота индентора выполнен в виде жесткого, закрепленного на оправке рычага, который имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям образцов, неподвижно установленного на рычаге сегмента и магнитопровода с расположенной на нем электромагнитной катушкой, который образует вместе с держателями образцов, образцами и сферическим индентором общий магнитный контур, и источник тока, подключенный токопроводящими проводами к образцам.
Недостатком этого технического решения является невозможность определения общего коэффициента трения и влияния импульсной нагрузки на коэффициент трения, наличии внешних возмущающих воздействиях (магнитного поля и электрического тока).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является образец для определения коэффициента трения [4].
Образец снабжен полым цилиндром, диаметр которого равен диаметру рабочей полусферы, датчиком осевого усилия и силоизмерительным устройством. При этом полусфера снабжена осью, полый цилиндр установлен на оси и одним своим торцом взаимодействует с торцом полусферы, а датчик осевого усилия, установленный соосно цилиндру, взаимодействует с другим его торцом. Указанный прототип позволяет определять молекулярные составляющие силы трения и общую силу трения различных материалов в контакте с любой средой (газообразной, жидкой и твердой).
Недостатком описанного технического решения, принятого в качестве прототипа, является невозможность учета влияния на общий коэффициент трения действия внешних воздействий в виде магнитного поля, электрического тока и импульсной составляющей тягового усилия.
Целью изобретения является повышение точности измерения молекулярной составляющей силы трения и общей силы трения различных материалов в контакте с любой средой (газообразной, жидкой и твердой) при действии внешних воздействий в виде магнитного поля, электрического тока и импульсной составляющей тягового усилия.
На чертежах изображена принципиальная схема предлагаемого образца (фиг.1) и его разрез А-А на фиг.1 (фиг.2).
Образец содержит рабочую полусферическую поверхность 1, полый цилиндр 2, диаметр которого равен диаметру полусферы 1, ось 3, датчик осевого усилия 4, крепежные гайки 5, исследуемую пластину 6 и силоизмерительное устройство 7 (фиг.1).
Полый цилиндр установлен на оси 3 и одним своим торцом взаимодействует с торцом полусферы 1, а датчик осевого усилия 4, установленный соосно цилиндру 2, взаимодействует с другим его торцом.
Новым в изобретении является то, что образец находится на исследуемой пластине 6 внутри магнитного контура, образованного пластиной 6 и магнитопроводом 8, между которыми имеется регулируемый зазор (фиг.2), полый цилиндр 2 и исследуемая пластина 6 соединены с источником питания 9, ось 3 соединена с источником импульсной осевой нагрузки 11, а исследуемая пластина 6 установлена на изоляционную подставку 10 без относительного перемещения друг относительно друга.
Источник импульсной осевой нагрузки 11 может быть выполнен в виде электромагнитной катушки возбуждения.
Образец работает следующим образом.
Образец устанавливается на исследуемую пластину 6 (контробразец, который может представлять металл, пластмассу, земной грунт, жидкую среду и т.д.), прикладывается нормальная нагрузка, под действием которой находится определенное время. Затем включается электромагнитная катушка 12, находящаяся на магнитном контуре, состоящим из магнитопровода 8 и пластины 6. Одновременно подается ток от источника питания 9 на цилиндр 2 и пластину 6.
Затем производится перемещение образца относительно пластины 6 и изоляционной подставки 10 с помощью источника импульсной осевой нагрузки 11. Указанные внешние силовые факторы можно изменять от нулевого значения до требуемых величин.
Силоизмерительным устройством 7 фиксируется сила относительного перемещения, которая определяет общую силу трения. Общая сила трения состоит из молекулярной составляющей, обусловленной взаимодействием цилиндра и пластины F1, молекулярной F2мол. и деформационной F3деф. составляющих, обусловленных взаимодействием полусферы с пластиной, а также на общую силу молекулярного трения влияют внешние воздействия от магнитного поля, проходящего через образец и пластину 6, силы электрического тока от источника 9, проходящего через образец и пластину 6. При этом учитывается влияние импульсной нагрузки, создаваемой источником 11.
Сила, необходимая для перемещения только цилиндра относительно пластины, фиксируется датчиком 4 осевого усилия.
При разовом проходе образца по пластине одновременно определяются как молекулярные составляющие силы трения, так и общая сила трения.
При неоднократных проходах образца по пластине 6 возможно определение влиянии на коэффициент трения внешних воздействий независимо друг от друга.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с. (с.426).
2. А.С. РФ № 348927, М. Кл. G01N 19/02, опубл. 23.08.1972, бюл. № 25.
3. Патент RU 2279664, М. Кл. С1, G01N 19/2, опубл. 10.07.2006, бюл. № 19.
4. А.С. РФ № 392381, М. Кл. G01N 19/02, опубл. 27.07.1973, бюл. № 32.
Класс G01N19/02 определение коэффициента трения