Установка для исследования влияния скорости скольжения на силу трения и фактическую площадь контакта
Класс 42k, 38ва
2,5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Р АgxgPgyggy р д -ру цу!!c>i)I1LI(на:.;равна ЛЭ !72
И. В. Крагельский и Г. Е. Лазарев
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ
СКОЛЬЖЕНИЯ НА СИЛУ ТРЕНИЯ И ФАКТИЧЕСКУЮ ПЛОЩАДЬ
КОНТАКТА
Завалено 29 апрели 1959 г, аа ¹ 626583/25 в Комитет но делам иаобрс г ний открытий при Совете Министров (:С(УР
Опубликовано в «Бюллетене изобретении:,¹ 11 ан 1960 г, Описываем<1я установка прсднязнячс11а для ис:лсдования в.1ияния скорости скольжения на силу трения и фактическую площадь контакта.
Сила трения определяется способом нарушения полного внутреннего отражения в ме тах соприкосновения с исследуемой поверхност1-1о грани призмы, соответствующей ее гипотенузе.
Отличительная особенность установки заклк>чается в вьшолпспии ее в ьиде приводимого во праще 1ие диска, несущего кольцо из исследуемого материала, и контактируюшей с кольцом призмы. Призма нагружена IlpH помощи кольцеBol: пру ж1IHbl и установлена В подвижном крОнштейне, Hpc) ITCH | связанный с это11 пружиной индикатор, ll также фотоэлектрическое устройство. Устройство это предназначено для измерения отраженного светового потока, характеризующего площадь контакта.
Такое выполнение установки позволяст производить наблюдения и регистрации процессов, протекающих непосредственно на поверхностях трения материалов.
На фиг. 1 схематически изображена зямеря1ощяя головк.1 установки, вид спереди; на фиг. 2 — то же, вид сбоку.
Большое практическое и теоретическое значение имеет определение силы трения (коэффицие11та треш1я) B зявис11мости От скорости скольжения, Ранее выполненные раооты ооычно проводились как на лябораTopHbIx устаиовках1 TBK I не:IOcpp cT!le!!Ho IIB узлах TppllHH деиствjIQHTHx машин и не позволяли изучить при шны изменения силы трения по мере изменения скорости. Основными недостатками этих методов и установок является невозможность наб:падения и регистр",öèè процессов, протекающих непосредственно на поверхностях трения материалов.
Известно, что вследствие шероховатости 1 золнистости поверхностей касание их происходит з отдельных точках, составляющих фактическую площадь контакта. Такая площ.1дь очень ма IB и составляет обычно сотые
p,o j Q(j()55
; e и дажс тысячныс до:IH о! «оми>гя iblloll. Силы, прсi15ITcTI,óiokk(HP «заимному !!сремещени!О тсл (сила трсния), развиваются на фактической плопьадн конт )5т57 и,яв,-15IIOTc51 суммоЙ си,.(, ряз«и«а(.мых па каждом из кон.>
Ta кт««
Ф е сс
1=- -. или -. Лг
1 д(. т = уд(>л ы(3 я с5! l a Tp ckl«51; с>à — фаКТИ IССКс(Я П IOIIIЯ.ДЬ КОН(с!К l с(;
T — -сила трения
Следовательно, Ilj)H изучении ilpoilPO. трсllllH iiс;)бх» (kl÷o учиты (ять изменения плопьяди контакта трушихся тсл.
Фактис!вскс(Я пс!О!цаД« KOIITñll<òñl 0H(>c JCЛЯ(тсЯ ъ(стОДО>! liaj)I LI)c«H51 полного внутрсннсго от()ажс!!5!51 «местах со:!рикосповения с контртелом грани призмы, соответствуюш(й се гипотенузе (м(тод Мехау — Цейс).
Для достижения эффсктя (и)л!(ог» «нутре«нег«отражения ня призму необходимо подавать пяряллс II>lib!i! пучок светя под критически (g>!5I T(.1<. !a--0K0C!O 4с . K ГИП«тс«у« ) ) !ССT i КОН1 3KT i!a<)7K)даются ««я(де темньгх пяте; ;!я с!)стлом фопс.
С«T OT ОС«СTHTP, IЯ 1, Г!()Око, (Я ICpcз мо J ), 1ß ГОj), COOHj) ICTCH «нара, 1 IСЛЬНЫИ ПМHOK;Itlkla«1! 2 Н «kli!pя «Г! я TCЯ lik! Hj)ИЗ Му с>. В Пс! ряЛЛС.IbHOM II) tK(С«СТЯ ) CТсlио«ЛСНO Ho, i) Н»ССРС»;)СННОС ЗСPÊ«ËO 4 ДЛЯ Нс!ПР3Вле(п(я c«cra;(a к(о!п(«сирую!и>(!> фотоэлсмснт 6). Свет, отраженный от гииотснузы призмы, lta;ipa«ляется (срез второ«1!ОГ!упоссребреппос зеркало иа ряоочий фотоэлсмснт 6. 3!«зсркя 10 необходимо для нао;п«дения
Зсl Т(0 ВС ) ХН0 СTЫ«ТРСН И51 «11 ) Опс((. (И СН ЫТЯ 1 1 ИЯ и Д, 1 Я TI j) 0 BP;(CitH51 Г Я РИРО«KИ П,, 10(ЦЯДI! К()НТ3KТkl.
В слусlсlс ÎTcмтст«!(я KoilT(lêòa и() нзх(ы . K«IITp !сс(0 1, c«вт «т нр !!3 мы
ПОЛНОСТЬЮ ОТ)) с))кс! Втся l(l! р сlООЧ П(фо 0 >ЛС)(СНТ 6, Н, З 3KI!> I Об(> я ЗО М, световой поток пя компс>нснрук>шсм фотоэлементе ) равсн с<«стовому пофотоэ, tcil C!IT(6, tIT« при ««ди r i< ну;!к> сигнал, пода(01I1,HH C5i i! l ), CH.aIiTC lb.
Г(1!7И соприкосно«сини !IpH )мь! (1<»Ii l 1 с, 1»)1 и!)Оисх«ди l нярушсHHC
ПОЛНОГО «Н)>Т1>СННСГО О 1 Рсlжсиl(Я il, ".ЛСДО«с1ТС, IЬНО, В(ЛИ 11!Ilсl CHÑ Ão«OÃO потока,;шдаюшсго tl;l рабочий фотоэлсмент, уменын(!ется, (то ..!риводит к у:(!епь(псни(0 сгo фототокя. В )том случае оаланс фототока компснсирующсгo и рабочего фотоэлсмшгго«7 и 6 нарушастся, У(нлигель полуЧЯСТ СИГНсl 1, Ilj)otIOj) II«OHñ! !ЬНЪ|И «(: Ik(IHI!C ПЯТСН К0111 с(Ктс! Ilсl ПРИ.>М(. С(IЛСIIHblH СИГHH,З ПС)ДсlС 1,51 Нс! 1!(ЛС((ф ОСЦИс!;(ОГРс!фс(Тарировку фяктичсской 1 !o!itaдп контакта произв«дят контактир.,—
«анисм призмы со сферой, нричсм для ликвидации влияния оптических свойств матсрн ал сфсры iioc. Ip.i!!1«1» «ь!ПО, lkI51!01 lfa HckiblT), c, (loco 4!()тсриала. Расчст пятна Ko«ca! Описанный метод опредслсния плон)ади контакта дает HcK»Toj)óþ погрешносгь за счст того, что 1!нтснси«!(ОСТЬ. Отр(!жепног« светя у)!еныиаетс5! Il мссг;!х, где зазор между по«срхность 0 призмы If контрте;!Ом меньше длины световой «олпы. Слсдовятсльно,; достято шой степснью точно— сти могут изучаться п(нзсрхпости нс выше 9-то класса чистоты, Основанием замеряющей п)ловки с. !у>кит кронштейн 7, «рящяюШийся в подшипниках качения и могущий перемещаться «сртикальп() «!Гаг!ряв,>!я)«(них сс) с помощью «HITT(l 9. IIa z«yx !(сяг(рявля(0(т(их uс(линдp;lх 10, укрепленных на кронштейне, устанавлива(от стойку 11, с которой при помощи д«ух плоских пружин 12 связан призмодсржатель 13. Такое крсплснис призмодсржателя позволяет сму перемещаться в всртикальной плоскости без перекосов. Изисне!!(!с радиуса трения осуществляется передвижением стойки пÎ направляющим цилинд(?ам. На призмодержгтеле 18 устанавлш ают тубус 14 с осветителем 1, компенсирующим фотоэлементом ? H электродвигателем, ня валу которого посажен диск, модулирующий световой поток, а также тубус 15 с окулярникрометром и рабочим фотоэлсмснтом б. Нормальная нагрузка (до 10 (<г! осущсстзляется Винтом 16 через кольцевую пружину 17. Тарировка нагрузки ведется нагружеш(ем штока 18, свободно перемещающегося в отверстии винта, по показанию индикатора 19, связанного коромыслом 20 с пружиной 17. Параллельность поверхностей трения верхнего и нижнего ооразцов устанавливают тремя регулировочными Винтами 21. Замсряющук1 головК1 УСТЯНЯВЛИВЯЮТ COOCHO С ДИСКОМ, ВЯ;(1<ОТОРОГО НЯХО,(ИТСЯ В ПОДШИПника.< качения и привод;(тся в» вращение от электродвигателя. Нижний образец в форме кольца 22 .(рик!?сиз(я!От (< диску 28 и для ликвидации Оиения Ifp»Tcl (HB(ffoT, Вр(1шяlОшинся диск if Г
В кячестВс элект!?Ическoro дятчика для замера и, !Ощяд!I 1<01(тяктя на установке используют два фотоэлемента, например, типа СЦВ-З, фототок которых через усн;штсль подастся ня осциллограф Питание уcH;IHTE (я прОизводится от(lби. IIIBI(poB((íllûì 1 Оком,;l н(п<ял ламп усилителя — от аккумуляторов. Зя . (еря(0(цяя ГО чОВкя уcTHHQBI<1(сВяз(lня с пр1 >кннн(з(м динамо 3ICTром, ня котором наклеены датчики сопротивления. Поворот головки под дейст(3иеъ! силы т!?ения Вь!Вывяст 1(ЗГио п!?у>ки((ь(динямомет;?я. что )?сгистрируется осциллографом через усилитель. Регистрацию скорости скОльжс!(ия Oof?(IBIlOI3 прп llспыт(lниях произ водят отметкой оборотоз диска ня о:циллографс путем разрыва электрической цепи. Замер температуры трения осуществляется пос!?едство(! термопары. помещенной в верхний об?1?11зсц на глубш(е 1,5 .!!.!(от поьерхности Tp(. ния. Показания термопяры, !33!Онти!?о!?анно((В призму, тарируfoTcfI на повсрхност:(, нагретой до известной температуры. Т(1ким Обрязоъ(, В и(?Оцессс т ?сния 3(11(ц?яет(я ct?c,(íяя п»13с)?хностная температура, ряз(3Н!Заемая на трущихся поверхностях, Предмет изобретения VcTBlIoBKB для исследования влияния скорости скольжения на силу трения и фяктическ3 (О плоlцядь контяетя, Опре;(сляех(к) спО ooo?»<арущения полного внутреннего отражения в местах соприкосновения с исследуемой поверхностью грани призмы, cooTBOTëвующей се гипотенузе, отличающаяся тем, что она выполнена 13 гиде приводимого во вращение диска, несущего кольцо из исследуемого материала, и контактирую(пей с кольцом призмы, нагружаемои при помощи кольцевой пружины и установленной в подвижном кронштейне, несущем связанный с этой пружиной индикатор, а также фотоэлектрическое устройстВо для измерения отраженного светового потока, характеризующего площадь контакта. № )2с)055 Фиг. / Zf Корректор Л. И. Блеус Редактор Л. Н. Токмаков ;)ак. 8)8)88 11сиа )LI (ои. 1 ирака «00 ! 1оди. к II<. «. 24.3 I-()0 г. ФоРмат б) м!I II 7() !О8
1 1 и
Сове(е Министров СССР, Москва, Центр, М. Черкасский иер.. д. 2/()й То<<огра<()и;. Ком)ггста -o делим изобретен<(и !I открытий ир I Сове)е <)II!!«;.<()<и: С(:CP Москва, Петровка, 14. стиг,2 Текред А. Л. Сосина /0 /з
