Способ определения коэффициента внешнего трения скольжения

 

Изобретение относится к области испытания материалов и может быть использовано для повышения чувствительности, точности и надежности способа определения коэффициента внешнего трения двух образцов, оба или один из которых изготовлены из твердого материала, а другой - из сыпучего материала. Этот способ заключается в том, что измеряют угол наклона обоих образцов, расположенных один на другом, относительно горизонтальной плоскости в момент начала скольжения одного образца относительно другого, а этот момент определяют по изменению электрического состояния магнитоуправляемого чувствительного элемента, например геркона, которое происходит под воздействием магнитного поля постоянного магнита, который закрепляют на одном из образцов при осуществлении данного способа. Геркон закрепляют при этом на другом образце. Если один из образцов представляет собой сыпучий материал, его размещают в коробе и приклеивают к его днищу. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области испытаний 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 материалом 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 влияние дисперсности частиц и массы измеряемого материала на результат.

Наиболее близким к данному способу является способ [2] заключающийся в том, что измеряют угол ϕ наклона относительно горизонтальной плоскости двух образцов, расположенных один на другом, в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают коэффициент m внешнего трения по формуле m = tgϕ. 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.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе определения коэффициента внешнего трения скольжения, заключающемся в том, что измеряют угол наклона относительно горизонтальной плоскости двух образцов, расположенных один на другом, определяют величину этого угла v в момент начала скольжения одного образца относительного другого и рассчитывают по нему коэффициент m внешнего трения по формуле m = tgϕ, при измерении угла наклона v размещают постоянный магнит на одном из образцов, а на другом закрепляют геркон, по изменению электрического состояния которого судят о моменте начала скольжения. Кроме того, для регулировки и фиксации начального расстояния между магнитом и герконом поступательно перемещают вдоль одного из образцов постоянный магнит или геркон.

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, закрепляют геркон на торце этого короба, а второй образец из твердого материала с закрепленным на нем постоянным магнитом располагают поверх сыпучего материала. Кроме этого, слой исследуемого сыпучего материала можно приклеить к 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 двух испытуемых образцов, геркона и постоянного магнита в начальный момент относительно скольжения между образцами; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема измерения.

Устройство для осуществления способа содержит основание 1, которое имеет 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 2 с плоским дном. В короб засыпают испытуемый порошок 3 таким образом, чтобы его поверхность была ниже стенок короба.

Дно короба может выполняться из материала, на котором наклеен слой 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 1) размещают геркон 4, сигнал на выходе которого изменяется от воздействия внешнего магнитного поля. Геркон 4 представляет собой полупроводниковое язычковое реле, переключающееся под действием поля постоянного магнита 5. На поверхность первого испытуемого образца или поверхность порошка 3 в коробе 2 с плоским дном устанавливают второй испытуемый образец 6 с размещенным на нем постоянным магнитом 5. Этот образец размещают таким образом, чтобы постоянный магнит 5 и геркон 6 находились приблизительно на одной горизонтали, один против другого. Геркон включен в цепь питания светодиодов 7 и 8.

Удобнее испытания проводить, если геркон 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 начального положения между ними. Для этого специальную стойку, на которой размещают геркон, выполняют с отверстием, в котором может вращаться микрометрический винт. На конце этого микрометрического винта устанавливают планку, на которой закрепляют геркон таким образом, чтобы при вращении микрометрического винта он имел 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 1 (или короба 2) в начальном горизонтальном "нулевом" положении. В этом положении светодиод 8 включен. Перемещая образец 6 с установленным на нем постоянным магнитом 5 относительно геркона 4, достигают такого относительного положения между ними, чтобы в самом начале малейшего смещения образца 6 срабатывал геркон 4, 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, то есть в начальный момент изменения их относительного положения, изменяется магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом 5. В результате этого срабатывает геркон и уровень сигнала на его выходе скачком изменяется от логической единицы до логического нуля. При этом отключается светодиод 7. В этот момент прекращают наклон основания и фиксируют угол v его наклона.

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 геркон легко и непосредственно может сопрягаться со стандартными логическими узлами.

Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента внешнего трения скольжения, заключающийся в том, что изменяют угол ϕ наклона относительно горизонтальной плоскости двух образцов, расположенных один на другом, определяют величину угла v в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают по нему коэффициент m внешнего трения скольжения по формуле m = tgϕ, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и надежности за счет увеличения точности определения момента начала скольжения, при измерении угла ϕ наклона размещают постоянный магнит на одном из образцов, а на другом закрепляют геркон, по изменению электрического состояния которого судят о моменте начала скольжения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что постоянный магнит или геркон поступательно перемещают вдоль одного из образцов для регулировки и фиксации начального расстояния между ними.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения его в области использования путем употребления одного из образцов в виде порошкообразного, дисперсного, гранулированного или иного сыпучего материала, размещают этот материал в коробе с плоским дном, установленном с возможностью наклона, закрепляют геркон на торце этого короба, а второй образец из твердого 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3