Машина трения

Заявляемая машина трения относится к испытательной технике для определения коэффициентов трения скольжения, трения покоя и исследования трибомеханических характеристик конструкционных и смазочных материалов. Технический результат, заключающийся в повышении точности измерения коэффициентов трения на предлагаемой машине трения достигается установкой углов наклона наклонной плоскости к горизонту посредством использования механизма, содержащего звенья с точной кинематической связью и измерения углов наклона, высокоточным электронным цифровым уклономером. По полученным более точным данным угла наклона наклонной плоскости 1 к горизонту, установления более точного времени старта образца исследуемого материала 16 и времени его движения по наклонной плоскости, возможно получить более точные результаты коэффициентов трения и трибомеханических характеристик конструкционных и смазочных материалов. 2 ил.

Заявляемое техническое решение относится к испытательной технике для определения коэффициентов трения скольжения, трения покоя и исследования трибомеханических характеристик конструкционных и смазочных материалов на машинах трения.

Известны приборы для определения коэффициента трения (наклонная плоскость) промышленного исполнения, изготовленные фирмой IDM в Австралии (см. http://www.labdepot.ru/view.php?id=561), а также отечественная универсальная машина трения МТУ-01 (см. Google http://www.rusnanonet.ru/equipment/cni_mtu01/), предназначенные для определения коэффициентов трения. Данные устройства снабжены наклонными плоскостями, либо подвижными столами со сложными исполнительными механизмами и системами измерения.

К основным недостаткам данных устройств относятся недостаточная точность определения коэффициентов трения, а также сложность их конструкции, и дороговизна их изготовления.

Известен модульный учебный комплекс МУК-М1 "Механика 1" по курсу "Физика" (см. Google http://www.opprib.ru/main/labor/html/complex/muk-m2.php), предназначенный для проведения практикума по физике в высших и средних учебных заведениях. Комплекс позволяет проводить лабораторные работы по определению коэффициентов трения скольжения, качения и покоя.

Основным недостатком данного устройства является низкая точность установки и определения углов наклона наклонной плоскости к горизонту, отрицательно влияющая на точность определения коэффициентов трения.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности поворота наклонной плоскости относительно основания посредством использования механизма, содержащего звенья с точной кинематической связью, и применение электронного цифрового уклономера в качестве измерителя углов наклона.

Поставленная задача решается таким образом, что в машине трения, содержащей наклонную плоскость, шарнирно установленную на основании, устройство установки и фиксации углов относительно основания, устройство измерения углов, электронный секундомер и концевой оптический датчик, согласно новому техническому решению, устройство установки и фиксации углов относительно основания снабжено механизмом микрометрического поворота наклонной плоскости, а в качестве устройства измерения углов использован электронный цифровой уклономер, установленный на наклонной плоскости, при этом наклонная плоскость снабжена дополнительно стартовым оптическим датчиком. Причем механизм микрометрического поворота наклонной плоскости может быть выполнен в виде кинематически связанных между собою удлиненной гайки и микрометрического винта, шарнирно соединенных с основанием и наклонной плоскостью, соответственно.

На фиг.1 изображен общий вид машины трения, на фиг.2 - изометрия.

Машина трения, содержит наклонную плоскость 1, шарнирно установленную на основании 2, содержащем три регулируемые опоры 3, снабженные винтами. Наклонная плоскость 1 содержит рабочую поверхность скольжения, ограниченную боковыми угольниками 4 и 5 с конечными ограничителями 6 и 7. При этом, в боковом угольнике 4 выполнены отверстия для установки источников света (не показаны), а в боковом угольнике 5 - отверстия для крепления фотодатчиков (не показаны). На одной из боковых поверхностей наклонной плоскости установлен шарнирно опорный стержень 8, в радиальном отверстии которого установлен микрометрический винт 9 (с осевой фиксацией относительно стержня 8) с маховичком 10. Микрометрический винт 9 кинематически связан с продолговатой микрометрической гайкой 11, шарнирно установленной на оси 12 основания 2. На боковой поверхности наклонной плоскости 1 установлена контрольная площадка 13, магнитоизолированная экранным листом 14 от наклонной плоскости 1. Контрольная площадка 13, параллельная рабочей поверхности скольжения наклонной плоскости 1, предназначена для установки электронного цифрового уклономера 15 с магнитным креплением (см. http://www.kalpa-vriksa.ru/e-store/index.php?SECTIONid=&ELEMENT id=5549), измеряющего угол наклона рабочей поверхности скольжения относительно горизонта (основания 2). На рабочей поверхности скольжения наклонной плоскости 1 устанавливается образец исследуемого материала 16. Источники света боковых угольников 4 и фотодатчики боковых угольников 5 (на фиг. не показанные) подключаются к электронному секундомеру (на фиг. не показан). При этом центральный стержень исследуемого образца 16 на стартовой и финишной позициях, перекрывает доступ источника света до стартового фотодатчика.

Машина трения работает следующим образом.

Перед началом работы машины трения производят выверку горизонтальности рабочей поверхности скольжения наклонной плоскости 1 относительно горизонта. Для этого на контрольную площадку 13 устанавливают электронный цифровой уклономер 15 (с последовательным поворотом его на 90°), винтами регулируемых опор 3 устанавливают (выверяют) горизонтальность наклонной плоскости 1 в поперечной и продольной плоскостях машины трения. Данное положение наклонной плоскости 1 принимают за точку отсчета.

Далее, устанавливают в стартовое положение образец исследуемого материала 16. Подключают к источнику питания электронную часть машины трения с электронным секундомером. Вращением маховичка 10 микрометрического винта 9 производят поворот наклонной плоскости 1 на угол, когда исследуемый образец 16 срывается с места и скользит по рабочей поверхности скольжения наклонной плоскости 1 до финишного положения, фиксируемого конечным ограничителем 7. Сорвавшись с места, образец исследуемого материала 16 открывает путь источнику света угольника 4 до фотодатчика угольника 5. При этом включается электронный секундомер для отсчета времени движения образца исследуемого материала 16. В финишном положении образец исследуемого материала 16 перекрывает путь движения источника света угольника 4 до финишного фотодатчика угольника 5. При этом электронный секундомер выключается, зафиксировав время движения. На этом работа машины трения заканчивается.

По более точным данным угла наклона наклонной плоскости 1 к горизонту, установления более точного времени старта образца исследуемого материала 16 и времени его движения по наклонной плоскости, полученным на предлагаемой машине трения, возможно получить более точные результаты коэффициентов трения и трибомеханических характеристик конструкционных и смазочных материалов.

1. Машина трения, содержащая наклонную плоскость, шарнирно установленную на основании, устройство установки и фиксации углов относительно основания, устройство измерения углов, электронный секундомер и концевой оптический датчик, отличающаяся тем, что устройство установки и фиксации углов относительно основания снабжено механизмом микрометрического поворота наклонной плоскости, а в качестве устройства измерения углов использован электронный цифровой уклономер, установленный на наклонной плоскости, при этом наклонная плоскость снабжена дополнительно стартовым оптическим датчиком.

2. Машина трения по п.1, отличающаяся тем, что механизм микрометрического поворота наклонной плоскости выполнен в виде кинематически связанных между собою удлиненной гайки и микрометрического винта, шарнирно соединенных с основанием и наклонной плоскостью соответственно.