Устройство для определения фрикционных характеристик пары трения для передачи вращательного движения
Полезная модель относится к области экспериментально-теоретического определения фрикционных характеристик пары трения, конкретно предназначена для реализации известного способа, основанного на прокручивании нагруженной испытуемой пары трения в прямом и обратном направлениях. Предлагаемая полезная модель представляет собой принципиально модернизированное известное устройство, содержит блочно-тросовую систему, к которой с одной стороны подключено нагрузочное устройство в виде тарировочных грузов, а с другой стороны приводной механизм и регистрирующий прибор динамометр или динамограф. Один конец нерастяжимой нити (троса) прикреплен к сектору приводного рычага, шарнирно соединенного с рамой таким образом, что движение рычага в пределах сектора ограничено упорами; этот конец троса имеет механическую связь с регистрирующим прибором, трос проходит вертикально вверх, обвивает приводной шкив и спускается вертикально вниз; на другом конце троса закреплены тарировочные грузы; приводной шкив жестко соединен с валом, на цапфах которого установлены испытуемые пары трения. Сущность: с целью принципиального повышения достоверности показаний регистрирующего прибора полезная модель имеет два конструктивных изменения: 1) регистрирующий прибор напрямую соединен с тяговой ветвью троса, что исключает искажение измерений за счет дополнительного передаточного механизма (отклоняющего блока); 2) для стабилизации (повышения равномерности) движения рычага последний подключается с помощью мягкого шнура к дополнительному приводному устройству в виде воротка, что также стабилизирует показания регистрирующего прибора. Технический результат: возможность определения фрикционных характеристик в парах трения для передачи вращательного движения с высокой достоверностью (ошибка аппроксимации экспериментальных данных снижается в 2-3 раза).
Полезная модель относится к области экспериментально-теоретического определения фрикционных характеристик пары трения для передачи вращательного движения.
Известен способ [1] экспериментально-теоретического определения фрикционных характеристик пары трения, сущность которого заключается в том, что испытуемую пару трения, входящую в состав блочно-тросовой системы, нагружают с помощью тарировочных грузов крутящим моментом, обеспечивают за счет шарнирно укрепленного на раме рычага вращение пары последовательно в прямом и обратном направлениях, фиксируют с помощью регистрирующего прибора крутящие моменты M1 и M2, возникающие в передаче при вращении ее соответственно в прямом и обратном направлениях, и по величине этих показаний оценивают фрикционные потери в передаче. Нагрузочный (полезный) момент MПОЛ фиксируют при отсутствии вращения пары трения. Момент МС сопротивления вычисляют как половину разности значений M1 и M2. Полученную функциональную зависимость MС=f(MПОЛ ) в виде двух массивов экспериментальных значений аппроксимируют по методу наименьших квадратов линейной зависимостью MС =fТР·MПОЛ+МХ, где f ТР, - коэффициент трения; MХ - момент холостого хода пары трения, MХ=FСЦ·r, где F СЦ - сила сцепления, r - радиус пары трения. На основании полученных констант аппроксимирующей функции определяют искомые фрикционные характеристики fТР и FСЦ.
Известно устройство [1] для реализации указанного способа, которое принимается в качестве прототипа предлагаемой полезной модели. Данное устройство содержит блочно-тросовую систему, к которой с одной стороны подключено нагрузочное устройство в виде тарировочных грузов, а с другой - приводной механизм и регистрирующий прибор - динамометр или динамограф. Устройство состоит из рамы, на которой шарнирно укреплен рычаг с сектором так, что движение рычага в пределах сектора ограничено упорами. Рычаг приводится в движение прямым воздействием на него рукой испытателя. На нижней части сектора закреплен один конец троса, который, соприкасаясь с шарнирно соединенным с регистрирующим прибором отклоняющим блоком, проходит вертикально к приводному шкиву, обвивает последний и спускается вертикально вниз. На другом конце троса закреплены тарировочные грузы. Приводной шкив жестко соединен с валом, на цапфы которого установлены испытуемые пары трения вращательного движения, последние с помощью двух корпусов жестко крепятся к двум опорам, которые укреплены на раме.
Экспериментальные исследования, проведенные на данном устройстве, показали, что в принципе представленный способ реализуется и искомые фрикционные характеристики fТР и FСЦ пары трения определяются. Однако относительная ошибка аппроксимации экспериментальных значений теоретической зависимостью вида MС=fТР·M ПОЛ+MХ с учетом t - распределения Стьюдента составляет 12-15%, что нельзя признать удовлетворительным, так как это ставит под сомнение возможность использования для аппроксимации экспериментальных данных принятую линейную зависимость. Причина такой низкой достоверности регистрации измеряемых величин заключается в конструктивных недостатках устройства. В результате эксперимента эти конструктивные недостатки были установлены:
1) трос при движении в соприкосновении с отклоняющим блоком вызывает колебания последнего, которые передаются на регистрирующий прибор и не обеспечивают стабильность его (прибора) показаний;
2) прямое воздействие рукой испытателя на рычаг не обеспечивает стабильное его перемещение, что также негативно влияет на работу регистрирующего устройства.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является существенное (в два три раза) увеличение достоверности измерений фрикционных характеристик испытуемых пар трения для передачи вращательного движения. Для этого устройство подвергается принципиальному изменению:
1) исключается использование отклоняющего блока, то есть регистрирующий прибор подсоединяется непосредственно к тяговой ветви троса без использования какого-либо передаточного механизма;
2) для стабилизации (повышения равномерности) движения рычага последний подключается с помощью мягкого шнура к дополнительному приводному устройству в виде воротка.
Указанные конструктивные изменения устройства принципиально повышают достоверность результатов измерений. Благодаря этому подтверждается адекватность принятой в соответствии со способом математической модели фрикционных потерь в паре трения, что соответствует понятию «новизна», так как при испытании на устройстве, принятом в качестве прототипа, эта адекватность математической модели ввиду значительной ошибки измерений достоверно не подтверждается. Аналогичные испытания тех же пар трения, проведенные на предлагаемом модернизированном устройстве, показали, что относительная ошибка измерений с учетом t - распределения Стьюдента составила всего 5-6,5%.
Устройство, включающее в себя испытуемую пару трения в составе блочно-тросовой системы, состоит из рамы 1, на которой шарнирно укреплен приводной рычаг 2 с сектором 3, движение рычага 2 в пределах сектора 3 ограничено упорами 4. На нижней части сектора 3 укреплен один конец нерастяжимой нити (троса) 5. В разрыве этого конца троса 5 установлен регистрирующий прибор 6, далее трос 5 проходит вертикально к приводному шкиву 7, обвивает последний и спускается вертикально вниз. На другом конце троса 5 закрепляются съемные тарировочные грузы 8. Шкив 7 жестко соединен с валом 9, на цапфы которого устанавливаются испытуемые пары трения вращательного движения 10. Последние с помощью двух корпусов 11 жестко крепятся к двум опорам 12, которые укреплены на раме 1.
Второй конец рычага 2 с помощью мягкого шнура 13 подсоединен к воротку 14.
Работа устройства.
Трос 5 нагружается тарировочным грузом 8, при этом рычаг упирается в упор 4. С помощью регистрирующего прибора 6 фиксируют момент MПОЛ полезный, передаваемый парой трения при отсутствии движения. Вращают вороток 14 в прямом направлении (груз поднимается) и фиксируют с помощью регистрирующего прибора 6 величину момента M1, затем вращают вороток в обратном направлении (груз опускается) и фиксируют величину момента M2. Вычисляют момент сопротивления MС как половину разности значений M1 и M2.
Все остальные операции и порядок определения фрикционных характеристик испытуемой пары трения аналогичны прототипу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент 
2411496 C2 РФ. Способ экспериментально-теоретического определения фрикционных характеристик пары трения для передачи вращательного движения и устройство для его осуществления / Александров И.К., Раков В.А. - Опубл. 10.02.2011. Бюл. 4.
1. Устройство для определения фрикционных характеристик пары трения, содержащее блочно-тросовую систему, к которой с одной стороны подключены тарировочные грузы, а с другой стороны - шарнирно укрепленный к раме приводной рычаг и регистрирующий прибор; приводной рычаг укреплен таким образом, что движение его в пределах сектора ограничено упорами, на нижней части сектора закреплен один конец троса, соединенного с регистрирующим прибором, трос проходит вертикально вверх, обвивает приводной шкив и спускается вертикально вниз, на другом конце троса закреплены тарировочные грузы, приводной шкив жестко соединен с валом, на цапфах которого установлены испытуемые пары трения, отличающееся тем, что регистрирующий прибор соединен с тяговой ветвью троса напрямую (без передаточного механизма).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что движение приводного рычага осуществляется посредством мягкого шнура, навиваемого на вороток.
