Способ определения коэффициента гистерезисных потерь материала при качении

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТИЛЬСТВУ

iii>917070

Союз Советская«

Соцнаяистичвсник

Ресяубяшн (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву

3 (5l jM. Кл. (22)Заявлено 25.04.80 (21) 2917661/25-28 с ярнсоеанненнем заявки И

t (23 } Приоритет

G 01 М 19/02 феударсти««н6 кетт«тат

CCCP ав д«мя «зе«рета««й н еткрнт««

Онублнковано 30 03.82. Бюллетень J4 12 (53) УДК 620.178 (088. 8) Дата опублнковання описания 30. 03.82

В.П. Измайлов, О.В... Карагиоэ,. В.В. Ма1зкачев, О.В. Петров и А.А. Силин (, / (72) Авторы изобретения

° !

i (7l } Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ ГИСТЕРЕЗИСНЫХ

ПОТЕРЬ МАТЕРИАЛА ПРИ КАЧЕНИИ

Изобретение относится к технике определения физико-механических свойств материалов и, в частности коэффициента гистерезисных потерь материала при качении.

Известен способ определения коэффициента гистереэисных потерь материала при качении, заключающийся в том, что сопрягают плоскую рабочую поверхность образца с опорами физи» о ческого маятника, выполненными в виде тел качения, размещают образец с маятником в контролируемой атмос-. фере, маятнику задают начальную амплитуду колебаний, обеспечивающую перекатывание его опор по поверхности образца, регистрируют амплитуды затухающих колебаний маятника в режи"-. ме его перекатывания, а также размеры площадки контакта между опорами маятника и поверхностью образца, по которым определяют коэффициент гистереэисных потерь материала образца (1).

Известный способ обладает невысокой точностью из-эа того, что процесс затухания колебаний маятника, помимо потерь на гистерезис в материале образца, обусловлен наличием на его поверхности загрязняющих пленок, которые вносят существенный вклад в процесс диссипа"

1 ции энергии. Кроме того на характер процесса затухания колебаний маятника оказывает влияние вязкое трение о воздух. Весьма широкий диапазон амплитуд колебаний маятника, используемый в известном способе, вносит погрешность в измеряемую величину вследствие широкого диапазона скоростей качения и как результат этого - больших потерь на вязкое трение в тонких поверхностных пленках. Начальную амплитуду колебаний маятника задают произвольно.

Цель изобретения - повышение точности измерений. а/R =

3 9l

Поставленная цель достигается благодаря тому, что начальную амплитуду колебаний маятника Ко выбирают иэ условия d, о < 2,5 с1/R, где a - радиус площадки контакта, R - радиус опор маятника, а в качестве контролируемой атмосферы используют вакуум.

На фиг. 1 изображено устройстводля реализации предлагаемого способа, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство содержит вакуумную, камеру 1, в которой на кронштейне

2 закреплены образцы 3. Физический маятник 4 своими опорами 5, выполненными в виде тел качения (изображены 2 сферические опоры, в случае цилийдрической формы используется одна опора), опирается на плоскую рабочую поверхность образца 3. Устройство оснащено соленоидом 6, предназначенным для задания физическому маятнику 4 начальной амплитуды колебаний, и блоком измерения затухающих амплитуд колебаний маятника, состоящим из флажка 7, установленного на маятнике 4, фотодиодов 8 и светодиодов 9, установленных на камере 1.

Способ реализуется следующим обра. зом.

Перед началом измерений .опоры 5 (предпочтительной формой опор 5 является сферическая) и плоскую рабочую поверхность образца 3 обезжиривают, после чего физический маятник 4 устанавливают опорами 5 на плоскую рабочую поверхность образца 3. Из ка" меры 1 с помощью вакуумных насосов откачивают воздух до давления в ней порядка 10 Па.

Определяют отношение радиуса площадки контакта ф между опорами 5 и поверхностью образца 3 к радиусу R опор 5 по формуле где M - масса физического маятника 4 вместе с опорами 5;

Е и 4 - модуль Юнга и коэффициент Пуанссона материала образца 3, соответственно;

g — ускорение свободного падения.

Для обеспечения преимущественно упругого контакта между опорами 5

LL и образцом 3 целесообразно при выборе массы M маятника использовать следующее соотйошение:

И = KR где К = 2.104 кгм г. для упругих материалов и К = 1О кгм для вязкоЪ упругих материалов.

С помощью соленоида 6 маятнику

4 задают начальную амплитуду колеба о ний о близкую к значению d,o 2,5 а/

Посредством блока измерения затухающих колебаний маятника регистрируют его свободные колебания от амплитуды с о до амплитуды d n= 2 a/R, соответствующей концу линейного участка кривой затухания.

Значение коэффициента гистереэисных потерь С материала образца 3 определяют по формуле го

8 P (COS d n — COS A o ) .

3 na (dp id. > где р - расстояние от центра масс маятника 4 до оси вращег5 ния;

*„ — конечная амплитуда колебаний маятника после совершения им п полных колебаний.

К пользование предлагаемого способа повышает достоверность и воспроизводимость результатов измерений трения качения и коэффициента гистерезисных потерь в испытуемом материале.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента гистерезисных потерь материала при качении, заключающийся в том, что ао сопрягают плоскую рабочую поверхность образца с опорами физического маятника, выполненными в виде тел качения, размещают образец с маятником в контролируемой атмосфере, 45 маятнику зад4ют начальную амплитуду колебаний, обеспечивающую перекатывание его опор по поверхности образца, регистрируют амплитуды затухающих колебаний маятника в режиме его перекатывания и размеры площадки контакта между опорами маятника и поверхностью образца, по которым определяют коэффициент гистерезисных потерь материала образца, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, начальную амплитуду колебаний маятника d a выбирают из условия 4.о 4 2,5 а/Р, 91707 ри 7

ВНИИПИ Заказ 1878/63 Тираж 883 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где с1 - радиус площадки контакта, Р - радиус опор маятника, а в качестве контролируемой атмосферы используют вакуум.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

О 6

1. Конвинсаров Д. В. Исследование трения второго рода методом маятниковых колебаний. - Труды Сибирского физико-технического институ1а. Вып. 28. Томск. 1949. с. 223239 (прототип).