УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01N19/02 G01N3/56 

Изобретение относится к машиностроению, к области теории механизмов и машин и может быть использовано в качестве установки для определения коэффициентов трения покоя и движения для различных твердых материалов.

Коэффициент трения движения и трения покоя не равны между собой и обычно для их определения применяют различные установки. Так, для определения коэффициентов трения скольжения используют горизонтальный стол (1), на краю которого устанавливают ролик. Нить, проходящая через ролик, присоединяется одним концом к грузу, а другим - к детали, для которой определяется коэффициент трения скольжения. Увеличивая массу груза, достигают возникновения движения и путем пересчета сил тяжести груза и детали определяют коэффициент трения покоя. Недостатком этого способа является малая точность эксперимента вследствие дискретности грузов и влияния трения ролика и нити о ролик.

Для проведения экспериментальных работ по установлению рациональных параметров винтовой кинематической пары известно "Устройство для определения коэффициентов трения скольжения" (2). Устройство представляет собой плоский двухзвенный механизм, который является моделью винтовой кинематической пары. Основными узлами устройства являются ползун и наклонная плоскость, причем ползун шарнирно связан с верхней тележкой, а тележка жестко связана со штоком поршня нагрузочного цилиндра, который жестко связан с вертикальными направляющими и станиной. Наклонная плоскость регулируется винтовым механизмом и шарнирно сочленяется с нижней тележкой штоком другого нагрузочного цилиндра, соединенного с корпусом установки. Управление гидроцилиндрами и гидросистемой осуществляется от электропривода.

Недостатками этого устройства являются:
сложность конструкции, особенно при проведении лабораторных работ и демонстрации опытов в учебных целях;
малая точность измерений вследствие инерционности привода устройства, сложности определения угла наклона плоскости, неравномерности распределения усилий давления на ползун и наклонную плоскость во время проведения экспериментов, т.к. коэффициент трения зависит от относительной скорости смещения и от величины нормального давления.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции при увеличении точности определения коэффициентов трения и обеспечение возможности определения коэффициентов трения как покоя, так и движения.

Задача достигается за счет того, что собственно наклонная плоскость выполнена в виде базисного звена с тремя вращательными кинематическими парами, входящими в соединение с шатуном и двумя коромыслами механизма III класса по классификации Артоболевского И.И.

Конструкция предлагаемого механизма представлена на чертеже, где обозначены: кривошип 1, шатун 2, базисное звено 3 и коромысла 4 и 5.

Механизм представляет собой шарнирный шестизвенник с пятью подвижными и одним неподвижным звеньями, относящийся к механизмам III класса по классификации Артоболевского И.И., где роль треугольного базисного звена выполняет звено, являющееся собственно наклонной плоскостью, т.е. звено, выполняющее роль наклонной плоскости, связано вращательными кинематическими парами с шатуном и двумя коромыслами механизма.

Кривошип 1 механизма приводится в движение от любого привода, включая ручной. Предлагаемое устройство работает следующим образом: при вращении кривошипа за счет кинематических связей базисное звено 3 поворачивается и изменяет угол наклона к горизонту. При этом наклоняется и тело, которое предварительно положено на плоскость. При определенном наклоне плоскости к горизонту тело начнет передвигаться по плоскости. Это произойдет, когда
tgϕ > f_дв,
т. е. , когда тангенс угла наклона плоскости ϕ будет больше коэффициента трения движения f_дв. Длины звеньев 1, 2, 4 и 5 могут изменяться и быть подобраны таким образом, что при определенных положениях (для разных коэффициентов трения) между углами поворота кривошипа и базисного звена, выполняющего функцию наклонной плоскости, выбирается любое передаточное отношение u > 1, причем

где
ϕ_к - угол поворота кривошипа,
ϕ_нп - угол поворота наклонной плоскости.

Чем выше принимается u, тем точнее может быть определен угол наклона плоскости, а следовательно, и коэффициент трения.

Предлагаемое устройство может быть использовано и для определения коэффициента трения покоя. Для этого наклонная плоскость устанавливается в положении, определенном для начала движения, устанавливается испытуемое тело (деталь) и уменьшается угол наклона плоскости до полного останова детали; зафиксированный при этом угол и определяет коэффициент трения покоя ϕ_п.

Источники информации
Фриш С.Э., Тимарева А.В. Курс общей физики.

А.с. СССР N 847268, 1972, B 65 C 69/22.

Устройство содержит привод, неподвижное звено, базисное звено, являющееся плоскостью для испытуемой детали, два коромысла, кривошип и шатун, образующие шарнирный шестизвенник. Базисное звено является плоскостью для испытуемой детали и выполнено наклонным. Коромысла и шатун соединены с базисным звеном вращательными кинематическими парами. Привод предназначен для приведения в движение кривошипа. Техническим результатом является упрощение конструкции при увеличении точности определения коэффициентов трения покоя и движения. 1 ил.

Устройство для определения коэффициентов трения, содержащее привод, неподвижное звено и базисное звено, являющееся плоскостью для испытуемой детали, отличающееся тем, что оно снабжено двумя коромыслами, кривошипом и шатуном, образующими шарнирный шестизвенник с упомянутыми звеньями, базисное звено, являющееся плоскостью для испытуемой детали, выполнено наклонным, коромысла и шатун соединены с этим звеном вращательными кинематическими парами, а привод предназначен для приведения в движение кривошипа.