ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к приборам для определения коэффициентов трения и их составляющих.

Известен прибор [1] для определения молекулярной составляющей коэффициента трения, т.е. прочности адгезионных связей исследуемых материалов на срез, содержащий корпус, механизм нагружения, установленные друг против друга с возможностью сближения держатели образцов с параллельными опорными плоскостями, один из которых взаимодействует с механизмом нагружения, расположенную между держателями оправку с закрепленным в ней сферическим индентором, механизм поворота индентора вокруг своей оси и устройство для измерения прикладываемого к индентору крутящего момента.

В процессе испытаний индентор вдавливается в исследуемые поверхности плоских образцов и к нему прикладывается крутящий момент, обеспечивающий вращение индентора в плоскости, параллельной плоскостям образцов. Молекулярную составляющую коэффициента трения определяют по величине момента трения, необходимого для вращения индентора.

Поскольку в известном приборе реализуется схема трения верчения, то в зоне контакта распределение скоростей неравномерно, они изменяются от 0 до V_max. Кроме того, в этом случае необходимо измерять отпечаток на плоских образцах, так как в расчетную формулу входит радиус отпечатка. Это вносит дополнительные погрешности при определении молекулярной составляющей коэффициента трения в условиях трения скольжения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является прибор для определения молекулярной составляющей в условиях трения скольжения [2], в котором механизм поворота индентора выполнен в виде установленного с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям держателей, и жестко закрепленного на оправке рычага, неподвижно установленного на нем сегмента, дуга которого описана из центра индентора, и охватывающей сегмент по дуге гибкой связи, на которую воздействует нагрузка, например подвешен груз.

Недостатком описанного технического решения, принятого за прототип, является невозможность учета влияния магнитного потока и электрического тока на молекулярную составляющую коэффициента трения.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей прибора путем учета влияния на молекулярную составляющую коэффициента трения внешних факторов, какими являются магнитный поток и электрический ток.

Технический результат достигается тем, что прибор для определения молекулярной составляющей коэффициента трения состоит из корпуса, механизма нагружения, установленных друг против друга с возможностью сближения держателей образцов с параллельными опорными плоскостями, один из которых взаимодействует с механизмом нагружения, расположенной между держателями оправки с закрепленным в ней сферическим индентором, механизма поворота индентора вокруг своей оси и устройства для измерения прикладываемого к индентору крутящего момента. При этом прибор оборудован магнитопроводом с расположенной на нем электромагнитной катушкой, который образует вместе с держателями образцов, образцами и сферическим индентором общий магнитный контур, и источником тока, подключенным токоподводящими проводами к образцам.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Прибор содержит корпус 1, механизм нагружения 2, держатели образцов 3 с опорными плоскостями А, на которые устанавливаются испытуемые образцы 4 с плоскими и параллельными между собой исследуемыми поверхностями, оправку 5 с закрепленным в ней сферическим индентором 6, механизм 7 поворота индентора вокруг своей оси, выполненный в виде рычага, одним концом жестко закрепленный в оправке 5, а на другом конце снабженный сегментом 8.

На рычаг посредством гибкой связи 9, охватывающей сегмент по дуге, воздействует нагрузка, в качестве которой может быть использована пружина или подвешен груз 10. Дуга сегмента 8 описана из центра индентора, что обеспечивает постоянство плеча приложения нагрузки к рычагу в процессе его поворота, а следовательно, постоянство прикладываемого к индентору крутящего момента.

Момент фиксируется измерительным устройством (не показан). Для создания в зоне контакта внешних воздействий прибор снабжен магнитопроводом 12 с установленной на нам электромагнитной катушкой 13, а также источником тока 14, имеющим возможность посредством токоподводящих проводов 15 подключения к испытуемым образцам 4. Для создания магнитного потока, в основном проходящего через зону контакта, нижний держатель 3 изолирован от корпуса 1 изоляционной прокладкой 11, а магнитопровод 12 плотно соприкасается с держателями 3, образуя общий контур для прохождения магнитного потока через образцы 4.

Прибор работает следующим образом.

Два плоскопараллельных образца 4 закрепляются в держателях 3. Между ними устанавливается оправка с индентором 6. При помощи механизма нагружения 2 к образцам прикладывается сжимающая нагрузка. Время выдержки образцов под нагрузкой должно быть достаточным для завершения пластической деформации в зоне контакта индентора с образцами и соответствовать стандартной пробе Бринелля. К электромагнитной катушке 13 подводится переменное или постоянное напряжение, тем самым создается магнитный поток. Включается источник тока 14 и ток подводится к образцам 4. Таким образом, на зону контакта индентора 6 с образцами 4 действуют внешние возмущения.

К индентору прикладывают крутящий момент М_кр, необходимый для равномерного поворота его в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям держателей, т.е. в плоскости, сжимающей образцы нагрузки N. По измеряемым значениям момента М_кр и нагрузки N определяют молекулярную составляющую коэффициента трения.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что прибор для определения молекулярной составляющей коэффициента трения оборудован магнитопроводом с расположенной на нем электромагнитной катушкой, и источником тока, подключенным токоподводящими проводами к образцам. Это позволяет формировать в зоне контакта внешние возмущающие факторы в виде магнитного потока и электрического тока и учитывать их влияние на молекулярную составляющую коэффициента трения, благодаря чему расширяются функциональные возможности прибора.

Литература

1. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с. С.446.

2. А.С. СССР №348927, опуб. 23.08.72, бюл. №25.

Сущность: прибор имеет корпус, механизм нагружения, установленные друг против друга с возможностью сближения держатели образцов с параллельными опорными плоскостями, один из которых взаимодействует с механизмом нагружения. Между держателями образцов располагается оправка с закрепленным в ней сферическим индентором. Прибор содержит механизм поворота индентора вокруг своей оси и устройство для измерения прикладываемого момента. Механизм поворота индентора выполнен в виде жестко закрепленного на оправке рычага, неподвижно установленного на нем сегмента, дуга которого описана из центра индентора, а также гибкой связи, охватывающей сегмент, на которую воздействует нагрузка. Это позволяет осуществлять поворот индентора в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям. Прибор оборудован магнитопроводом с расположенной на нем электромагнитной катушкой и источником тока, подключенным к испытуемым образцам. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей прибора. 1 ил.

Прибор для определения молекулярной составляющей коэффициента трения, содержащий корпус, механизм нагружения, установленные друг против друга с возможностью сближения держатели образцов с параллельными опорными плоскостями, один из которых взаимодействует с механизмом нагружения, расположенную между держателями оправку с закрепленным в ней сферическим индентором, механизм поворота индентора вокруг своей оси и устройство для измерения прикладываемого к индентору крутящего момента, при этом механизм поворота индентора выполнен в виде жестко закрепленного на оправке рычага, который имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной опорным плоскостям образцов, неподвижно установленного на рычаге сегмента, дуга которого описана из центра индентора, и охватывающей сегмент по дуге гибкой связи, на которую воздействует нагрузка, отличающийся тем, что прибор оборудован магнитопроводом с расположенной на нем электромагнитной катушкой, который образует вместе с держателями образцов, образцами и сферическим индентором общий магнитный контур, и источником тока, подключенным токоподводящими проводами к образцам.