СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интегрального коэффициента трения в системе.

Прототипом является способ определения силы сухого трения и коэффициента вязкого трения в колебательной системе, включающий возбуждение свободных колебаний системы, путем присоединения к ней упругого элемента регулируемой жесткости, регистрацию последовательных амплитуд колебаний системы и определение по формулам силы и коэффициента трения [А.с. СССР 1467455, МПК G01N 19/02, 1989].

Недостатками прототипа являются:

- сложность аппаратуры, реализующий способ;

- неуниверсальность, обусловленная подбором упругого элемента для каждой системы с отличающимися параметрами от предыдущей;

- невозможность изменения частоты и амплитуды колебаний системы. Задачей изобретения является упрощение конструкции аппаратуры, реализующий способ, повышение точности и расширение функциональных возможностей.

Задача решается тем, что в способе определения интегрального коэффициента трения, включающем обеспечение системе свободных колебаний посредством дополнительного элемента, регистрацию амплитуд колебаний и вычисление интегрального коэффициента трения из отношения где h_и - интегральный коэффициент трения, Н⋅с/м; Y_m1, Y_mN - соответственно, начальное и конечное значение амплитуды колебаний, м; m - приведенная масса системы, кг; t_1-N - время свободных затухающих колебаний от амплитуды Y_m1 до амплитуды Y_mN, с, дополнительный элемент соединяют кинематической связью с колебательной системой, при этом связь выполняют кинематической парой, охватывающее звено которой соединяют с дополнительным элементом, а поверхность охватываемого звена выполняют по форме в виде кривой постоянной ширины, при этом ось вращения этого звена располагают ассиметрично относительно его поверхности и совмещают ее с осью вращения осциллятора колебательной системы.

Дополнительный элемент выполняют в виде охватывающего звена кинематической пары. Интегральный коэффициент трения вычисляют и предварительно отдельно для осциллятора. Соприкасающиеся поверхности звеньев выполняют из антифрикционного материала. Осциллятор выполняют в виде маятника. Регистрацию амплитуд выполняют с помощью осциллятора. Изменяют величину перемещения дополнительного элемента амплитудой осциллятора. Скорость перемещения дополнительного элемента задают частотой колебаний колебательной системы.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Соединение дополнительного элемента кинематической связью с колебательной системой, выполнение этой связи кинематической парой, охватывающее звено которой соединяют с дополнительным элементом, а поверхность охватываемого звена выполняют по форме в виде кривой постоянной ширины, расположение оси вращения этого звена ассиметрично относительно его поверхности и совмещение ее с осью вращения осциллятора колебательной системы позволяет повысить универсальность способа за счет колебательной системы, формирующей колебательный процесс в исследуемой системе, в которой определяется величина интегрального коэффициента трения, поскольку конфигурация исследуемых систем и их определяемые параметры могут различаться в достаточно широких пределах. Кроме того, упрощается аппаратура, реализующая способ.

Выполнение дополнительного элемента в виде охватывающего звена кинематической пары уменьшает число деталей присоединяемых к исследуемой системе, что уменьшает вмешательство в нее и повышает точность измерений.

Вычисление интегрального коэффициента трения и предварительно отдельно для осциллятора позволяет при необходимости учесть собственный интегральный коэффициент колебательной системы, что повышает точность измерений.

Выполнение соприкасающихся поверхностей звеньев из антифрикционного материала повышает добротность колебательной системы и точность измерений.

Выполнение осциллятора в виде маятника упрощает конструкцию аппаратуры и отсчет амплитуды затухающих колебаний.

Выполнение регистрации амплитуд с помощью осциллятора упрощает конструкцию аппаратуры, реализующей способ.

Изменение величины перемещения дополнительного элемента амплитудой осциллятора позволяет определять величину интегрального коэффициента трения на разных амплитудах колебаний исследуемой системы, что расширяет функциональные возможности.

Задавание скорости перемещения дополнительного элемента частотой колебаний колебательной системы позволяет определять зависимость коэффициент интегрального коэффициента трения (который может различаться при разных скоростях перемещения) от скорости перемещения деталей (узлов) исследуемой системы.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. изображено устройство для определения коэффициента интегрального трения.

Устройство для определения коэффициента интегрального трения содержит заполненный жидкостью 1 корпус 2 исследуемой системы (например тормозной), в котором с возможностью осевого перемещения установлен поршень 3, взаимодействующий через подвижную тормозную колодку 4 с неподвижно закрепленным упругим элементом (пружиной) 5, и - поршень 6, взаимодействующий через неподвижно закрепленный на нем дополнительный элемент (скобу) 7 с выполненным по форме в виде кривой постоянной ширины звеном 8, ось вращения которого расположена ассиметрично относительно его поверхности и совмещена и скреплена с осью 9 маятника (осциллятора), состоящего из стержня (спицы) 10 и груза (линзы) 11, имеющего возможность перемещения по стержню, один конец которого неподвижно закреплен на оси, а другой - имеет возможность перемещения вдоль шкалы 12 с угловыми делениями 13.

Способ реализуют следующим образом.

При нажатии на поршень 6 давление в жидкости 1 возрастает, и поршень 3, выдвигаясь из корпуса 2, перемещает тормозную колодку 4, которая сжимает пружину 5. При этом возникают сила трения поршней о стенки корпуса, сила вязкого трения в жидкости и т.д. Возникающие силы трения удобно объединить и выразить зависимостью - произведением интегрального коэффициента трения на скорость перемещения поршня. Для определения величины интегрального коэффициента трения к поршню 6 прикрепляют (например с помощью клея) дополнительный элемент 7, в котором размещают звено 8, выполненное например по форме треугольника Рело, ось вращения которого скреплена с концом маятника. Отклоняют маятник на некоторой угол от положения равновесия и отпускают его. Маятник начнет совершать колебательные движения с уменьшающейся амплитудой. При этом поршень 6 будет совершать возвратно-поступательное движение за счет вращения треугольника Рело, а поршень 3 - за счет давления жидкости (влево) и упругой силы пружины 5 (вправо). Фиксируют начальное Y_m1 и конечное Y_m2 значения амплитуды колебаний маятника и по формуле где h_и - интегральный коэффициент трения, Н⋅с/м; m - приведенная масса системы, кг; t_1-N - время свободных затухающих колебаний от амплитуды Y_m1 до амплитуды Y_mN, с, определяют величину интегрального коэффициента трения. При необходимости вычисляют силу трения F_т=h_и⋅ν, где ν - скорость перемещения поршня 6.

Если необходимо учесть интегральный коэффициент трения осциллятора (колебательной системы), то это выполняют аналогичным образом, например предварительно, без присоединения к исследуемой системе.

Для снижения коэффициента трения соприкасающиеся поверхности скобы 7 и треугольника РЕЛО 8 выполняют из антифрикционного материала.

При необходимости величину перемещения поршня 6 изменяют величиной амплитуды колебаний маятника. Чем больше (при данных размерах треугольника Рело) амплитуда колебаний, тем больше ход поршня. Величину хода поршня можно также изменить размерами треугольника Рело.

Если нужно изменить скорость перемещения поршня 6, то перемещают груз 11 по стержню 10. Чем выше будет закреплен груз, тем больше будет частота колебаний маятника и больше скорость перемещения поршня.

Внедрение изобретения позволит сравнительно простым способом определять величину интегрального коэффициента трения в различных системах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения интегрального коэффициента трения в системе. Для определения величины интегрального коэффициента трения к поршню 6 прикрепляют скобу 7, в которой размещают звено 8, выполненное в виде треугольника Рело. Отклоняют маятник на некоторый угол от положения равновесия и отпускают. Маятник будет совершать колебательные движения с уменьшающейся амплитудой. При этом поршень 6 будет делать возвратно-поступательное движение за счет вращения треугольника Рело, а поршень 3 - за счет давления жидкости (влево) и упругой силы пружины 5 (вправо). Фиксируют начальное Y_m1 и конечное Y_m2 значения амплитуды колебаний маятника и по формуле где h_и - интегральный коэффициент трения, Н⋅с/м; m - приведенная масса системы, кг; t_1-N - время свободных затухающих колебаний от амплитуды Y_m1 до амплитуды Y_mN, с, определяют величину интегрального коэффициента трения. При необходимости вычисляют силу трения F_т=h_и⋅ν, где ν - скорость перемещения поршня 6. Технический результат - упрощение конструкции аппаратуры, реализующий способ, повышение точности и расширение функциональных возможностей. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения интегрального коэффициента трения, включающий обеспечение системе свободных колебаний посредством дополнительного элемента, регистрацию амплитуд колебаний и вычисление интегрального коэффициента трения из отношения где h_и - интегральный коэффициент трения, Н⋅с/м; Y_m1, Y_mN - соответственно начальное и конечное значение амплитуды колебаний, м; m - приведенная масса системы, кг; t_1-N - время свободных затухающих колебаний от амплитуды Y_m1 до амплитуды Y_mN, с, отличающийся тем, что дополнительный элемент соединяют кинематической связью с колебательной системой, при этом связь выполняют кинематической парой, охватывающее звено которой реализуют дополнительным элементом, а поверхность охватываемого звена выполняют по форме в виде кривой постоянной ширины, при этом ось вращения этого звена располагают ассиметрично относительно его поверхности и совмещают ее с осью вращения осциллятора колебательной системы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный элемент выполняют в виде охватывающего звена кинематической пары.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интегральный коэффициент трения вычисляют и предварительно отдельно для осциллятора.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соприкасающиеся поверхности звеньев выполняют из антифрикционного материала.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осциллятор выполняют в виде маятника.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрацию амплитуд выполняют с помощью осциллятора.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменяют величину перемещения дополнительного элемента амплитудой осциллятора.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость перемещения дополнительного элемента задают частотой колебаний колебательной системы.