Описываемая установка предназначена для нс ледовання излияния скорости скольжения на силу трения и фактическую площадь контакта. Сила трения определяется способом нарз-шения полного внутреннего отражения в местах соприкосновения с исследуемой поверхностью грани призмы, соответствующей ее гипотенузе.
Отличительная особенность установки зак,лк)чается в вьтол)геи1Ш ее 5 виде приводимого во вращение диска, несущего ко.чьцо пз исследуемого материала, и «оитактирующей с кольцом призмы. Призма нагружена при Бомонли кольцевой, пружины и установлена в подвижном кронштейне, несущи-м связанный с этой прулспно индикатор, а также фотоь-лектрическое устройство. Устройство это предназначено для измерения отраженного светового потока, характеризующего площадь контакта.
Такое выполнение установки пизво.тяет производтъ наблюдения и регистрации процессов, протекаю1Ц11х непосредстБенно на поверхностях трения материалов.
На фиг. 1 схематически изображена замеряющая головк установки, вид спереди; на фиг. 2-то же, вид сбоку.
Большое практическое и теоретическое значение имеет определение силы трения (коэффициента тренпя) в зависимости от скорости скольжеиия. Ранее выполненные работы обычно проводились как на Jja6opaторных установках, так ;i нелосредстве)Шо на узлах тре)П1я действующих машин и не позволяли изучить причины изменения силы трения ло мере изменения скорости. Основными иедсстаткамп этпх методов и установок является невозможность наблюдения и регистрации процессов, протекающих непосредственно на поверхностях трения материалов.
Известно, что вследствие шероховатости п волнистости поверхностей касание их происходит в отдельных точках, составляющих фактическую ллош.адь контакта. Такая площадь очень мала п составляет обычно сотые
М 129055 .- 2 , - ,- V « .. i
и даже тысячные до.ли от номкигкп-люй. Силы, ирепятст15у ошие ззаимному иер«%1е1дёнйю тел (сила трения), развиваются на фактической плошадн .КОНт адта, и являютея cvMMoit еи.т. развиваемых на каждом из контакто ,
S J / -
Е t или 7 -.-Аг
1 где; т - удельная сила трения;
Аг-фактическая плон1адь контакта; Г-сила трения.
Следовательно, нри и; учении процесса трения необходимо учитывать изменения тишгцади контакта трущихся тел.
ФаКтическая площадь контакта определяется методом иаруше1-1ия по.Чного внутреннего отражения v, местах соприкосновения с контртелом грани нризмы, соответствующей се гипотенузе (метод Мехау-Цейс).
Для достижения эффекта полного внутреннего отражения на призму необходимо подавать ,:1.те.тьный пучок света по.д критическим углом (для стекла- 0коло 42 к гипотенузе). .Места контакта наблюдаются в :виде телтных пятен на светлом фоне.
Свет от осветите.тя /. проходя через мо.;1у,тятор, соби :1ается в параллельиый пучок .тинзой 2 и напран.ляется на Н1)изму 5. В нарал,лельном пучке С15ета устапо15лено Но/гуносеребрептюе зеркало 4 для направления света на компенсирующий фотоэлемент 5. Свет, отраженный от гиНотенузы нрнэмы, направляется второе полуносеребретпюе зеркало па 1)абочий фотоэлемент 6. Это зерка.то необходимо для иаблюдеиия за поверхностью трения В п)онессе испытания и для проведения тарировки Илошади контакта.
В случае отсутстрлш кс)нтакт;1 призмы с контртелом, от призмы 3 полностью ат-)а кается на рабочий фотоэ.те.мент 6, и, таким образом, световой потюк па компенсирующем фотоэлементе 5 -равен световому ноToi y на рабочем фотоэлементе 6. что нрир.одит к нулю сигнал, подающийся на усилитель.
При сонрикосновенни призмы с контртелом Нроисходит нарушение полного внутреннего отражения и, следогзательно, величина еветозого потока, падаюнтего па )абочпй фотоэ.темент, уменьншется, что приводит к уменьшению сто фототока. В этом случае баланс фототока комнепсируюнтего и рабочего фотоэлементор, 5 и 6 наруптается. Усилитель получает сигнал, П1)онорциона.тьный величине пятен контакта на Т1ризме. Уснлепный сигна.т подается па ш.чейф осциллографа.
Тарировку фактической нлонсади контакта пронзводят контактнрованием призмы со сферо, причем для ликвидании влияния оптических свойств материала сферы иоследнюю выполняют (з испытуемого материала. Расчет пятна контакта IVIOCKOCTH со сферой, ПО Герцу, для уп зугих материалов и замер его на установке дает отклонение }ie 6o.:iee 5%. Описанный метод определения ллопхади контакта дает пекотО|)ую ногрень ность за счет того, что интенсивноеть. отраженного света уменьшается в местах, где зазор между поверхностью призмы и контртелом меньше длины световой волны. Сле.довате.тьпо, с достаточной степенью точности могут изучаться поверхности не выше 9-го к, чистоты.
Основанием замеряюшей го.товки служит кроиштейн 7, вра1цающийся в -подшипниках качения и могущий перемещаться вертикально в направляюн1их (S с помощью випта 9. На двух направляющих нилиндрах 10, укренленных на кронштейне, устанавливают стойку 11, с которой при помощи двух плоских цружин 12 связан призмодержатель 13. Такое крепление ризмодержателя позволяет ему перемещаться в вертикальной
плоскости без перекосов. Изменение радиуса трения осуществляется передвижением стойки по направляющим цилшьтрам.
На призмодержателе 13 устанавливают тубус 14 с освет телем /, компенсирующим фотоэлементом ,5 и э.пектродвигателем, на салу которого посажен диск, модулирующий световой поток, а также тубус 15 с окулярникрометром и рабочим фотоэлементом 6.
Нормальная нагрузка (до 10 кг осуществляется винтом 16 через кольцевую пружину 17. Тарировка нагрузки ведется нагружением щтока 18, свободно перемещающегося в отверстии винта, по показанию индикатора 19, связанного коромыслом 20 с пружиной 17.
Параллельность поверхностей трения верхнего и нижнего образцов устанавливают тремя рег}лировочными винтами 21. Замеряющую головку устанавливают соосно е диском, нал которого находится в подщипниках 1 :ачения и приводится во вращ.енпе от электродвигателя. Нижний образец в фор.ме кольца 22 прикрепляют к диску 23 и д.тя .ликвидации биения протачивают. Вращающийся диск и головка смонтированы па массивной станине.
В качестве элект)ического датчика .т,.тя замера площади контакта на установке используют два фотоэлемента, например, типа СЦВ-3, фототок которых через уснлнте,ть подается па осциллограф.
Питание усилителя производится отаби.тизированпым током, а накал ламп усилителя-от аккумуляторов.
Залгеряющая головка установки связана с пружинным дпнамомет)о.т, «а котором наклеены датчики соп)отивления. Поворот головки под действием силы трения вызывает изгиб пруж1П-1Ы динамометра, что регистрируется осциллографом через усилитель.
Регистрацию скорости скольжения образцов при испытаниях производят отметкой оборотов диска иа осцил.тографе путем разрыва электрической цепи.
Замер температуры Т1)еиия осуществляется посредством термопары, помещенной Б верхний образец на глубине 1,5 мм от поверхности трения. Показания термопары, вмонтированной в призму, тарируются на поверхности, нагретой до известной температуры.
Таким образом, в процессе трения замеряется средняя nor.eiixHOCTная температура, развнваемая на трущихся поверхностях.
II р е д м е т и 3 о б р е т е и и я
Установка д.тя исследования в.чияния скорости ско.тьжения на силу трения и фактическую плон;адь контакта, опреде.тяемую спо::обом нарущения полного внутреннего отражения в местах соприкосновения с исследуе.мой поверхностью грани призмы, соответствующей ее гипотенузе, отличающаяся тем, что она выполнена в виде приводимого во вращение диска, песущего кольцо из исследуемого материа.та, и контактирующей с кольцом призмы, нагружаемой при помощи кольцевой пружины и установленной в подвижном кранщтейме, несущем связанный с этой пружиной индикатор, а также фотоэлектрическое устройство для измерения отражениого светового потока, характеризующего площадь контакта.
3 129055
