Способ определения динамического коэффициента трения материала при нестационарном волновом движении в рабочей среде и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N19/02 

4

00 05

о

ГС

4;

Изобретение касается испытания материалов и предназначено для определения динамического коэффициента трения. Целью изобретения является повышение точности за счет учета волновых процессов в материале. Средний участок образца 3 размещают в рабочей среде и обивают его гибкой трубкой. Затем устанавливают его в обечайках, скрепляют хомутами 7 и 8. На образце размещают датчики 11 и 12, которые соединяют со схемами 13 и 14. Создают нормальное давление в средней части образца 3, к одному из торцов образца 3 с помощ.ью бойка 5 прикладывают импульсную нагрузку. Измеряют амплитуды импульсов напряжений. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. (Л

/2. 7

Изобретение относится к испытанию материалов и предназначено для определения динамического коэффициента трения при нестационарном волновом движении относительно рабочей среды.

Цель изобретения - повышение точности определения динамического коэффициента трения за счет учета волновых процессов в материале.

На фиг. 1 нредставлено устройство для определения динамического коэффициента трения; на фиг. 2 - узел создания нормального давления; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Устройство содержит основание 1 (фиг. 1 и 2), держатель 2 образца 3 материала, узел 4 создания нормального давления в рабочей среде, узел 5 пере.мещения (в виде бойка) образца 3 относительно рабочей среды 6, узел измерения нормального давления (не показан). Оно снабжено закрепленными на основании 1 двумя хомутами 7 и 8, двумя соответствующими полуцилиндрическими обечайками 9 и 10, образующими между собой нолость, взаимодействующими с образцом 3 двумя датчиками 11 и 12 для регистрации амплитуд импульсов напряжений с измерительными схемами 13 и 14. Узел 4 (фиг. 3) создания нормального давления выполнен в виде гибкой трубки, разме ценной по спирали в полости обечаек 9 и 10, и источника давления (не показан) , соединенного с одним из концов трубки.

В качестве узла 5 перемещения образца использован ударный боек, например, метательного узла. Узел измерения нормального давления выполнен в виде манометра, соединенного с вторым концом трубки. В качестве образца 3 материала используют цилиндрический стержень. Схемы 13 и 14 подсоединяют к регистрирующей аппаратуре.

Способ определения динамического коэффициента трения осуществляют следующим образом.

Средний участок образца 3 размещают в рабочей среде 6 (например, шлифовальная бумага) и обвивают его гибкой трубкой. Затем устанавливает в обечайки 9 и 10, скрепляют хомутами 7 и 8. Концы трубки соединяют с источником давления и манометром. На свободных концагх образца 3 размещают два датчика 11 и 12. Затем создают нормальное давление в средней части образца 3, к одному и,з торцов образца 3 с помощью бойка прикладывают импульсную нагрузку. Амплитуды импульсов напряжений регистрируют с помощью датчиков 11 и 12 и схем 13 и 14 измерений. С учетом измеренных амплитуд определяют динамический коэффициент трения.

Пример. Образец 3 диаметром D 12 мм, длиной L 212 см изготавливают из алюминиевого сплава Д16Т (предел текучести КГ/СМ, модуль Юнга Е 7,1 0 кг/мм,

скорость распространения упругой волны Со 5200 м/с, плотность р 2,7-10 кг/м). Образец 3 закрепляют в узле 4 для создания нормального давления на участке дли- ной 530 мм. Между поверхностью образца 3 и спирально овивающей ее тонкой гибкой трубкой прокладывают шлифовальную бумагу № 6 абразивной поверхностью к резине. Концы резиновой трубки выводятся наружу через переходники, вмонти0 рованные в полуцилиндрические обечайки 9 и 10, изготовленные из стальной толстостенной трубы с внутренним диаметром, равным 44 мм. Давление РО создается масляным гидронасосом МП-600, на котоj- ром установлен манометр с ценой деления 0,3 кг/см.

В сечениях на свободных концах образца 3 наклеены по два датчика 11 и 12 - полупроводниковых тензорезистора типа КТД2А на диаметрально противоположных

0 сторонах. Тензодатчкки соединены последовательно для исключения антисимметричной компоненты импульса напряжения и подключены к мостовым схемам 13 и 14. Сигналы с выхода схем 13 и 14 подаются на вход запоминающих осциллографов типа С8-13, запуск ждущей развертки которых осуществляется сигналом датчика ускорения, закрепленного непосредственно у нагружаемого торца.

Импульс напряжения возбуждается проQ дольным, сжимающим ударом цилиндрического бойка диаметром 12 мм и длиной 265 мм, изготовленного из того же материала, что и образец. Ударник разгоняется, например, пневматической метательной установкой.

Измеренные амплитуды импульсов напряжений в одном из опытов составили 0х 9,39 кг/мм и Oj 7,46 кг/мм.

Для импульса напряжений прямоугольной формы динамический коэффициент трения определяется по формуле

5

5

0

/О

аг -ag

loL -рГ

и равно

где РО - нормальное давление

6 кг/см ;

/о - длина участка образца, контактирующего со средой;

S и L -соответственно площадь поперечного сечения и периметр образца. Для приведенных данных /о 0,175.

50

Формула изобретения

1 Способ определения динамического коэффициента трения материала при нестационарном волновом движении в рабочей среде, заключающийся в том, что образец материала перемещают в рабочей среде под давлением, измеряют параметры напряженно-деформированного состояния и по ним определяют динамический коэффициент трения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, используют образец в виде цилиндрического стержня, давление создают нормально средней части стержня, прикладывают к одному из торцов стержня импульсную нагрузку и регистрируют амплитуду импульсов напряжений на обоих концах стержня, которые учитывают при определении динамического коэффициента трения. 2. Устройство для определения динамического коэффициента трения материала при нестационарном волновом движении в рабочей среде, содержащее основание, установленный на нем держатель образца материала, узлы создания нормального давления в рабочей среде и перемещения об- разца, относительно рабочей среды и узел измерения нормального давления, отличаю

6

DDIOIDIQ

аапш

iiz.Z

з

щееся тем, что оно снабжено закрепленными на основании двумя хомутами, установленными в них двумя соответствующими полуцилиндрическим обечайками, образующими между собой полость, предназначенными для взаимодействия с образцом двумя датчиками регистрации амплитуд импульсов напряжений с измерительными схемами, узел создания нормального давления выполнен в виде гибкой трубки, размещенной по спирали в полости обечаек и предназначенной для взаимодействия с образцом, и источника давления, соединенного с одним из концов трубки, узел перемещения образца выполнен в виде ударного бойка, а узел измерения нормального давления - в виде манометра, соединенного с вторым концом трубки.

Z)

8

L

yJ

Z)

/i-/l

Ю

9и.г. J