Способ измерения силы трения Советский патент 1990 года по МПК G01L1/00 G01L5/18 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения силы трения сопряженных трущихся элементов.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 изображены узел трения и испытательный стенд, на котором реализуется способ при возвратно-пос- тупательном перемещении элемента, общий вид; на фиг„2 - то же, при вращательном перемещении; на фиг.З - вид части стенда по фиг.1 при динамической градуировке.

На основании 1 подвижно закреплен элемент 2 испытуемого узла трения с возможностью взаимодействия с жестко закрепленным рабочим датчиком 3 силы Перемещаемый элемент 4 этого узла также установлен на основании 1. Образцовый датчик 5 силы, контролирующий силу перемещения (трения F), взаимодействует с перемещаемым элементом 4 и связан с нагрузочным устрой- ством 6, которое обеспечивает получение по заданному закону силы перемещения. Датчик 7 силы, контролирующий силу прижатия N между элементами 2s 4, взаимодействует с перемещаемым элементом 4 и нагрузочным устройством 8, позволяющим задавать силу прижатия по необходимому закону. Датчики 3, 5S 7 подключены к усилителю 9 и регистрирующему прибору 10. Испыта- тельный стенд содержит также установленные подвижно на основании 1 промежуточные детали - опору 11 и корпус 12 с опорным роликом 13 и нагревателем 14, в котором закреплен эле- мент Ц, Корпус 12 может быть соединен с приводом 15 возвратно-поступательного перемещения непосредственно (фиг.1) или через образцовый датчик 16 силы и регулируемый упругий элемент 17 (фиг.З).

Предложенный способ измерения силы трения может быть реализован также на стенде (фиг.2) при вращательном и возвратно-качательном перемещении элемента 4 относительно элемента 2.

В условиях статической градуировки способ реализуют на испытательном стенде (фиг.1), позволяющем моделировать условия работы элементов в узле трения типа поршневое кольцо - гильза цилиндра, поршень - гильза ци- линдра двигателя внутреннего сгора

о ч 0 з

0

5

ния. Стенд обеспечивает кинематическую связь двух движений во взаимно перпендикулярных направлениях дей- , ствия сил N и F, в результате чего можно задать необходимые значения N и F по величине, направлению и скорости их изменения. В качестве испытуе мого узла трения применяют элементы 4, 2, вырезанные из реальных поршневых колец и гильз цилиндров дизеля, с присущими им особенностями микрогеометрии и нанесенными на них приработочными и износостойкими покрытиями. В зону трения элементов 2, 4 подводят масло, применяемое при их работе. Перед проведением градуировки корпус 12 отсоединяют от привода 15, а элемент 4 подводят к элементу 2 посредством деталей 8, 7, 13, 12, 14, после чего от нагревателя 14 осуществляют нагрев элементов 4, 2, датчиков 5, 7, 3 и ДРУ- гих деталей до температур, соответствующих температурному режиму работы узла трения. При помощи усилителя Э и регистрирующего прибора 10 производят регулировку нулевого значения сил прижатия N и перемещения (трения) F.

Элемент 4 прижимают к элементу 2 с силой в диапазоне 20-140 кГс со ступенями до 20 кГс. Для каждого значения силы N осуществляют постепенное нагружение элемента 4 силой F посредством нагрузочного устройства 6 до совпадения силы F с силой трения покоя FTpn . Момент времени, соответствующий указанному совпадению, определяют по началу перемещения элемента 4 вдоль элемента 2, по уменьшению силы F в датчике 5. Одновременно посредством усилителя и регистрирующего прибора 10 измеряют выходной сигнал от градуируемого датчика 3, величина которого соответствует силе трения покоя FTp.n . Для учета погрешностей градуировки, связанных с перекосами элементов 4, 2 и паразитным трением элемента 2 относительно основания 1, указанную градуировку датчика 3 повторяют для различных мест взаимодействия элемента 4 вдоль элемента,2. Связь между силами перемещения и прижатия для каждой ступени нагрузки определяют опытным путем, по коэффициенту трения покоя fn при помощи датчиков 7, 5, используя зависимость FTfn fn-N.

Способ в условиях динамической градуировки осуществляют на стенде (фиг.1, 3) при его работе. Предварительно образцовый датчик 16 (фиг.З) устанавливают между приводом 15, используемым в качестве нагрузочного устройства 6, и корпусом 12. При этом для устранения возможностей поломки деталей стенда при неподвижности элемента А и воздействии на него силой F от привода 15 предусмотрен промежуточный регулируемый упругий элемент.17. Градуировку датчика 3 проводят в диапазоне изменения параметров, соответствующих работе поршня и поршневого кольца совместно с гильзой цилиндра дизеля.

(поршневое кольцо - гильза цилиндра дизеля) в реальных условиях.

Регистрацию возникающей при гра- г дуировке переменной силы трения F производят одновременно от датчиков 16 и 3 с помощью приборов 9, 10. Таким образом, за несколько циклов нагружения элемента k при работе стен- 10 да снимается полная градуировочная характеристика во всем рабочем диапазоне изменения F с учетом указанных выше особенностей работы испытуемого узла трения.

15

Формула изобретения

Способ измерения силы трения, заключающийся в измерении рабочим датчиком силы, возникающей при прижа- Градуировку производят непосредст- 20 тии друг к другу элементов исследуевенно при работе узла трения на стенде.

В процессе проведения градуировки элемент подвергают нагружению силами N и F от нагрузочного устройства 8 и привода 15. При этом элемент k находится в неподвижном состоянии, поскольку упругий элемент 17 деформируется за счет регулировки его жесткости, обеспечивая компенсацию перемещения привода 15 относительно элемента k. В течение рабочего цикла силу N подбирают так, чтобы элемент 4 находился в неподвижном состоянии, а сила F не превышала силу трения покоя, возникающую при наибольшей силе прижатия для испытуемого узла трения

25

мой пары трения с нарастающим нагруже- нием пары трения в направлении возможного перемещения одного из элементов относительно другого, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вводят в силовую цепь последовательно с рабочим датчиком силы и исследуемой парой трения образцовый датчик силы, измеряют 30 силу трения одновременно рабочим и образцовым датчиками силы в момент начала перемещения в паре и корректируют характеристику рабочего датчика силы по характеристике образцового датчика силы, при этом прижатие элементов пары друг к другу осуществляют ступенчато возрастающими нагрузками.

35

38506

(поршневое кольцо - гильза цилиндра дизеля) в реальных условиях.

Регистрацию возникающей при гра- г дуировке переменной силы трения F производят одновременно от датчиков 16 и 3 с помощью приборов 9, 10. Таким образом, за несколько циклов нагружения элемента k при работе стен- 10 да снимается полная градуировочная характеристика во всем рабочем диапазоне изменения F с учетом указанных выше особенностей работы испытуемого узла трения.

15

5

мой пары трения с нарастающим нагруже- нием пары трения в направлении возможного перемещения одного из элементов относительно другого, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вводят в силовую цепь последовательно с рабочим датчиком силы и исследуемой парой трения образцовый датчик силы, измеряют 0 силу трения одновременно рабочим и образцовым датчиками силы в момент начала перемещения в паре и корректируют характеристику рабочего датчика силы по характеристике образцового датчика силы, при этом прижатие элементов пары друг к другу осуществляют ступенчато возрастающими нагрузками.

5

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения силы трения сопряженных трущихся поверхностей. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается тем, что измеряют рабочим датчиком 3 силы силу трения, возникающую при прижатии друг к другу элементов исследуемой пары трения в направлении возможного перемещения одного из элементов относительно другого, вводят в силовую цепь последовательно с рабочим датчиком 3 силы образцовый датчик 5 силы и измеряют силу трения одновременно двумя датчиками в момент начала перемещения в паре, корректируют характеристику рабочего датчика 3 силы по характеристике образцового датчика 5 силы, при этом прижатие элементов пары друг к другу осуществляют ступенчато возрастающими нагрузками. 3 ил.

Фиг. 2

Фиг. 3

12