Способ измерения силы трения Советский патент 1992 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к испытаниям материалов трением, в частности к способам и устройствам для измерения силы трения.

Известен способ измерения силы трения, заключающийся в том, что контробразец устанавливают шарнирно, приводят образец в контакт с контробразцом, нагружают их нормальным усилием, перемещают контробразец и один относительно другого и судят о силе трения.

Недостатком этого способа является необходимость обеспечения большого пути трения для возврата контробразца без прекращения относительного перемещения в первоначальное положение с целью измерения силы трения;

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения силы трения, заключающийся в том, что контробразец устанавливают шарнирно, при фиксированном расстояний от поверхности образца до шарнира, приводят образец с контробраз00

о

- ю

цов, нагружают их нормальным усилием, перемещают образец и контробразец один относительно другого, измеряют перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлении и определяют параметр, по которому судят о силе трения. Шарниром может быть упругая перемычка.

Недостатком данного способа является погрешность измерения, обусловленная зависимостью перемещения контробразца не только от силы трения, но и от жесткости контакта образца с контробразцом.

Цель изобретения - повышение точности за счет учета жесткости контакта.

Цель достигается тем, что после прекращения относительного перемещения образца и контробразца прикладывают к контробразцу момент и измеряют соответствующее перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлении, а в качестве параметра определяют произведение приложенного момента и отношения перемещений контробразца при относительном перемещении образца и контробразца и без него при воздействии момента. Кроме того, обеспечивают однонаправленность перемещений контробразца как при относительном перемещении .образца и контробразца, так и без него при воздействии момента.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа измерения силы трения.

Устройство содержит основание 1 с закрепленной на нем направляющей 2. На ней установлен держатель 3 образца 4. Рычаг 5 одним концом установлен на неподвижной оси 6, другим неподвижно соединен под прямым углом с держателем 7 контробразца 8 и грузов 9. Индикатор 10 контактирует с рычагом 5. Нить 11, огибающая блок 12 на неподвижной оси, связана одним концом с держателем 7 по середине расстояния от оси 6 до образца 4,-а другим концом с чашкой 13 для грузов.

Способ осуществляется следующим образом.

Контробразец 8 устанавливают шар- нирно, закрепляя его на держателе 7, Расстояние от шарнира, т.е. от оси 6 до поверхности образца зафиксировано. Приводят контробразец 8 в контакт с образцом 4 и нагружают их, устанавливая грузы 9. Перемещают держатель 3 с образцом 4 по направляющей 2. При этом на контробразец 8 начинает действовать сила трения, которая нарушает равновесие мо.мента нормальной силы сдавливания, действующей со стороны образца 4 на контробразец 8, и

момента веса грузов 9 относительно оси 6. В результате контакт геометрически разжимается с уменьшением силового его сдавливания, а рычаг 5 поворачивается до нового положения равновесия, воздействуя на индикатор 10, который показывает перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлений. Прекращают относительное перемещение образца 4 и контробразца 8. Прикладывают к контробразцу момент, путем приложения к держателю 7 силы натяжения нити 11 при нагружении чашки 13. При этом контакт разжимается из-за аналогичного нарушения

равновесия моментов относительно оси 6. Индикатор 10 показывает перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлении при воздействии момента.

Отношение известного приложенного момента к перемещению контробразца при этом характеризует жесткость контакта. Умножив это отношение на перемещение контробразца при движении образца получают параметр, по которому судят о силе трения, Параметр равен моменту силы трения относительно шарнира. Поэтому сила трения в два раза меньше силы натяжения нити 11 от веса чашки 13 с грузами, в соответствии с обратным соотношением плеч этих сил.

Измеренная сила трения, в связи с уменьшением сдавливания контакта, соответствует нормальной нагрузке в контакте,

равной разности веса грузов 9 и силы трения, умноженной на отношение ее плеча 2h к плечу I силы тяжести грузов 9.

При однонаправленности перемещений контробразца как при относительном

скольжении, так и без него при воздействии момента площадь контакта изменяется более одинаково, чем при разнонаправленно- сти. Поэтому учет жесткости контакта более точен при однонаправленности.

Предлагаемое изобретение устраняет

погрешность измерения силы трения, связанную с неучитыванием жесткости контакта при суждении о силе трения по вызванному ей геометрическому разжатию контакта, и повышает точность измерения.

Формула изобретения

1. Способ измерения силы трения, заключающийся втом, что контробразец устанавливают шарнирно при фиксированном расстоянии от поверхности образца до шарнира, приводят образец в контакт с контробразцом, нагружают их нормальным

усилием, перемещают образец и контробразец один относительно другого, измеряют перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлении и определяет параметр, по которому судят о силе трения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет учета жесткости контакта, после прекращения от- носительного перемещения образца и контробразца прикладывают к контробразцу момент и измеряют соответствующее перемещение контробразца в нормальном к

поверхности контакта направлении, а в качестве параметра определяют произведение приложенного момента и отношения перемещений контробразца при относительном перемещении образца и контробразца и без него при воздействии момента. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющийся тем, что обеспечивают однонаправленность перемещений контробразца как при относительном перемещении образца и контробразца, так и без него при воздействии момента.

Изобретение относится к испытаниям материалов трением. Цель изобретения - повышение точности измерения путем учета жесткости контакта. Контробразец устанавливают шарнирно при фиксированном расстоянии от поверхности образца до шарнира, приводят контробразец и образец в 2 контакт, нагружают их нормальным усилием, перемещают их один относительно другого, измеряют перемещение контробразца в нормальном к поверхности контакта направлении, которое возникает из-за нарушения равновесия моментов сил относительно шарнира при действии силы трения на контробразец. После прекращения относительного перемещения прикладывают к контробразцу момент и измеряют соответствующее его перемещение в нормальном направлении, возникающее аналогично, как при действии силы трения. О силе трения судят по параметру, который определяют как произведение приложен но го момента и отношения перемещений контробразца при относительном перемещении и без него при воздействии момента. Данный параметр не зависит от жесткости контакта. При обеспечении однонаправленности указанных перемещений точность измерения повышается. 1 з.п.ф-лы, 1 ил

6 5 10

7 11 В i 1Z