СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОЙ ПЛОЩАДИ КАСАНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ОБРАЗЦОВ Советский патент 1973 года по МПК G01N3/56 G01B7/32 

1

Изобретение относится к механическим и технологич-ескйм испытаниям узлов и деталей машин и используется, в частности, ирИ решеНии ряда задач, связанных с необходимостью количестве« НОГО определения фактической площади (5ф) касания двух сопряженных поверхностей, например при необходимости обооновайного назначения чистоты обработки деталей, сопрягающихся но лрессовой посадке, прИ количественной -оценке контактных нанряжений на поверх1НОстях сопряженных деталей и т. д.

Из вестен способ определения фактической площади касания токапроводящих образцов, заключающийся в том, что к сопряженным образцам нрикладывают периодически возрастающую сжимающую нагрузку, прооускают через них электрический ток, определяют зависимость электронрОВОДности контакта от нагрузки, по которой и судят о фактической площади Касания.

Известный способ трудоемок н неточен, ноокольку требует подсчета пятен контакта для каждой из иа грузок, причем форма всех пятен приравнивается к окружностям равного радиуса, что вносит большую иогрещиость в результаты измерений.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение трудоемкости при определении 8ф.

Это достигается тем, что на исключающем неравномерность растекания тока в образцах и обеспечивающем достаточную чувствительность измерения расстояния от плоскости сопр;яжения образцов устанавливают токосъемные элементы, взаимодействующие с их наружной поверхностью и включенные в измерительную цепь, определяют величину падения потенциала на каждом интервале нагружения. При одной из выбранных нагрузок определяют относительную площадь касания образцов (отношение фактической площади касания 5ф к номинальной SH) и учитывают величину падения потенциалов при определении зависимости электропроводности от нагрузки.

Па фиг. 1 изображена схема, поясняющая способ; на фиг. 2 - график зависимости GKOT Р.

Испытуемые образцы / и 2 сближают до соприкосновения поверхностей 3, нагружают первоначальной нагрузкой Р. Па образцы подают э.д.с. иреостатол по амперметру 5 устанавливают измерительный ток. Затем милливольтметром 6 измеряют разность потенциалов между точками а и б установки токосъемных элементов.

Изменение потенциала регистрируют на каждом интервале нагрунсения, которых для получения хороших результатов должно быть 5н-6. Причем после,днее измерение должно проводиться при максимально вюзможной по условиям прочности ковкретной испытательной устано1ВК1И нагрузке. В принципе достатОЧно и двух измерений (при минимальной и максимальной нагрузках), но в этом случае возможна большая ошибка измерения.

Если в качестве измерительного прибора использовать самопишущий потенциометр, то можно осуществить непрерывную запись. Измеренные таким образом значения падения потенциала содержат ошибку - падения потенциала в оплошном теле образцов, так как токосъемвые ножи относятся на некоторое расстояние от пло-скости сопряжения.

Для исключения этой ошибки производится пересчет величины падения потенциала ,в величину контактной электропроводвости по формуле

Q -

/ кt/5H-/(pi/i-bfj/0

где GK - контактная электропроводность, и - раэность потециалов, / - сила тока, 5н - номинальная площадь сопряжения

образцов,

PI и р2 - удельное электросопротивление материала образцов,

/1 и /2 - расстояние от плоскости сопряжения образцов до каждого из токосъемных ножей.

Второе слагаемое в знаменателе формулы учитывает величину ошибки.

Зависимость (Р) характеризуется выражением

(2)

где m и /г - постоянные для данных образцов и даввых условий опыта коэффициенты.

В двойных логарифмических координатах она представляет собой прямую линию (см. фиг. 2), что и позволяет использовать данвые измерения для определения 5ф. Эта прямая строится по данным измерений, соответствующим, например, первоначально выбранной малой нагрузке (точка А на фиг. 2) и нагрузке, близкой « максимальной нагрузше (точка Б на фиг. 2). Составив для этих точек два -роввя с двумя неизвестными, можно определить коэффициенты тип, при этом п является тангенсом угла наклона прямой к оси нагрузок.

Учитывая, что зависимость (5ф) является лннейной, уравнение 2 тождественно следующим выражениям ( или

(3)

S,,

где К - коэффициент пересчета электропроводности 1В относительное значение площади касания. Из выражений 2 и 3 имеем

т

:.100% .

(4) OHк

Чтобы от имеющейся зависимости GK f(P)

перейти к 5ф f(P), при одной из использо10 вавшихся в опыте нагрузок определяют 5ф

или относительную - площадь касания образцов одни-м из известных методов, например по краске или фотометрированием.

Введение относительной площади касания исключает необходимость подсчета всех пятен касания на образце и определения их площади при определении коэффициента /С. Для этого достаточно, например, в пределах поля объектива микроскопа найти площадь попавших в поле зрения пятев касания и отнести их ко всему полю, охватываемому объективом. Полагая изменение GK пропорциональным изменению 5ф от нагрузки полученную по давным опыта зависимость GK f(P) градуируют

5ф

- Ig Р, что позв новых координатах Ig

5„

Боляет затем по ней определять 5ф при изменении Р в выбранных пределах без повторных экспериментов.

Предмет изобретения

Способ определения фаютической площади касания то1копроводящих образцов, заключающийся в том, что К сопряженным образцам прикладывают периодически возрастающую сжимающую нагрузку, протуокают через них

электри чески й гак, апределяют зависимость электропроводности контакта от напрузки, по которой судят о фактической площади касания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости, на исключающем неравномерность растекания тока в образцах и обеспечивающем достаточную чувствительность измерения расстоянии от плоскости сопряжения образцов устанавливают токосъемвые элементы, взаимодействующие с ИХ наружной поверхностью и включенные в измерительную цепь, определяют величину падения потенциала на каждом интервале нагружевия, при одной из выбранных нагрузок определяют относительную площадь

касания образцов и учитывают величину падения потенциалов при определении зависимости электропроводности от нагрузки.

Фиг. 2