Устройство для определения максимального коэффициента сцепления

Описание полезной модели
Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована при определении фрикционных свойств образцов с плоской рабочей поверхностью на плоской опорной поверхности с различными типами покрытий.
Известно "Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий" (RU 2134415 C1, G01N 019/02 (1995.01), 10.08.1999), которое предназначено для оценки состояния дорожного покрытия механическим способом. Устройство содержит измерительное колесо, которое установлено на отдельной раме, соединенной с балкой заднего моста зажимным устройством. На раме установлен шарнир с измерительным датчиком. Измерительное колесо через полуоси соединено с задающим колесом. Для вертикальной нагрузки на измерительное колесо в измерительной системе устройства имеется груз, закрепленный шарнирно. Усилие нагрузки передается пружинным амортизатором.
В известном устройстве значение коэффициента сцепления определяют путем измерения продольной силы сцепления измерительного колеса с поверхностью покрытия при постоянной его пробуксовке.
Недостатком известного устройства является то, что измерительное колесо принуждается к постоянному механическому скольжению по поверхности покрытия, что увеличивает погрешность измерений. При этом измерение коэффициента сцепления осуществляется на заданной скорости - 50 км/час.
Другим известным устройством является "Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием" (авторское свидетельство №630982, кл. G01N 19/02, 30.03.1981).
Известное устройство содержит измерительное колесо, блокировочную муфту, редуктор, измерительный элемент, вычислитель, пульт управления, измерительный прибор, раму измерительной тележки, центральную тягу, боковую тягу, направляющую тягу и ведущее колесо.
Определение коэффициента сцепления известным устройством заключается в том, что при движении измерительной тележки из-за разницы в диаметрах ведущего и измерительного колес, соединенных редуктором через блокировочную муфту, осуществляется движение измерительного колеса с заданной пробуксовкой относительно покрытия. Соотношение диаметров ведущего и измерительного колес обеспечивает заданную пробуксовку измерительного колеса. Вследствие пробуксовки измерительного колеса возникает продольная сила сцепления. Недостаток известного устройства заключается в том, что при определении коэффициента сцепления устанавливается скорость движения, равная 40-50 км/час, при этом появляется занос измерительной тележки и возникает поперечная сила торможения, что занижает точность измерения коэффициента сцепления. Занос измерительной тележки обусловлен наличием разных диаметров у измерительного и ведущего колес.
Кроме того, известно «Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием» (RU №2259569 C1, G01P 15/08 (2000.01), 27.08.2005). Представленное устройство отличается сложностью конструкции.
В существующих устройствах для определения коэффициента трения необходимо изготавливать сложные дорогостоящие детали.
Задача полезной модели заключается в упрощении конструкции устройства для определения максимального коэффициента сцепления образца с плоской рабочей поверхностью и повышении точности измерения.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции устройства для определения коэффициента сцепления образца с опорной поверхностью и повышение точности измерения.
Устройство для определения максимального коэффициента сцепления образца с плоской поверхностью содержит основание 1 с двумя жестко закрепленными на нем ушками 2 с отверстиями. Основание 1 выполнено в виде тарельчатого диска с полой выемкой цилиндрической формы в нижней части, обращенной к испытуемой опорной поверхности трения 3. В выемку основания 1 помещен и зафиксирован испытуемый образец, имеющий форму и размеры, соответствующие выемке. Ушки 2 расположены в вертикальной плоскости параллельно друг другу. В ушках 2 выполнены два отверстия соосно друг другу. В отверстия ушек 2 установлена ось 4 с возможностью вращения и фиксации в осевом направлении. К оси 4 жестко прикреплен стержень 5. Причем стержень -5 выполнен с возможностью установки и фиксации грузов 6 различной массы. При этом грузы 6 прикреплены к стержню 5 штифтом 7.
К верхней части стержня 5 (фиг. 1) прикреплена нить 8, с возможностью удерживания стержня в наклонном положении при определении максимального коэффициента сцепления. К нити 8 присоединен динамометр 9, фиксирующий продольное усилие, возникающее в горизонтальной плоскости и стержень с ручкой 10, который шарнирно прикреплен к неподвижному грузу 11. Соединение стержня с ручкой 10 с грузом 11 выполнено аналогично присоединению основания 1 к стержню 5. В сборе при натянутой нити (в напряженном состоянии) устройство представлено в виде параллелограммного механизма, обеспечивающего положение нити 8 параллельно опорной поверхности трения 3.
При определении максимального коэффициента сцепления нить 8 располагают в горизонтальном положении параллельно опорной поверхности, при этом обеспечивают параллельность стержня 5 со стержнем с ручкой 10.
Устройство для определения максимального коэффициента сцепления образца с плоской рабочей поверхностью на плоской опорной поверхности работает следующим образом.
На плоскую горизонтальную опорную поверхность трения 3 устанавливают устройство для определения максимального коэффициента сцепления таким образом, чтобы испытуемый образец, зафиксированный в выемке основания, находился на плоской опорной поверхности трения 3, стержень 5 с грузом 6 находился в наклонном положении, близком к вертикальному, и обеспечивал минимальное натяжение нити 8, к которой присоединены динамометр 9, при этом нить 8 с присоединенным к ней динамометром расположены горизонтально.
тp
Для определения максимального коэффициента сцепления медленно двигают ручку стрежня с ручкой 10 в горизонтальном направлении. При этом поворачивают составные части параллелограммного механизма против часовой стрелки и уменьшают угол<р, обеспечивая при этом горизонтальное положение нити 8. Под действием веса груза 6 стержень 5 поворачивается относительно оси 4. При этом усилие на нити 8 возрастает. Испытуемый образец будет находиться в покое относительно опорной поверхности 3 до тех пор, пока горизонтальная сила Р, действующая на него со стороны стержня, не превысит силу трения F, покоя образца на опорной поверхности трения 3. В момент начала смещения испытуемого образца по опорной поверхности трения 3 фиксируют максимальное показание динамометра 9 при горизонтальном положении нити. По результатам измерений определяют коэффициент трения покоя образца с плоской рабочей поверхностью на опорной поверхности как отношение величины максимального горизонтального усилия к весу устройства.
Повышение точности измерений обеспечивают уменьшением инертности испытуемого образца в момент начала его микросмещения по опорной поверхности за счет размещения груза 6 на удалении от испытуемого образца и опорной поверхности.
Предлагаемое устройство для определения максимального коэффициента сцепления образца с плоской поверхностью обеспечит упрощение конструкции и повысит точность измерений.
Источники информации
1. RU 2134415 C1, G01N 019/02 (1995.01), 10.08.1999.
2. Авторское свидетельство №630982, кл. G01N 19/02, 30.03.1981.
3. RU №2259569 C1, G01P 15/08 (2000.01), 27.08.2005.