ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СИЛЫ ТРЕНИЯ ПОКОЯ
DEVICE FOR DEFINITION OF FACTOR OF FORCE OF FRICTION OF REST

Изобретение относится к измерительным приборам.
Известен прибор для определения коэффициента силы трения покоя, содержащий платформу, шарнирно закрепленную на станине, измерительную шкалу, коробку без днища, заполненную вязкопластичным материалом, тяговое устройство, опорный контур, направляющие, амортизирующее звено (патент РФ №2247360, G01N 19/02, 27.02.2005 г).
Недостатком известного прибора для определения коэффициента силы трения покоя является сложность конструкции и высокая трудоемкость измерений.
Известен прибор (выбран в качестве прототипа) для определения коэффициента силы трения и сопротивления сдвигу (Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. - М.: Машиностроение, 1964, с.39…47), содержащий опорную платформу, коробку без днища, грузовую чашку, шнур, блок, нажимную платформу с грузом.
Недостатком известного прибора для определения коэффициента силы трения и сопротивления сдвигу является низкая точность измерений, так как грузы через нажимную платформу уплотняют исследуемую среду (насыпной материал) в коробке без днища, создают неконтролируемые по величине касательные напряжения на ее стенках, которые искажают исходную настройку условий измерений - составляющая сил перемещения коробки без днища и без насыпного материала в ней по исследуемой поверхности (стальной, дерево, пластмасса и т.д.) становится неконтролируемо завышенной из-за воздействия на стенки коробки касательных напряжений. Вычленить эту составляющую из величины уравновешивающей силы (веса гирь в грузовой чашке) не представляется возможным.
Цель изобретения - повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в приборе для определения коэффициента силы трения покоя, содержащем опорную платформу, коробку без днища, грузовую чашку, шнур, блок, нажимную платформу с грузами, согласно изобретению коробка без днища снабжена винтовыми опорами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид прибора для определения коэффициента силы трения покоя, на фиг.2 (узел I на фиг.1) показана конструкция винтовой опоры.
Прибор для определения коэффициента силы трения покоя содержит опорную платформу 1, коробку без днища 2, грузовую чашку 3, шнур 4, блок 5, нажимную платформу 6 с грузами 7, винтовые опоры 8.
Прибор для определения коэффициента силы трения покоя работает следующим образом.
min
min
тп
На опорную платформу 1 укладывают исследуемую поверхность. Затем на последнюю устанавливают коробку без днища 2, соединенную с грузовой чашкой 3 шнуром 4 через блок 5. После этого винтовыми опорами 8 поднимают коробку без днища 2 над исследуемой поверхностью на величину Δh, меньшую половины минимального размера сечения (d) частиц исследуемой среды (насыпного материала) - Δh<d/2. Далее исследуемую среду насыпают в коробку без днища 2, разравнивают, устанавливают на нее нажимную платформу 6 с грузами 7. При этом на стенке коробки без днища 2 начинают воздействовать распирающие усилия. После релаксации распирающих усилий и касательных напряжений винтовые опоры 8 поднимают (отворачивают) относительно коробки без днища 2, которая удерживается исследуемой средой в исходном положении (не касаясь исследуемой поверхности) за счет распирающих усилий. Затем постепенно увеличивают груз в грузовой чашке 3 до момента, когда натянутый шнур 4 начнет смещать коробку без днища 2 с исследуемой средой по исследуемой поверхности. После чего величину коэффициента силы трения покоя (К) рассчитывают по формуле
<mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>т</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>m</mi><mi>г</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mi>ч</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>W</mi><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>m</mi><mi>к</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mrow><mi>и</mi><mi>с</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mrow><mi>н</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mrow><mi>г</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
г
где m - масса гирь в грузовой чашке, кг;
ч
m - масса грузовой чашки, кг;
W - коэффициент сопротивления вращению блока;
к
m - масса коробки без днища, кг;
ис
m - масса исследуемой среды в коробке без днища, кг;
нп
m - масса нажимной платформы, кг;
гр
m - масса грузов на нажимной платформе, кг.
Исключение контакта коробки без днища 2 с исследуемой поверхностью за счет ее предварительного подъема посредством винтовых опор 8 и последующего удерживания в исходном положении за счет распирающих усилий обеспечивает повышение точности замеров, так как с исследуемой поверхностью контактируют только нижние слои исследуемой среды, что не требует вычленения из уравновешивающей силы F неопределенной составляющей от контактного перемещения коробки без днища 2 по исследуемой поверхности.