УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ ЛЫЖНОЙ МАЗИ
DEVICE AND METHOD OF TESTING SKI WAX

Группа изобретений относится к принадлежностям для ухода за лыжами и может быть использована для испытания и подбора лыжной мази.
Известно устройство для испытания лыжной мази, описанное в авторском свидетельстве №SU 1454488 от 06.02.1980, которое содержит опорное основание, корпус, сменный макет лыжи, имеющий форму диска, который приводится во вращательное движение пружиной, закручиваемой вручную, с заранее определенным количеством энергии. В корпусе устройства имеется полость для размещения имитационных грузов. Скользящую поверхность сменного макета лыжи покрывают испытуемой мазью и приводят во вращательное движение пружиной, закручиваемой вручную, с заранее определенным количеством энергии. Закручивание продолжается до тех пор, пока крутящий момент пружины не превысит момента сопротивления диска со снеговым покровом, проводится измерение угла закручивания пружины, величина которого зависит от статического коэффициента трения (коэффициента сцепления) скользящей поверхности диска о снежную поверхность. Индикация результатов испытания осуществляется визуально по механическому прибору. Наилучшая мазь определяется по максимальному углу выката диска методом сравнения.
Недостатком указанного устройства является недостаточная точность измерения и относительно длительное время испытания и регистрации результатов. Недостатки обусловлены невысокой точностью механических индикаторов по сравнению с электронными. Запись результатов измерений производится вручную, что является неудобным и требует дополнительных временных затрат. Для повторных измерений необходим ручной завод пружины, при этом происходит изменение положения прибора, что создает дополнительное неудобство использования прибора, а также может снижать точность измерений.
Известно устройство для оценки лыжной мази, описанное в патенте US №2008163667 от 15.02.2005, выбранное в качестве прототипа, которое содержит опорное основание, корпус, вертикальную направляющую, сменный макет лыжи в виде диска, привод макета лыжи, который состоит из электродвигателя, приводящего макет лыжи во вращательное движение, и фиксатора макета лыжи. Диск соединен с валом двигателя приспособлением и вращается с ним одновременно в процессе испытания. Скользящую поверхность диска покрывают испытуемой мазью, трущийся о снежную поверхность диск создает момент нагрузки на валу двигателя. Подаваемая на двигатель мощность увеличивается до тех пор, пока крутящий момент двигателя не превысит момента сцепления диска со снеговым покровом. В приборе предусмотрены электронные средства для считывания потребляемой двигателем мощности. По заранее известной зависимости потребляемой мощности двигателя от момента нагрузки на валу измеряется статический коэффициент трения мази. Наилучшая мазь определяется по максимальному статическому коэффициенту трения методом сравнения.
Недостатком указанного устройства является недостаточная точность измерения статистического коэффициента трения мази и относительно большое время измерения. Недостатки обусловлены влиянием паразитных моментов трения подшипников и токоподводов электрического питания электродвигателя, а также относительной неравномерностью крутящего момента ротора двигателя в зависимости от угла поворота. Недостаточная точность измерения обусловлена также тем, что вращение двигателя и соответственно макета лыжи даже в случае выключения двигателя производится за счет относительно большого момента инерции якоря двигателя вплоть до остановки естественным торможением макета лыжи о снег. В результате выделяющегося тепла за счет трения скользящей поверхности макета лыжи о снежную поверхность снежная поверхность в зоне контакта с макетом лыжи может плавиться, то есть разрушается структура снежной поверхности, и повторные замеры в этом месте будут давать искаженные результаты.
Технической задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является повышение точности измерения статического коэффициента трения лыжной мази и сокращение времени тестирования.
Технические результаты группы изобретений заключаются в:
1) повышении точности определения наилучшей мази путем повышения точности измерения статического коэффициента трения лыжной мази за счет уменьшения влияния паразитных моментов трения подшипников электродвигателя, исключения влияния трения токопроводов электрического питания электродвигателя;
2) сокращении времени тестирования за счет исключения вращения двигателя и макета лыжи по инерции вплоть до остановки макета лыжи. При этом уменьшается число оборотов макета лыжи за один цикл измерения и количество выделяющегося тепла в результате трения скользящей поверхности макета лыжи о снежную поверхность. Структура снежной поверхности в месте соприкосновения не нарушается в отличие от прототипа, благодаря чему в одном и том же месте измерения можно производить многократно.
Для достижения указанных технических результатов предлагаются устройство и способ тестирования лыжной мази. Устройство тестирования лыжной мази содержит опорное основание, корпус, узел направляющей линейного перемещения, сменный макет лыжи в виде диска, привод макета лыжи, фиксатор макета лыжи, при этом привод макета лыжи выполнен в виде электромагнитной системы, состоящей из электромагнитов и якоря, причем якорь соосно соединен с макетом лыжи и имеет возможность совершать возвратно-вращательное движение на фиксированный угол. Данный угол определяется конструктивным расположением полюсных наконечников электромагнита. Способ тестирования лыжной мази заключается в том, что электронное устройство подает максимальное питающее напряжение на обмотку электромагнита. Якорь электромагнита поворачивается и устанавливает макет лыжи в крайнее положение по часовой стрелке, затем напряжение на обмотке электромагнита уменьшается до нуля и подается на обмотку второго электромагнита, увеличиваясь от нуля до значения напряжения, необходимого для начала движения макета лыжи, при этом электронными средствами фиксируется значение напряжения на обмотке, по которому определяется статический коэффициент трения. Известна зависимость между статическим коэффициентом трения лыжной мази и значением напряжения на обмотках электромагнита. По максимальному статистическому коэффициенту трения определяется лучшая мазь.
На фиг.1 изображено устройство тестирования лыжной мази, продольный разрез;
на фиг.2 изображено устройство тестирования лыжной мази, поперечное сечение А-А на фиг.1.
Устройство тестирования лыжной мази состоит из опорного основания 1, корпуса 2 и привода макета лыжи 3, узла направляющей вертикального линейного перемещения 4. Привод макета лыжи 3 состоит из электромагнитов 5, 6 якоря электромагнита 7, который приводит во вращательное движение макет лыжи 8, закрепленный на валу привода макета лыжи 3 благодаря фиксатору макета лыжи 9. Управление электромагнитом осуществляется от электронного устройства, а для контроля факта поворота якоря электромагнита и соответствующего этому моменту значения напряжения предусмотрены также электронные устройства.
Способ тестирования лыжной мази реализуется при функционировании устройства тестирования лыжной мази. Процесс измерения (тестирования) статического коэффициента трения лыжной мази о снежную поверхность осуществляется следующим образом. Опорное основание 1 устройства устанавливается на предварительно выровненный участок лыжной трассы. Макет лыжи 8, закрепленный на валу привода макета лыжи 3, благодаря узлу направляющей вертикального линейного перемещения 4 с заданным удельным давлением скользящей поверхностью прижимается к снежной поверхности. Удельное давление является параметром режима измерения, определяется весом корпуса и приводного механизма. Для регулировки величины удельного давления возможна установка имитационных грузов 10 на корпус 2 подобно тому, как это сделано в аналоге.
Электронное устройство, например блок питания с регулируемым напряжением, подает максимальное питающее напряжение на обмотку электромагнита 5. Якорь электромагнита 7 поворачивается и устанавливает макет лыжи 8 в крайнее положение по часовой стрелке, которое принимается за начальное. Направление вращения не имеет значения. Установка макета лыжи 8 якорем электромагнита 7 в одно из крайних угловых положений показана на фигуре 2. Затем начинается измерение. Напряжение на обмотке электромагнита 5 уменьшается до нуля и подается на обмотку электромагнита 6, плавно увеличиваясь от нуля до значения напряжения, необходимого для начала движения макета лыжи 8, при этом электронными средствами, например электронным вольтметром, фиксируется значение напряжения на обмотках, по которому определяется статический коэффициент трения. При этом макет лыжи переходит во второе крайнее угловое положение, которое снова может быть принято за начальное и для набора статистики может быть проведено второе измерение, для этого напряжение на обмотке электромагнита 6 уменьшается до нуля и передается на обмотку электромагнита 5, плавно увеличиваясь от нуля до значения напряжения в момент начала поворота макета лыжи. Таким путем измерения могут проводиться многократно, статистика нужна для исключения ошибочных результатов и повышения точности измерения.
Таким образом, происходит повышение точности измерения статистического коэффициента трения лыжной мази, а значит повышение точности определения лучшей мази, а также происходит сокращение времени измерений.