УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ
UNIT TO DEFINE COEFFICIENT OF KINETIC FRICTION

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности для определения коэффициента трения скольжения при различных скоростях скольжения.
Известна установка для определения коэффициента трения скольжения, содержащая основание, ползун из исследуемого материала, введенный в контакт с направляющей, скрепленной с основанием (RU №2373518 G01N 19/02, опубл. 20.11.2009). На основании установлен тросо-блочный гравитационный механизм смещения ползуна по направляющей. Эта установка обладает существенным недостатком, заключающемся в необходимости разновесов и пространства для их перемещения по вертикали. Но, главное, такая установка позволяет определять лишь коэффициент трения в идеальных условиях работы сопряжения без дополнительных движений и вибраций разного рода частей машин. К тому же для его определения необходимы непрямые измерения и вычисления, что малонаглядно и малоэффективно.
Наиболее близкой к заявляемому устройству (прототипом) является установка для определения коэффициента трения скольжения, содержащая основание со шкалой, подвижно установленную на нем направляющую с блоком поворота и фиксации и ползун из исследуемого материала, введенный в контакт с направляющей (RU №2247360 G01N 19/02, опубл. 31.03.2003). Эффективность и наглядность действия этой установки повышена благодаря прямому измерению величины, через которую просто вычисляют коэффициент трения. Однако остальные недостатки, указанные выше, здесь не устранены: блок поворота и фиксации направляющей имеет большие габариты, коэффициент трения скольжения определяется лишь для идеальных условий работы без дополнительных движений и вибраций.
Задача, на решение которой направлено изобретение - возможность определения коэффициента трения скольжения при различных скоростях скольжения, приближенных к реальным условиям, и повышение наглядности процесса благодаря демонстрации влияния на коэффициент трения скольжения дополнительных движений и вибраций.
Технический результат достигается тем, что установка для определения коэффициента трения скольжения, содержащая основание со шкалой, блок поворота и фиксации и ползун из исследуемого материала, расположенный на направляющей, дополнительно содержит шарнирно сопряженный с основанием корпус, в котором размещен блок вращения направляющей, которая выполнена в виде цилиндра, установлена в корпусе и жестко связана с блоком вращения направляющей, ползун выполнен в виде втулки, снабженной вилкой, свободно охватывающей штырь, жестко связанный с основанием, блок поворота и фиксации выполнен в виде винтового механизма с коромыслом, шарнирно сопряженным с корпусом.
Новыми по сравнению с прототипом в предложенной установке являются:
новые конструктивные элементы:
блок вращения направляющей,
корпус, в котором размещен блок вращения направляющей и установлена направляющая,
вилка, которой снабжен ползун,
штырь, жестко связанный с основанием;
новые выполнения конструктивных элементов:
ползун выполнен в виде втулки,
блок поворота и фиксации корпуса выполнен в виде винтового механизма с коромыслом;
новые связи между конструктивными элементами:
направляющая установлена в корпусе,
направляющая жестко связана с блоком вращения направляющей,
ползун свободно насажен на направляющую,
вилка свободно охватывает штырь,
коромысло винтового механизма шарнирно сопряжено с корпусом,
корпус шарнирно сопряжен с основанием;
новые параметры элементов:
направляющая выполнена в виде цилиндра.
Таким образом, по мнению авторов, предложение является новым по сравнению с прототипом, так как оно неизвестно из уровня техники. Предложение, по мнению авторов, имеет изобретательский уровень, так как оно для специалистов явным образом не следует из уровня техники и не может быть разработано с использованием известных методов, методик, правил и приемов расчета, проектирования и конструирования машин и их механизмов.
Предложенное техническое решение иллюстрируется структурно-конструктивной схемой установки.
Согласно предложению, установка для определения коэффициента трения скольжения содержит основание 1 со шкалой 2. Основание 1 с помощью шарнира 3 сопряжено с корпусом 4, в котором размещен блок 5 вращения направляющей 6, включающий в себя управляемый электродвигатель с регулируемой частотой вращения, и в котором установлена вращающаяся направляющая 6, выполненная в виде цилиндра и жестко связанная с блоком 5 вращения направляющей 6. Корпус 4 шарнирно соединен с блоком поворота и фиксации, который размещен внутри основания 1 и выполнен в виде винтового механизма 7 с коромыслом 8. С направляющей 6 введен в контакт ползун 9 из исследуемого материала, выполненный в виде втулки, которая свободно насажена на направляющую 6. На основании 1 закреплен штырь 10. Ползун 9 снабжен вилкой 11, которая свободно охватывает штырь 10.
Предложенная установка для определения коэффициента трения скольжения работает следующим образом. Вначале с помощью винтового механизма 7 поворотом коромысла 8 устанавливают корпус 4 с направляющей 6 горизонтально, определяя это положение по угловой шкале 2. Винтовой механизм 7 обеспечивает простой и точный поворот и фиксацию поворотных элементов установки относительно основания 1. Затем ползун 9 из исследуемого материала, выполненный в виде втулки, надевают на цилиндрическую направляющую 6, одевая при этом вилку 11 на штырь 10, закрепленную на основании 1. Ползун 9 устанавливают в крайнее правое положение на направляющей 6. Затем механизмом 7 медленно поворачивают корпус 4 и связанные с ним элементы, разворачивая его относительно основания 1 против хода часовой стрелки. Поворот осуществляют до тех пор, пока ползун 9 не начнет скользить вниз по наклоненной направляющей 6. Фиксируя с помощью угловой шкалы 2 угол наклона корпуса 4, определяют коэффициент трения скольжения покоя (коэффициент сцепления) материалов ползуна 9 и направляющей 6 - как тангенс угла наклона. Далее приводят элементы установки в исходное горизонтальное положение с крайним правым расположением ползуна 9 на направляющей 6. Приводят в действие электродвигатель блока 5 вращения направляющей 6 с заданной частотой вращения, тем самым приводя во вращение направляющую 6, которая вращаясь колеблется, как консоль, прогнутая на конце силой веса ползуна 9. Медленно поворачивая корпус 4 и связанные с ним элементы, разворачивают его относительно основания 1, фиксируют угол наклона корпуса 4 и определяют коэффициент трения скольжения для материалов ползуна 9 и направляющей 6 при заданной частоте вращения электродвигателя. Ползун 9 удерживается от его возможного увлечения во вращение вместе с направляющей 6 - с помощью вилки 11 и штыря 10. Далее элементы установки приводят в исходное положение. Описанную выше процедуру определения коэффициента трения скольжения повторяют при различных частотах вращения электродвигателя. Таким образом демонстрируют известный эффект существенного уменьшения коэффициента трения скольжения благодаря наложению на основное смещение ползуна 9 дополнительного вращательного движения направляющей 6, а также колебаний и вибраций.
Таким образом, предложенная установка дает возможность определять коэффициент трения скольжения при различных скоростях скольжения, приближенных к реальным условиям, и повышает наглядность процесса благодаря демонстрации влияния на коэффициент трения скольжения дополнительных движений и вибраций.
Предложенная установка выполнена организацией-заявителем. При испытаниях она продемонстрировала свою работоспособность и возможность достижения технического результата. Таким образом, предложение, по мнению авторов, имеет промышленную применимость.