Прибор для определения коэффициента силы трения покоя
DEVICE FOR DETERMINING THE COEFFICIENT OF STATIC FRICTION FORCE

Изобретение относится к измерительным приборам.
Известен прибор для определения сопротивления сдвигу и коэффициента трения, содержащий платформу, перемещаемый короб без днища и тяговое устройство (Зенков Р.Л. // Механика насыпных грузов. - М.: Машиностроение, 1964. - С. 39-47).
Недостатком известного прибора является невозможность воспроизводить начальные условия замеров, так как частицы исследуемого сыпучего материала в начале движения, находящиеся в нижнем слое, скользят по поверхности, перекатываются или поворачиваются вокруг вертикальной оси. При повторных измерениях размещение частиц исследуемого сыпучего материала в нижнем слое и характер их движения при перемещении полого короба воспроизводиться не могут, так как они не имеют регламентированной фиксации.
Известен прибор для определения коэффициента силы трения покоя, содержащий платформу, станину, шарнир, шкалу, трехплечий корпус, ограничительный поводок, перевернутые чаши с вязкопластичным материалом, тяговое устройство, прокладки с прорезями и опорную поверхность (заявка на изобретение №2020135797/28 от 29.10.2020 г.) - выбран в качестве прототипа.
Недостатком известного прибора является высокая трудоемкость измерений из-за большого числа подготовительных операций перед повторными измерениями: необходимо удалить из вязкоп ластичного материала частицы исследуемого сыпучего материала; подогреть вязкопластичный материал в перевернутых чашах; обеспечить плоскостность поверхности вязкопластичного материала в перевернутых чашах, контактирующей с частицами исследуемого сыпучего материала; отсоединить ограничительный поводок перед подогревом вязкопластичного материала в перевернутых чашах; присоединить ограничительный поводок к трехплечему корпусу после фиксации в подогретом вязкопластичном материале частиц исследуемого сыпучего материала; контролировать остывание вязкопластичного материала, которое снижает надежность фиксации частиц в нем - возможны повторные операции подогрева вязкопластичного материала в перевернутых чашах.
Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений.
Поставленная цель достигается тем, что прибор для определения коэффициента силы трения покоя, содержащий платформу, шарнирно закрепленную на станине со шкалой, трехплечий корпус, соединенный с платформой ограничительным поводком, тяговое устройство и прокладки с прорезями, согласно изобретению к каждому из трех плеч трехплечего корпуса присоединена вертикальная стойка прямоугольной формы сечения, на двух противоположных сторонах которых закреплены пластинчатые пружины с эластичными накладками, а между ними размещен кулачок овальной формы, закрепленный на одном конце горизонтального валика с поворотным рычагом на другом его конце, валик размещен с фиксацией в осевом направлении в отверстии кронштейна, жестко прикрепленного к вертикальной стойке с перпендикулярной относительно размещенных пластинчатых пружин стороны.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид прибора для определения коэффициента силы трения покоя, на фиг.2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2, на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2.
Прибор для определения силы трения покоя содержит платформу 1, соединенную со станиной 2 шарниром 3, шкалу 4, трехплечий корпус 5, соединенный ограничительным поводком 6 с платформой 1, тяговое устройство 7, вертикальные стойки 8 прямоугольной формы сечения с кронштейном 9 и пластинчатыми пружинами 10 с эластичными накладками 11, кулачок 12 овальной формы, горизонтальный валик 13, поворотный рычаг 14, прокладки 15 с прорезями 16, частицу 17 исследуемого сыпучего материала.
Прибор для определения коэффициента силы трения покоя работает следующим образом. Предварительно платформу 1 опускают на станину 2, соединенную с платформой 1 шарниром 3, посредством тягового устройства 7. Затем поочередно около каждой из трех вертикальных стоек 8 трехплечего корпуса 5 размещают прокладки 15 с прорезями 16, в которых размещают частицы 17 исследуемого сыпучего материала. Далее поворотным рычагом 14, закрепленном на горизонтальном валике 13, размещенном с фиксацией в осевом направлении в отверстии кронштейна 9, поворачивают кулачок 12 овальной формы, который размещен между пластинчатыми пружинами 10 с эластичными накладками 11. При этом пластинчатые пружины 10 разжимаются и зазор между эластичными накладками 11 увеличивается до размера, необходимого для охвата частицы 17 исследуемого сыпучего материала. В этом положении пластинчатые пружины 10 с вертикальной стойкой 8 опускают на прокладку 15 с прорезями 16 так, что эластичные накладки 11 охватывают частицу 17 исследуемого сыпучего материала. Затем кулачок 12 овальной формы посредством поворотного рычага 14 и горизонтального валика 13 поворачивают в обратном направлении. При этом частица 17 исследуемого сыпучего материала зажимается усилием пластинчатых пружин 10 между эластичными накладками 11. Толщина прокладок 15 с прорезями 16 выбирается такой, чтобы центр сечения частицы 17 находился выше их верхней плоскости, что повышает надежность фиксации частиц 17 между эластичными накладками 11. После фиксации частиц 17 исследуемого сыпучего материала под каждой из трех вертикальных стоек 8 трехплечего корпуса 5 последний устанавливают на платформе 1 в положение, когда ограничительный поводок 6 ослаблен. Далее платформу 1 посредством тягового устройства 7 медленно поднимают до момента, когда трехплечий корпус 5 начинает перемещаться по платформе 1. В этот момент угловое положение платформы 1 контролируют по шкале 4. По величине угла наклона платформы 1 к горизонту (α) рассчитывают коэффициент силы трения покоя - k=tqα. При повторных измерениях частицы 17 исследуемого сыпучего материала освобождают поворотным рычагом 14 и зажимают новые, проводя подготовительные операции в аналогичной последовательности. Выполнение вертикальных стоек 8 с прямоугольной формой сечения позволяет рационально разместить относительно друг друга пластинчатые пружины 10 и кулачок 12 овальной формы с горизонтальным валиком 13 и поворотным рычагом 14. Эластичные накладки 11 пластинчатых пружин 10 обеспечивают увеличение площади их контакта с частицами 17 исследуемого сыпучего материала и, как следствие, надежности их фиксации. Овальная форма кулачка 12 обеспечивает плавность разжатия пластичных пружин 10. Фиксация горизонтального валика 13 в осевом направлении обеспечивает кинематические ограничения и работоспособность прибора. Исключение трудоемких операций в предлагаемом изобретении, которые требуют ожидания (в прототипе - нагрев вязкопластичного материала, его выравнивание и др.) позволяет снизить трудоемкость измерений.