СПОСОБ УПРОЩЕННОЙ ОЦЕНКИ ВЫСОТЫ МИКРОНЕРОВНОСТЕЙ (ШЕРОХОВАТОСТИ) НА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ
METHOD FOR SIMPLIFIED ASSESSMENT OF HEIGHT OF MICROIRREGULARITIES (ROUGHNESS) ON FLAT SURFACES

Изобретение относится к области материаловедения и может применяться для оценки высоты микронеровностей (ВМ) на плоских поверхностях без использования специальных дорогостоящих средств.
Известны способы оценки ВМ как путем прямого измерения (при помощи микроскопов, профилометров, профилографов), так и косвенными способами (по расходу воздуха из калиброванного сопла, прижатого к проверяемой поверхности, или путем визуального сравнения поверхности с образцами-эталонами, обработанными соответствующим способом, что тоже связано с дорогостоящими материальными затратами и большим напряжением зрения и внимания).
Технический результат уменьшение стоимости измерительных средств и упрощение измерительных процедур.
2
Технический результат достигается тем, что способ для оценки высоты микронеровностей на плоских поверхностях, включающий типовое определение коэффициента трения качения f для шариков разного диаметра D на основе измерения уклона изучаемой поверхности, при этом по величине коэффициента трения f и диаметру шарика D рассчитывается глубина лунки смятия h=0,25·D·f, а высота микронеровностей оценивается в виде предела, к которому стремится расчетная глубина лунки смятия при уменьшении диаметра шарика.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показано расположение шарика на плоской поверхности с обозначением параметров; на фиг. 2 - расположение шарика на дне впадины; на фиг.3 представлен график зависимости глубины лунки смятия от диаметра шарика.
Для измерительных процедур предлагается использовать зависимость коэффициента трения качения от высоты микронеровностей поверхности и диаметра тел качения, причем в качестве тел качения предлагается использовать стандартные стальные шарики от подшипников качения, а измерительные процедуры ограничиваются типовыми измерениями диаметров шариков и уклонов проверяемой поверхности, соответствующих началу качения для шариков разного диаметра (фиг. 1), где:
G - вес шарика;
F=-G·sinα - сила трения;
α - угол трения;
<mrow><mi>sin</mi><mi>α</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>H</mi><mi>L</mi></mfrac></mrow>
- уклон наклонной плоскости;
N=-G·cosα - сила нормального давления;
<mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>F</mi><mi>N</mi></mfrac><mo>=</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mi>α</mi></mrow>
- коэффициент трения;
<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>D</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
- радиус шарика; D - диаметр; h=ВС - глубина лунки смятия;
Из ΔАВО (фиг. 1):
AB=r+R·sinα - радиус лунки смятия;
С учетом ф-лы (1):
При малых значениях угла трения α значения sinα≈tgα=f, поэтому вместо sinα можно использовать значения f, если калибровка уклона на типовом устройстве дана в значениях f:
При уменьшении диаметра и веса шариков смятие поверхности ограничивается все меньшим смятием вершин микронеровностей и все большей глубиной h, а достаточно маленькие шарики могут вообще размещаться на дне впадин (фиг. 2).
При этом расчетная глубина h лунки смятия возрастает ограниченно, стремясь в пределе к высоте микронеровностей.
Такая зависимость представлена графически на примере качения стальных шариков по оконному стеклу (фиг. 3).