Экспериментальное определение силы трения при различных
Нагрузках на образцы с использованием цифрового запоминающего осциллографа PCS-500 A
В данной лабораторной работе предлагается экспериментально проверить влияние нормальной нагрузки на образцы карбона в паре трения карбон - сталь на коффициент трения этой пары. Нормальная нагрузка на сразу на два образца карбона определялась по формуле
Fn = R + lp ∙ Q (2.28)
Fn – нормальная нагрузка на два образца карбона, Н; R – сила, учитывающая вес держателя, верхнего образца, клинового плунжера, и рычага с подвеской
(R = 172 Н ); Q – вес сменных грузов, Н; lр – соотношение плеч рычага (lр = 11).
При определении нормальной нагрузки учитывались также вес плунжера и оправки с верхним стальным образцом. Таким образом, испытания проводятся при последовательном увеличении нормальной нагрузки с учетом веса плунжера и оправки с образцом, в дальнейшем и рычага с подвеской и веса грузов, помещаемых на подвеску.
Первое испытание проводится, при установке на образцы из карбона, только оправки с верхним образцом и плунжера. При этом нормальная нагрузка сразу на два образца карбона составит 25,6 Н. При следующем шаге испытаний, ранее поднятый рычаг с подвеской, опускают в горизонтальное положение, что создает дополнительную нагрузку в зоне трения сталь-карбон. В этом случае нормальная нагрузка составит 172 Н. Далее на подвеску помещают грузы кратные 10 Н. В этом случае нормальная нагрузка рассчитывается по формуле (2.28) и составит при весе грузов 10, 20, 30 Н, соответственно, 285, 395, 505 Н.
|
|
|
Для определения силы трения после создания требуемой нагрузки включают стенд кнопкой «Пуск». Используя комплект контрольно-измерительной аппаратуры, получают сигнал на экране компьютера. С целью обеспечения возможности вывода сигнала при измерении силы трения на компьютер была разработана схема измерения сигнала, поступающего с тензодатчиков, которая приведена на рис.2.49.
По этой схеме тензодатчики на стенде (2 шт.) соединены по мостовой схеме с точно такими же двумя тензодатчиками находящимися на эталонной тензобалке расположенной вне стенда. На точки соединения тензодатчиков на тензобалке стенда и эталонной тензобалки подается постоянное напряжение 9,0 В от стабилизированного источника питания, а с двух оставшихся точек моста снимается измеряемое напряжение.
В этом случае при неработающем стенде мост сбалансирован и величина измеряемого сигнала равна нулю. При включении стенда, тензобалка изгибается, сопротивление тензодатчиков на тензобалке стенда изменяется и появляется сигнал на выходе с моста. Этот сигнал в виде напряжения чрезвычайно мал 0,15 – 0,5 мВ, кроме того, он поступает в аналоговой форме.
|
|
|
Для перевода сигнала в цифровую форму и обеспечения его регистрации компьютером использовался цифровой запоминающий осциллограф PCS-500A с соответствующим программным обеспечением (входит в комплект осциллографа).
Рис.2.49. Схема измерения и регистрации сигнала при измерении силы трения на стенде
Внешний вид стенда дляиспытаний материалов на трение и износ с комплектом контрольно-измерительной аппаратуры представлен на рис.2.46. Для калибровки комплекта контрольно-измерительной аппаратуры использовался динамометр. Примерный вид экрана компьютера в момент записи сигнала приведен на рис.2.41. Маркерами измеряется двойная амплитуда изменения сигнала и его период. Кроме этого записывают файл с цифровым протоколом испытания. Примерный вид такого протокола приведен в описании к лабораторной работе 7.
Расчет коэффициентов трения скольжения. Построение экспериментальных зависимостей коэффициента трения от среднего давления
Коэффициент трения скольжения рассчитывают по формуле
|
|
|
f = Fтр Fn , (2.29)
где Fтр – сила трения, Н; Fn – сила нормального давления, Н.
Силу трения определяют, используя данные измерения маркерами значения двойной амплитуды колебаний сигнала на экране компьютера при данном удельном давлении и данные тарировки тензобалки. При тарировке тензобалки ее нагружают через динамометр, записывая усилия динамометра и показания маркеров. Таким образом, при тарировке выясняют какое значение силы в ньютонах соответствует одному вольту сигнала на экране компьютера.
Учитывая, что исследуется возвратно-поступательное движение, при расчете коэффициента трения следует разделить на два измеренное значение в вольтах двойной амплитуды сигнала (см. рис. 2.41).
Все измеренные и рассчитанные значения грузов, удельных давлений, величин сигналов, сил заносятся в протокол испытаний (см. табл. П 9.1 в приложении 9). По результатам расчетов строится график изменения коэффициента трения от нормальной нагрузки на контакте образцов карбона и верхнего стального образца. Примерный вид таких графиков приведен на рис.2.50.
Рис.2.50. Зависимости коэффициента трения от нормальной нагрузки при трении стали по карбону без смазочного материала
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 383; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!