Рисунк 3 – Типичная диаграмма процесса трения и тарировочный график тензометрического кольца

Используя тарировочные характеристики динамометра ДОСМ и тензометрической системы измерений, вычисляются значения нормальной N и тангенциальной F сил, а результаты вычислений заносятся в столбцы 3 и 4 таблицы 1.

N = i · k₁, F = h · k₂,

где i – число делений на индикаторе ДОСМ;

h = h₁ - h₀ – отклонение от начального значения на диаграмме КСП, мм;

k₁ и k₂ – константы силоизмерителей;

k₁ = 1,4 кГс/дел.;

k₂ = 0,11 кГс/мм (определяется по тарировочному графику тензокольца).

В столбцы 5, 6 и 7 таблицы 1 заносятся расчетные значения µ, 1/µ, p.

По результатам расчетов строятся графические зависимости трех видов, представленные на рисунке 4.

а) б) в)

Рисунок 4 – Графические зависимости силы трения от нормальной нагрузки (а), коэффициента трения от нормальной нагрузки (б) и обратного значения коэффициента трения от давления материала на поверхность контртела (в)

По экспериментальным данным с помощью выражения (3) определяются коэффициенты А и В (эмпирические константы).

Делаются выводы о характере полученных зависимостей.

Контрольные вопросы

1. Как определяется и от чего зависит сила трения?

2. Из каких механизмов и узлов состоит экспериментальная установка?

3. Какие материалы подвергались лабораторным исследованиям?

4. Чем можно объяснить зависимость коэффициента трения от шероховатости контртела?

5. Как изменяется площадь контакта испытуемого материала с поверхностью контртела?

6. В чем состоит физический смысл коэффициентов А и В?

Лабораторная работа № 2 оценка износа композиционных материалов

Трение, как физическое явление из области механики, проявляет свои свойства по сути дела в любом механизме или машине. Трение вы­зывает в подвижных соединениях износ деталей и приводит к потере первоначальных технических характеристик машины. Факторы трения учитываются при проектировании машин и их эксплуатации. Для большинства конструкционных материалов данные по коэффициенту трения приводятся в справочной технической литературе.

Между тем, при конструировании машин используются новые материалы с неизвестными фрикционными свойствами, в том числе и композицион­ные материалы. Стойкость к износу является важной характеристикой и подлежит количественной оценке. Для этих целей применяются так называемые машины трения (трибометры). В настоящей работе используется машина трения барабанного типа.

1 Устройство и принцип действия установки для исследования износа материалов

Кинематическая схема привода ба­рабана установки и ее технические характеристики приведены на рисунке 1.

1 – электродвигатель N = 0,6 кВт, n = 1500 об/мин; 2 и 4 – муфты;

3 – червячный редуктор (i =32); 5 и 7 – подшипники, 5 – барабан (ø = 80 мм).

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода барабана

Машина трения состоит из следующих основных узлов: барабана с приводом, узла трения и узла нагружения образца. Принципиальная схема машина показана на рисунке 2. Стальной барабан 7 вращается в под­шипниках и служит контртелом – по поверхности барабана при его вра­щении скользит образец испытуемого материала 1. Образец в виде цилиндра диаметром 6 мм и длиной 15 мм устанавливается в держателе 2 и с помощью рычажной системы, состоящей из малого 6 и боль­шого 4 рычагов, способных поворачиваться вокруг оси 5, прижимается к поверхности барабана 7. Образец в зоне соприкосновения с барабаном имеет диаметр 3 мм.

1 – образец испытуемого материала; 2 – держатель; 3 – груз (1,55 кг);

4 – большой рычаг; 5 – ось; 6 – малый рычаг (во = 75 мм); 7 – барабан

Рисунок 2 – Принципиальная схема установки для

Необходимое усилие поджатия образца к поверхности барабана достигается с помощью груза 3 и подбором длины рычага 4.