Методика определения коэффициента трения на стенде смц-2 с учетом циркуляции мощности
Для определения коэффициента трения в роликовом контакте необходимо замерить момент трения. Однако индуктивный датчик, размещенный в кинематической цепи нижнего ролика, регистрирует крутящий момент, не равный моменту трения в контакте. Это происходит потому, что кинематический контур стенда СМЦ-2 замкнут. Поэтому перед проведением экспериментов следует выяснить, каким образом крутящий момент, измеряемый индуктивным датчиком, связан с моментом трения во фрикционном контакте.
Наличие
замкнутого кинематического контура в
экспериментальной установке СМЦ-2
предполагает существование циркуляции
мощности. Исследование возникновения
и распределения циркулирующей мощности
в замкнутом контуре позволило установить,
что источником ее в машине СМЦ-2 является
фрикционный контакт роликов. Распределение
мощности показано на рис. 5. Замкнутая
стрелка
на схеме указывает направление
циркулирующей на контуре мощности. Как
оказалось, изменение направления
вращения вала электродвигателя не
меняет направления круга циркуляции.
Площадь, заштрихованная линиями с левым
наклоном, представляет собой диаграмму
изменения циркулирующей мощности по
контуру в условных единицах, а площадь,
заштрихованная линиями с правым наклоном,
соответствует потоку мощности
,
поступающей от двигателя на восполнение
потерь в машине трения.
Из схемы (см. рис. 5) следует, что индуктивный датчик крутящего момента показывает сумму моментов сопротивлений на перемешивание масла в испытательной камере, сопротивлений в подшипниках и уплотнениях вала нижнего ролика, сопротивлений качению нижнего ролика и момента трения скольжения в контакте. Поэтому для определения момента трения в контакте предварительно необходимо найти указанные сопротивления. Тарировка проводится в предположении, что сопротивление вращению подшипников и уплотнений валов нижнего и верхнего роликов равны вследствие их одинаковой конструкции, а значение этих сопротивлений не зависит от температуры, так как подшипники охлаждаются проточной водой, т.е. термостатированы.
Сопротивления
определяются следующим образом. Сменные
шестерни снимаются для того, чтобы
отъединить привод верхнего ролика от
двигателя, и размещаются на своем
картере, для сохранения неизменным веса
качающейся его части, в которой находится
вал верхнего образца. Затем при работе
машины фиксируются сопротивления
холостого хода при разомкнутых роликах.
После этого ролики приводятся в
соприкосновение и нагружаются в рабочем
диапазоне нагрузок при различных
температурах масла. В таких условиях
определяются приращения моментов
сопротивлений в подшипниках и уплотнениях
вала нижнего ролика и сопротивления
качению нижнего образца
.
При этом
, (24)
где
- момент, регистрируемый датчиком при
нагружении роликов в процессе тарировки;
- момент сопротивлений холостого хода
при разжатых роликах в процессе тарировки;
- коэффициент, учитывающий наружные
размеры роликов и равный
,
где
- наружный диаметр верхнего ролика;
0 наружный диаметр нижнего ролика.
Величина является функцией нагрузки, скорости вращения образцов, вязкости (сорта) масла, свойств материалов роликов, чистоты обработки контактирующих поверхностей и т.п. Перед проведением испытаний необходимо построить тарировочные графики в зависимости от указанных параметров.
Расчетная формула для определения коэффициента трения имеет вид:
, (25)
где
- момент трения скольжения;
- момент, регистрируемый датчиком в процессе эксперимента;
- наружный радиус нижнего ролика;
- нормальная нагрузка на ролики;
- суммарный момент сопротивлений,
определяемый как
;
- момент сопротивлений холостого хода
при разжатых роликах в процессе
эксперимента.
Числитель формулы (25) представляет собой момент трения в контакте роликов, а знак пред квадратными скобками учитывает направление циркулирующей мощности в контуре, показанном на рис. 5. Это выражение справедливо в тех случаях, когда момент трения в контакте роликов больше момента сопротивлений в замыкающей ветви.