Лабораторна робота №1 Визначення коефіцієнту тертя ковзання

1 МЕТА ЗАНЯТТЯ

1.1 Вивчити конструкцію маятникового пристрою для визначення коефіцієнту тертя.

1.2 Ознайомитись з методикою визначення коефіцієнту тертя.

1.3 Визначити коефіцієнт тертя в парі тертя (заданій викладачем) в залежності від питомого тиску.

2 ОБЛАДНАННЯ

2.1 Маятниковий пристрій для визначення коефіцієнту тертя.

2.2 Досліджувані пари тертя.

3 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

В найбільш загальному виді тертя розглядається як процес, що є однією з форм дисипації механічної енергії, яка завжди супроводжує процес контактування і відносного переміщення кінематично спряжених твердих тіл. При цьому виникає опір переміщенню, в напрямках дотичних до поверхні розділу контактуючих поверхонь. У більшості випадків тертя супроводжується зношуванням цих поверхонь.

Методи вимірювання сил тертя базуються на вимірюванні зусиль (і потужності втрат), витрачених на тертя у привідних пристроях, і які реєструються в рухомих елементах, або на вимірюванні реактивних сил і моментів (реакція опори, пружини, тензобалки та ін.) в деталях кріплення нерухомого зразка.

В основі роботи пристрою лежить маятниковий датчик, дія якого полягає в компенсації моменту тертя реактивним моментом відхилення маятника, зв’язаного з нерухомим зразком. Момент вимірюється по куту відхилення маятника від початкового вертикального положення.

Маятниковий пристрій для визначення коефіцієнту тертя (рисунок 1.1) містить корпус 1, у якому вільно, з можливістю обертання навколо своєї осі на підшипниках кочення встановлений вал 2. На одному кінці вала закріплена ручка 3, яка служить для провертання валу 2. На цьому валі нерухомо закріплений утримувач 4 взірця 5. Утримувач 6 контрзразка 7 виконаний у вигляді втулки, розміщеної на валі 2 з можливістю обертання. До утримувача 6 закріплений маятник 8 у вигляді стержня з тягарем 9. На кінці маятника закріплена стрілка 10, що рухається відносно шкали 11, нерухомо закріпленої на корпусі 1. Пристрій оснащений вузлом навантаження у вигляді пружини 12, розміщеної між утримувачем контрзразка 7 і шайбою 13. Упорний підшипник 14 встановлений між шайбою 13 і гайкою 15, для виключення впливу закручування пружини на результати вимірювань.

Рисунок 1.1 - Маятниковий пристрій для визначення коефіцієнту тертя (позначення у тексті)

Пристрій працює наступним чином.

Між утримувачами 4 і 6 встановлюються елементи випробовуваної пари тертя: зразок 5 і контрзразок 7, які взаємодіють торцевими поверхнями. Нормальне навантаження в досліджуваній парі тертя створюється пружиною 12, яка стискається гайкою 15, встановленій на різьбовій частині вала 2 через упорний підшипник 14 і шайбу 13. Пружина 12 стискається до розміру X, по якому за допомогою тарувального графіка визначається зусилля F, що створюється між досліджуваними зразками.

За допомогою ручки 3 вал 2 провертається. За рахунок тертя між зразками 5 і 7 провертається утримувач 6 з маятником 8. Важіль маятника 8 створює обертовий момент. Який прагне прокрутити зразок 5 відносно контрзразка 7. При подальшому провертанні створюється такий момент, при якому відбувається зрив між поверхнями елементів 5 і 7. По величині кута , відрахованому по шкалі 11 стрілкою 10, при якому це стається, визначається коефіцієнт тертя у досліджуваній парі:

(1.1)

де Р – маса маятника;

L – довжина маятника від осі обертання до центру тягаря 9;

F – зусилля притиску пружини;

r – середній радіус тертя.

Коефіцієнт тертя визначається як середнє арифметичне з 4 випробовувань.

5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

5.1 Встановити у пристрій задану викладачем пару тертя.

5.2 Використовуючи тарувальний графік виставити в парі тертя задане нормальне навантаження.

5.3 Визначити коефіцієнт тертя. Дослід повторити три рази.

5.4 Пункти 5.2 і 5.3 повторити ще для трьох значень нормального навантаження.

5.5 Побудувати графік зміни коефіцієнту тертя в залежності від нормального навантаження.

5.6 Оформити звіт по роботі.

6 КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

6.1 Що таке тертя ? Його значення в техніці.

6.2 Що таке коефіцієнт тертя ? В чому різниця між коефіцієнтом тертя спокою і коефіцієнтом тертя руху?

6.3 За якою формулою визначається коефіцієнт тертя в маятниковому пристрої ?

6.4 Які основні причини виникнення похибок при вимірювання коефіцієнту тертя?

6.5 З яких основних елементів складається маятниковий пристрій для визначення коефіцієнту тертя ?

6.6 Як в досліджуваній парі тертя створюється нормальне навантаження ? Що таке тарування і тарувальний графік ?

6.7 Запропонуйте інші схеми визначення коефіцієнту тертя.

7 РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

7.1 [1], с. 40-54.

7.2 [2], с. 199-200.

7.3 [3], с. 39-47.