Устройство для исследования динамических характеристик и оперативного контроля качества трущихся поверхностей

• Автор: Сапожков, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса

1.1 .Технические устройства для испытания на трение

1.2.Проблемы испытательной техники

Глава 2. Трибометрическая система «ТРИБАЛ-2»

2.1. Общая конструкция устройства

2.2. ^ Схема нагружения

2.3. Привод и управление амплитудами

2.4. Регистрация сигналов и датчики перемещения

2.5. Программа оцифровки и порт мыши

2.6. Методика проведения эксперимента

Глава 3. Идентификация процесса взаимодействия трущихся пар

3.1. Динамические характеристики
3.2. Модели
3.3. Идентификация
3.3.1. Обработка экспериментальных данных с помощью пакета System Identification Toolbox
3.3.2. Обработка экспериментальных данных с помощью командной строки
3.4. Анализ модели
Глава 4. Сопоставление динамических характеристик с
профилограммой
4.1. Параметры шероховатости
4.2. Сопоставление данных эксперимента и данных профилометра
4.3. Корреляция динамических характеристик и шероховатости трущихся поверхностей
Заключение
Список используемой литературы Приложения

Внешнее трение используется человеком с момента, когда он научился добывать огонь, реализуя явление преобразования механической энергии, утрачиваемой на преодоление сопротивления соприкасающихся тел относительному перемещению, в тепловую. Однако все чаще его деятельность была направлена на преодоление трения и разработку приемов уменьшения сопротивления тел перемещению. Некоторый выигрыш в силе, затрачиваемой на перемещение тяжелых предметов, давало применение волокуш и саней. Значительно позже для уменьшения трения между полозьями саней, на которых транспортировали в Египте каменные фигуры, статуи, блоки, между грунтом и полозом подкладывали деревянные катки. Таким образом, трение скольжения заменялиі на трение качения.
В дальнейшем этот опыт был использован для создания колеса. Древнейшее изображение повозки на колесном ходу принадлежит шумерам и относится к 3500 г. до н. э. Остатки деревянного колеса, изготовленного^ конце четвертого тысячелетия, обнаружены, в Болгарии. Появление повозок у шумеров явилось причиной создания первых в истории человечества подшипников скольжения. Такие подшипники представляли собой ременные петли, поддерживающие повозку на осях, жестко ■ закрепленных с колесами. Однако более древними опорами скольжения явились, подпятники из камня, предназначенные для установки двери в жилища. Такие устройства существовали в Европе и Ассирии 7 тысяч лет тому назад. Роликовые подшипники, описанные римским архитектором и инженером Витрувием (I в. до н. э.), применялись в стенобитных орудиях. К тому периоду относятся и найденные в окрестностях Рима бронзовые шарики и деревянные ролики от подпятников.
Поиски путей уменьшения трения скольжения привели к использованию смазочных материалов. Известен самый древний рисунок, где изображено применение смазочного материала, относящийся к 2400 г. до н. э. Через четыре столетия в Египте для смазки втулок колес повозок стали применять сало. Надпись на древнегреческом рисунке (1880 г. до н. э.), на котором запечатлен
момент перемещения статуи массой около 60 т, свидетельствует о том; что для снижения- трения* между полозьями саней и дорогой использовалась вода. Применялись также растительные масла, мази из древесной смолы, жиры животного происхождения, а также пластичные смазочные материалы на основе масел растительного происхождения. Уже в XIV в. до н. э. для смазки осей деревянных колесниц египтяне использовали пластичные: смазочные материалы, из смеси; оливкового масла: и: извести. При появлении; повозок и колесниц, деревянных зубчатых передач (1000 г. до н. э., Месопотамия), железных подшипников , в прессах (400 г. до н. э., Греция), бронзовых вкладышей и подшипников (300-- 200 гг. до н.э., Китай, Рим) стали использовать мази, полученные после выпаривания летучих продуктов из нефти при ее длительном нагреве: Первый; перечень смазочных материалов; был составлен Плинием-старшим (23 - 73- гг.); вначале нашей эры. Минеральные масла стали применяться; в XIX в., а в первой,половине нашего столетия получили широкое распространение.синтетические масла и твердые: смазочные материалы.
Талантливый человек Леонардо да Винчи заслуживает звания; гения. Как художник, скульптор: и инженер он превосходил, своих современников. Как ученый он обогнал свою- эпоху на века. Первые- научные исследования, по трибологии были выполнены Леонардо да Винчи (1452 - 1519 гг.). В 1508 г. он провел эксперименты и пришел к следующему выводу; "Всякое трущееся-тело оказывает при трении сопротивление, равное одной четверти своего веса, при условии соприкосновения ровной плоскости с полированной поверхностью". Отсюда следует, что он впервые сформулировал1 понятие о коэффициенте трения. Пользуясь современной символикой, можно записать закон трения в следующем виде: Р=АЧ, где У - давление тела на плоскость; / - коэффициент трения; Г - сила сопротивления скольжению. Этот закон,, открытый Леонардо да Винчи, долгое время ошибочно называли законом Кулона.
Леонардо да Винчи считал, что/зависит от шероховатости поверхности тела: "Тела с более гладкой поверхностью имеют меньшее трение". Он полагал,: что трение бывает четырех родов: оба тела шероховаты; тащимое тело шероховато,
50
сигнал по второму каналу. Дальнейшее нагружение производится до тех пор, пока амплитуда'по второму каналу (выходной сигнал)-не приблизится к амплитуде входного сигнал, но установка все еще будет работать в третьем* режиме передачи движения трением, то есть будет проскальзывание образцов друг относительно друга; а значит, будет присутствовать сдвиг фаз Д между входным сигналом и выходным
- На протяжении всего эксперимента, регулируя нагружением, оператору необходимо отслеживать, чтобы, установка работала в третьем (основном) режиме:
3) Запись сигналов.
- В‘ любой момент проведения, эксперимента;, руководствуясь графиком . съема данных, можно1 записать сигналы. Для этого необходимо отцентрировать сигналы;нажатием«клавиши,“]?”, а затем; нажать тза клавишу “С”. В этот момент сигналы на черном; экране вместо белого приобретут сиреневый цвет. Чтобы, окончить запись, необходимо;'нажать клавишу “Б”,, после чего цвет сигналов опять станет белым.
- После окончания, записи программа; запишет сигналы в выходной файл out.txt, расположенный в корневой папке программы используемого, компьютера. Сигналы« записываются в; дискретном виде, также во время записи программно высчитывается и записывается в этот же файл такие, данные как разница между соседними значениями координат и т.д.
- Выходной файл с сигналами легко импортируется-в МаШаЬ [33], где и проводится последующая обработка.
- После изъятия данных из выходного файла необходимо стереть всю информацию; находящуюся в нем, до следующей записи сигналов. Последующая запись сигналов должна производиться в чистый файл.