Патент на изобретение №2375700

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к методам исследования коэффициентов трения материалов. Технический результат направлен на повышение точности определения коэффициента трения. Способ определения коэффициента трения заключается в перемещении образца по исследуемой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, масса которого больше массы образца на 10-20%. Причем фиксируют время и величины последовательного перемещения образца на двух смежных участках, последний больше первого на 60-70%, а коэффициент трения определяют по формуле

где М – масса груза, кг;

m – масса образца, кг;

S₁ – перемещения образца на первом участке, м;

S₂ – перемещения образца на втором участке, м;

t₁ – время перемещения образца на первом участке, с;

t₂ – время перемещения образца на втором участке, с;

g – ускорение свободного падения, м/с². 1 ил.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к методам исследования коэффициентов трения материалов.

Известен способ определения коэффициента трения путем перемещения образца по исследуемой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, причем коэффициент трения определяется как отношение перемещающей образец силы к нормальному давлению, при этом массу груза необходимо подбирать такой, чтобы образец двигался равномерно [1].

Недостатком данного способа является низкая точность и трудоемкость определения коэффициента трения.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу определения коэффициента трения является способ [2], заключающийся в перемещении образца по исследуемой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, при этом фиксируется время перемещения образца на метровом участке, а коэффициент трения определяют по формуле

где М – масса груза, кг;

m – масса образца, кг;

S – путь, пройденный образцом, м (S=1 м);

t – время перемещения образца на пути S, с;

g – ускорение свободного падения, м/с²,

причем масса груза М больше массы образца m на 10-20%.

Недостатком данного способа является недостаточная точность. Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения коэффициента трения.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый способ определения коэффициента трения, заключающийся в перемещении образца по исследуемой горизонтальной поверхности при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, масса которого больше массы образца на 10-20%, при этом фиксируются время и величины последовательного перемещения образца на двух смежных участках, последний больше первого на 60-70%, а коэффициент трения определяют по формуле

где М – масса груза, кг;

m – масса образца, кг;

S₁ – перемещения образца на первом участке, м;

S₂ – перемещения образца на втором участке, м;

t₁ – время перемещения образца на первом участке, с;

t₂ – время перемещения образца на втором участке, с;

g – ускорение свободного падения, м/с².

На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа определения коэффициента трения.

Устройство включает исследуемую горизонтальную поверхность 1 с расположенным на ней образцом 2. Образец 2 соединен с грузом 3 нитью 4, которая перекинута через блок 5. В состав устройства также входят электросекундомеры 6 и 7, с которыми через электропроводку связаны датчик 8 включения электросекундомеров, датчик 9 выключения электросекундомера 6, датчик 10 выключения электросекундомера 7. Датчик 8 включения электросекундомеров установлен в начале перемещения образца на первом участке S₁. Датчик 9 выключения электросекундомера 6 установлен в конце перемещения образца на первом участке S₁. Датчик 10 выключения электросекундомера 7 установлен в конце перемещения образца на втором участке 82. Кроме того, перед датчиком 8 включения электросекундомеров установлен фиксатор 11 образца 2, а за датчиком 10 выключения электросекундомера 7 и перед блоком 5 расположен упор 12.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Изначально образец 2 устанавливается на исследуемой горизонтальной поверхности 1 в фиксаторе 11. Затем фиксатор 11 отпускают и образец 2 скользит по исследуемой горизонтальной поверхности 1 под действием силы тяжести, действующей на груз 3. Причем масса груза 3 больше массы образца 2 на 10-20%, что обеспечивает устойчивое движение образца 2 по исследуемой горизонтальной поверхности 1. Двигаясь, образец 2 последовательно действует на датчик 8 включения электросекундомеров, датчик 9 выключения электросекундомера 6, установленного на расстоянии перемещения образца на первом участке S₁ от датчика 8 включения электросекундомеров, и датчик 10 выключения электросекундомера 7, установленного на расстоянии перемещения образца на втором участке S₁ от датчика 9 выключения электросекундомера 6. При этом электросекундомеры 6 и 7 сначала включаются датчиком 8, а затем последовательно выключаются датчиками 9 и 10, фиксируя время перемещения образца по рассматриваемым участкам S₁ и S₂. Пройдя датчик 10 выключения электросекундомера 7, образец 2 останавливается у упора 12. Коэффициент трения определяют исходя из выражения

где М – масса груза, кг;

m – масса образца, кг;

S₁ – перемещения образца на первом участке, м;

S₂ – перемещения образца на втором участке, м;

t₁ – время перемещения образца на первом участке, с;

t₂ – время перемещения образца на втором участке, с;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Для повышения точности определения коэффициента трения необходимы два смежных участка. На первом, более коротком, происходит разгон образца. На втором, который на 60-70% больше первого, происходит равноускоренное движение образца.

Используемая литература

1. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Часть II. / М.В.Сабликов. – М.: Колос, 1968, С.7.

2. Патент RU 2300755 С1. Бюл. 16 от 10.06.2007 – прототип.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента трения, заключающийся в перемещении образца по исследуемой горизонтальной поверхности, при помощи груза, подвешенного на нити и перекинутого через блок, масса которого больше массы образца на 10-20%, отличающийся тем, что фиксируются время и величины последовательного перемещения образца на двух смежных участках, последний больше первого на 60-70%, а коэффициент трения определяют по формуле
,
где М – масса груза, кг;
m – масса образца, кг;
S₁ – перемещения образца на первом участке, м;
S₂ – перемещения образца на втором участке, м;
t₁ – время перемещения образца на первом участке, с;
t₂ – время перемещения образца на втором участке, с;
g – ускорение свободного падения, м/с².

РИСУНКИ