Установки для исследования коэффициентов трения

Рис. 2. Установка с вращающимся диском для исследования кинетических коэффициентов трения.

В процессе проведения эксперимента сила трения между рыбой, находящейся в неподвижном состоянии, и материалом вращающегося диска передается через гибкую нить на пружинную балку с тензодатчиками, далее сигнал поступает на тензостанцию и записывается шлейфовым осциллографом. Скорость вращения диска регулируется путем изменения напряжения в обмотке возбуждения двигателя и сменных шкивов ременной передачи. На установках такого типа можно исследовать силы трения при скоростях скольжения от 0,1 до 2 м/с. Преимущество установки этого типа заключается в том, что при сравнительно небольших габаритах они позволяют исследовать силу трения между рыбой и соответствующим материалом в широком диапазоне скоростей скольжения. Однако установка, имеет и недостатки. Рыба, уложенная в процессе эксперимента на вращающийся диск, находится в неподвижном состоянии, поэтому не подвержена воздействию центробежных сил. Однако траектория относительного перемещения отдельных точек тела рыбы состоит из окружностей разного диаметра, и, по-видимому, элементарные силы трения будут в различных точках иметь разные направления. В связи с этим необходимо исследовать погрешности, допускаемые при замере суммарной величины силы трения.

Установка «Экспресс». Разработана С. И. Брилем и состоит из движущейся наклонной плоскости, к которой крепится соответствующий материал 1 (рис. 3). Исследуемый образец (или рыба) является звеном параллелограммного четырехзвенного механизма ABCD. Звенья механизма 3 и 4 являются гибкими нитями. Плоскость движения механизма параллельна плоскости 1. При исследовании трущейся пары плоскость 1 перемещается в направлении х—х с постоянной скоростью υ. Между плоскостью 1 и исследуемым образцом 2 возникает сила трения, увлекающая за собой образец 2.

Рис. 3. Схема установки «Экспресс»

При этом гибкие звенья четырехзвенного параллелограмма отклоняются от плоскости АтК на угол β. Сила тяжести образца G стремится вернуть образец 2 в исходное положение. В некотором положении нитей наступает равновесие механизма. Угол отклонения нитей в этом положении β пропорционален коэффициенту трения. Плоскость АтК перпендикулярна плоскости KmX и параллельна силе тяжести G. Силы, действующие в установке, изображены на рис. 4.

Рис. 4. Силы, действующие в установке «Экспресс»:

а – фронтальная плоскость; б – нормальная плоскость