Устройство для измерения силы трения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии Белорусский государственный университет(72) Авторы Андреев Михаил Анатольевич Макаревич Евгений Петрович Суворов Анатолий Николаевич Маркова Людмила Владимировна Кузнецова Татьяна Анатольевна Анищик Виктор Михайлович Углов Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии Белорусский государственный университет(57) Устройство для измерения силы трения, содержащее уравновешенную измерительную головку с балансировочными грузами, столик-держатель с механизмом возвратнопоступательного движения образца, регистрирующий датчик, отличающееся тем, что регистрирующим датчиком является тензодатчик, а набор калиброванных разновесок установлен на верхней плоскости тензодатчика.(56) 1. Патент 2259553, МПК 01 3/56. 2. Патент 2244290, МПК 01 19/02. 3. Патент 2284503, МПК 01 19/02. 4. Комков О.Ю. Микротрибометр возвратно-поступательного типа, работающий в области малых нагрузок конструктивные особенности и методика испытаний образцов // Трение и износ. - 2003. - Т. 24. -6. - С. 644. 51642009.04.30 Предлагаемое техническое решение относится к области триботехники, а именно к устройствам для измерения силы трения, и может быть использовано для изучения процессов, происходящих при взаимодействии деталей в узлах трения машин и механизмов. Известны машина 77 МТ-1 (1960 г.), а также ее усовершенствованные варианты, устройство для испытания на износ (Тверской государственный технический университет,2005) 1, устройство для испытания материалов на трение (Тверской государственный архитектурно-строительный университет, 2005) 2, устройство для измерения силы трения (Институт прикладной механики УрО РАН, 2006) 3, а также триботестеры фирм(Франция),.(Ш),. (Южная Корея). Основным недостатком этих установок и аналогичных им выпускаемым трибометрам следует отнести отсутствие возможности исследовать процессы трения в модифицированных слоях и тонких покрытиях от 10-50 нм до нескольких микрометров. Кроме того, эти устройства ориентированы на измерение характеристик крупногабаритных образцов и имеют недостаточно высокую точность измерения износа. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является возвратно-поступательный микротрибометр -02, содержащий уравновешенную измерительную головку с балансировочными грузами, столик-держатель с механизмом возвратно-поступательного движения образца, содержащий электромагниты привода, индукционный датчик перемещения индентора, сигнал с которого преобразуется в значение величины силы трения, датчик положения, шаговый привод, электромагнит системы нагружения, воздействующий через рычаг и датчик нагрузки на измерительную головку со сферическим индентором 4. Недостатком данного устройства является косвенная динамическая схема нагружения индентора через систему промежуточных рычагов, наличие большого количества обратных связей и сложность юстировки прибора, что снижает точность и достоверность полученных результатов измерений. Задача предлагаемой полезной модели - повышение точности измерения силы трения. Указанная задача решается за счет того, что в известном устройстве, содержащем уравновешенную измерительную головку с балансировочными грузами, столик-держатель с механизмом возвратно-поступательного движения образца, регистрирующий датчик,регистрирующим датчиком является тензодатчик, а набор калиброванных разновесок установлен на верхней плоскости тензодатчика. Сущность технического решения поясняется чертежом на фиг. 1. Балансировочный рычаг 1 с встроенными подвижными грузами 9, тензодатчик 3 и индентор 4, представляющие собой уравновешенную измерительную головку, может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 8, установленной в проушинах 7 станины устройства. К балансировочному рычагу 1 консольно закреплен тензодатчик 3 с жестко установленным в его нижней части индентором 4. Подвижные грузы 9 служат для приведения системы балансировочный рычаг 1 - тензодатчик 3 - индентор 4 в состояние равновесия до начала проведения эксперимента по измерению силы трения. На верхнюю плоскость тензодатчика 3 устанавливаются калиброванные разновески 2, обеспечивающие приложение нормальной нагрузки через тензодатчик 3 и индентор 4 к образцу 6, закрепленному на поверхности столика-держателя 5. Столик-держатель 5 с образцом 6, закрепленным на его поверхности, совершает возвратно-поступательные движения. Нормальная нагрузка , формируемая набором калиброванных разновесок 2, устанавливаемых на верхнюю плоскость тензодатчика 3, воздействует на поверхность исследуемого образца 6,закрепленного на поверхности столика-держателя 5, совершающего возвратно-поступательное движение . 2 51642009.04.30 Устройство работает следующим образом На поверхности столика-держателя 5 закрепляется исследуемый образец 6. С помощью подвижных грузов 9 приводится в равновесие измерительная головка, состоящая из балансировочного рычага 1, тензодатчика 3 и индентора 4. На верхнюю плоскость тензодатчика 3 устанавливается калиброванная разновеска 2. Включается механизм возвратнопоступательного движения столика-держателя 5 с исследуемым образцом 6. Под воздействием тангенциальной составляющей силы трения нижняя часть консольно закрепленного на балансировочном рычаге 1 тензодатчика 3 с жестко посаженым индентором 4 отклоняется на некоторый угол- пропорциональный величине силы трения пары образец-индентор, вызывая при этом рассогласование тензомоста. Электрический сигнал рассогласования, пропорциональный величине силы трения, передается на регистрирующее устройство, обрабатывается и выводится на измерительное устройство. Таким образом, применение тензодатчика в качестве регистрирующего датчика в устройстве измерения силы трения позволяет измерять силу трения с большой точностью в широком диапазоне нагрузок за счет того, что нормальная нагрузкаприкладывается к исследуемому образцу непосредственно через систему тензодатчик-индентор, к тому же тензодатчик мостового типа с четырьмя тензорезисторами обладает высокой линейностью во всем диапазоне измерений (от 0,04 до 200 Г). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3