Спосіб визначення сили тертя в трибосполуках

Спосіб визначення сили тертя в трибосполуках, який включає вимірювання натягнення на початку відрізка гнучкого елемента сполуки, до кінця якого прикладена зовнішня сила, визначення коефіцієнта тертя гнучкого елемента по опорній поверхні циліндричної форми, який відрізняється тим, що попередньо визначають довжину відрізка гнучкого елемента сполуки, кут між лінією розташування відрізка гнучкого елемента та твірною лінією опорної поверхні циліндра і його радіус, а силу тертя гнучкого елемента сполуки по опорній поверхні циліндра визначають із співвідношення: Корисна модель належить до об'єктів техніки, де відбувається передача руху та потужності гнучкими в'язями і призначений для використання, наприклад, в захисних оболонках з попереднім напруженням арматурними канатами. Відомий спосіб визначення сили тертя з використанням формули сили зовнішнього тертя ковзання Леонардо да Вінчі - Амонтона [Справочник по триботехнике/ Под общ. ред.. М. Хебты, А. В. Чичинадзе. В 3 т. Т.1. Теоретические основы. - М.: Машиностроение. 1989. - 400 с: ил.] F fN , де N - нормальна відносно поверхні тертя сила навантаження контактна; f -коефіцієнт пропорціональності або тертя (ГОСТ 23.002-78). Недоліком формули монтонова тертя являється те, що сила тертя розглядається як сила опору відносному руху, яка лежить в площині дотику двох твердих тіл і являється рівнодіючою елементарних сил тертя, виникаючих в зонах контактів окремих мікронерівностей. Тобто, дана формула придатна для випадку тертя макроскопічних об'єктів з плоскою контактною поверхнею. Найбільш близькими до пропонованого способу по технічний суті та досягаемому результату є спосіб визначення сили монтонова тертя для трібосполук з криволінійною опорною поверхнею як різниця натягнення по кінцях гнучкого елемента сполуки з використанням формули Ейлера [Щедров B. C. Основы механики гибкой нити. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. 1961. - 172 с: ил.] для визначення натягнення гнучкої нитки, яка розташована на круговому циліндрі в площині, перпендикулярній до його осі F F (ef 1) , 1 де: l1 2 sin 2 ; r l1 2 - довжина відрізка гнучкого елемента, до якого 1) , де F1 , F - натягнення гнучкої нитки на почат2 ку та в кінці ділянки (відрізка) відповідно; e - основа натурального логарифму; - кут охвату опорної кривої ниткою. Недолік цього способу - неможливість визначення фактичного кута охвату гнучкою ниткою (11) UA (19) F F2 F F (ef 1 1 47090 (13) U прикладена зовнішня сила трибосполуки; F - на1 тягнення на початку відрізка гнучкого елемента; r - радіус прямого кутового циліндра; - кут охвату опорної кривої гнучким елементом; - кут між гнучким елементом та твірними лініями циліндра; f - коефіцієнт тертя відрізка гнучкого елемента по опорній поверхні; e - основа натурального логарифма. 3 опорної поверхні прямого кругового циліндру по гвинтовій лінії, значна ступінь погрішності у визначенні сили тертя. У основу корисної моделі покладено задачу удосконалення способу визначення сили тертя в трібосполуках в якому шляхом введення нових технологічних параметрів досягається можливість підвищення достовірності визначення фактичної сили тертя в умовах експлуатації незалежно від траєкторії розташування гнучкого елемента на циліндричній опорній поверхні сполуки, за рахунок цього підвищення точності прогнозування показників якості та визначення експлуатаційних характеристик різних об'єктів техніки з трібосполуками. Задача вирішується тим, що у відомому способі визначення сили тертя в трібосполуках, який включає вимірювання натягнення на початку відрізка гнучкого елемента сполуки до кінця якого прикладена зовнішня сила, визначення коефіцієнту тертя відрізка гнучкого елемента по опорній поверхні циліндричної форми згідно корисної моделі попередньо визначають довжину відрізка гнучкого елемента сполуки, кут між лінією розташування відрізка гнучкого елемента та твірною лінією опорної поверхні циліндра і його радіус, а силу тертя гнучкого елемента сполуки по опорній поверхні циліндра - із співвідношення F F (ef 1) , 1 де l1 2 sin 2 r l1 2 - довжина відрізка гнучкого елемента до якого прикладена зовнішня сила трібосполуки; F1 натягнення на початку відрізка гнучкого елемента; r - радіус прямого кутового циліндра; - кут охвату опорної кривої гнучким елементом; - кут між гнучким елементом та твірними лініями циліндра; f - коефіцієнт тертя відрізка гнучкого елемента по опорній поверхні; e - основа натурального логарифму. На Фіг. 1 представлена розрахункова схема трібосполуки з гнучким елементом на опорній поверхні циліндричної форми, на Фіг. 2 - розгортка циліндричної опорної поверхні трібосполуки з розташуванням гнучкого елемента по гвинтовій лінії зверху до низу і в зворотному напрямку, де l відрізок гнучкого елемента, який охвачує по гвинтовій поверхні довжиною l1 2 прямий круговий циліндр; 2 - поверхня прямого кругового циліндру; 3 каналоутворювач на опорній поверхні для розташування гнучкого елемента; 4 - радіус циліндричної поверхні по осі гнучкого елемента r ; 5 - твірна лінія опорної поверхні циліндричної форми; 6 - кут між гнучким елементом та твірною лінією поверхні циліндра ; 7 - кут охвату опорної кривої гнучким елементом ; 8 - розгортка опорної поверхні прямого кругового циліндра; 9 - кут заходження гвинтової лінії гнучкого елемента ; 10, 11 - натягнення гнучкого елемента на початку F1 та в кінці відрізка F відповідно. 2 47090 4 Спосіб може бути реалізований для будь-якої трібосполуки. Експериментально було вибрано трібосполуку захисної оболонки циліндричної форми енергоблока атомної електростанції. Вона має гнучкий елемент 1 - арматурний канат, розміщений в канатоутворювачі 3 захисної оболонки 2, що взаємодіє з поверхнею канатоутворювача 3 в циліндричній частині оболонки 2 блока по гвинтовій лінії, яка являється геодезичною лінією цієї поверхні. Попередньо вимірюють довжину канатоутворювача 3 для арматурного каната 1 та радіус циліндричної поверхні оболонки 2 по осі канатоутворювача 3. По розгортці 8 циліндричної поверхні оболонки 2 вимірюють кут 6 між віссю канату та твірною лінією 5 циліндричної оболонки 2. Експериментально, наприклад манометричним або іншим відомим методом, при навантаженні трібосполуки вимірюють поточні значення натягнень 10, 11 на кінцях арматурного канату. Силу тертя визначають, виходячи з співвідношень F F2 F F (ef 1) , 1 1 де l1 2 sin 2 r F1 , F2 - натягнення арматурного канату на початку та в кінці канатоутворювача відповідно; l1 2 довжина каната від початку до кінця канатоутворювача; f -коефіцієнт тертя канату по опорній поверхні; r - радіус циліндричної поверхні оболонки; - кут охвату опорної кривої канатом; - кут між віссю каната та твірною лінією циліндричної оболонки. Для експериментальної захисної оболонки при максимальному значенні кута заходження гвинтової лінії вісі каната 35°, відповідно до корисної моделі довжина канату складає 181м, кут охвату 5,3 рад. Користуючись відомим способом визначення для тієї ж умови ці показники складують 144 м та 6,2 рад відповідно, що приводить до похибки в визначенні фактичної сили тертя до 20 % та відповідного зменшення міцності захисної оболонки енергоблока по умовах напружено-деформованого стану конструкції. Для окремого випадку, коли охват опорної кривої гнучким елементом виконується по циліндричній лінії (в площині перпендикулярній до осі кругового циліндра) 90 , sin 2 1, l1 2 r що зводить визначення сили тертя до відомого способу. Використання корисної моделі дозволяє, порівнюючи з відомим способом, розширити область визначення сили тертя в трібосполуках для кожної лінії охвату гнучким елементом опорної поверхні в різних галузях техніки. 5 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 47090 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601