Спосіб визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту взаємодіючих тіл

1 Спосіб визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту взаємодіючих тіл, принаймні одне з яких прозоре з плоскими бічними поверхнями, що включає просвічування зони контакту, реєстрацію під кутом до бічної поверхні видимого майданчика контакту, вимірювання і перерахунок розмірів видимого контакту в фактичні по формулі І=Ів К, де І - розміри фактичної поверхні контакту в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, їв - розмір видимої поверхні контакту в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, К- поправочний коефіцієнт, Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний при дослідженні процесів контактної взаємодії різних тіл, одне з яких, принаймні, виконано з прозорого матеріалу, в тому числі процесів обробки тиском Відомий аналог - спосіб, що реалізовується за допомогою пристрою для визначення кордонів поверхні контакту, згідно з яким просвічують і реєструють нормально до бічної поверхні прозорого валка, що обертається, видимий майданчик контакту, що є проекцією поверхні контакту на горизонтальну площину, визначать розміри видимого майданчика (проекції} і перераховують їх в фактичні з обліком конфігурації робочої поверхні контактуючих тіл (див А с СРСР №1180687, М кп G01B11/28, опубл в Б В 1985, №35) У аналога і рішення, що пропонується, співпадають наступні ознаки просвічування і реєстрація видимого майданчика контакту, визначення його розмірів і перерахунок їх в фактичні Отриманню К= 1 /9 9 -•sin2i-cosa + sma-cosi- n - ^i n - оптична ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу прозорого тіла, і - кут реєстрації (спостереження), a - кут нахилу майданчика контакту до горизонтальної площини, який відрізняється тим, що до взаємодії тіл на поверхню непрозорого тіла, по якій відбувається контактування з прозорим тілом, наносять еластичне покриття товщиною 0,1 0,3мм, наприклад полівшілхлоридну плівку, шляхом и наклеювання, поступовою зміною кута реєстрації (спостереження) знаходять положення, в якому розміри видимого контакту найбільші, вимірюють величину цього кута і здійснюють реєстрацію контакту 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що реєстрацію контакту, розташованого в горизонтальній площині, здійснюють під кутами 45° 55°, переважно - під кутом 49° О 00 очікуваного технічного результату при використанні аналога перешкоджають наступні причини складність пристрою для його реалізації і неможливість в ряді випадків його застосування взагалі (наприклад, при великих діаметрах прозорих валків і відносно великих розмірах поверхні контакту), невисока точність визначення фактичних розмірів контакту на поверхнях, розташованих під кутами, близькими до 90°, а також при взаємодії з тонкостінними тілами Найбільш близьким по технічній суті до того, що пропонується є вибраний як прототип спосіб визначення кордонів поверхні контакту, що включає просвічування зони контакту і реєстрацію під кутом до бічної поверхні прозорого тіла майданчика контакту, визначення його розмірів і перерахування їх у фактичні з урахуванням поправочного коефіцієнта «К» І=Ів-К, (1) о (О 60780 Де І - розміри фаісгичної поверхні контаїсгу в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, їв - розмір видимої поверхні контакту в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, К - поправочний коефіцієнт, К = /п -sin і 2 2 1/2-sm2i-cosa + sma -cosі-\п - s i n і п - оптична ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу прозорого тіла, і - кут реєстрації (спостереження), a - кут нахилу майданчика контакту до горизонтальної площини, (Ахлестін В Л Визначення кордонів контактної поверхні валків із заготівлею при моделюванні процесів формування, прокатування // Теоретичні проблеми прокатного виробництва Тез доп III Всесоюзної наук -техн конф - Дніпропетровськ ДМеті, 1980 - С 52-53) У винаході, що пропонується, і прототипі співпадають наступні ознаки просвічування зони контакту, реєстрація під кутом до бічної поверхні прозорого тіла видимого майданчика контакту, вимірювання його, перерахунок розмірів видимого контакту в фактичні з урахуванням поправочного коефіцієнта «К» за формулами (1), (2) Отриманню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають наступні причини При взаємодії прозорого тіла з тонкостінним тілом, яке, наприклад згинається, окремі ДІЛЬНИЦІ контактної поверхні не завжди можливо спостерігати через недостатнє контактне зусилля на цих дільницях для деформування мікро нерівностей робочої (матової) поверхні прозорого тіла Тобто при цьому отримується неповна інформація щодо форми поверхні контакту Крім того, недостатня точність визначення розмірів контакту при застосуванні більшості з можливих кутів реєстрації контакту В основу винаходу поставлено задачу створити такий спосіб визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту, в якому удосконалення за рахунок введення додаткових операцій дозволило б забезпечити досягнення технічного результату, що полягає в підвищенні точності визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту На рішення поставленої задачі спрямовано спосіб визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту, що пропонується, який включає просвічування зони контакту, реєстрацію під кутом до бічної поверхні видимого майданчика контакту, вимірювання і перерахунок розмірів видимого контакту в фактичні по формулі І=Ів-К, Де І - розміри фактичної поверхні контакту в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, їв - розмір видимої поверхні контакту в напрямі, перпендикулярному бічній поверхні прозорого тіла, К - поправочний коефіцієнт, К = /п -sin і 2 2 1/2-sm2i-cosa + sma -cosі-\п - s i n і п - оптична ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу прозорого тіла, і - кут реєстрації (спостереження), a - кут нахилу майданчика контакту до горизонтальної площини Від прототипу спосіб, що пропонується, відрізняється тим, що до взаємодії тіл на поверхню непрозорого тіла, по якій відбувається контактування з прозорим тілом, наносять еластичне покриття товщиною 0,1 0,3мм, наприклад, полівшілхлоридну плівку шляхом її приклеювання, поступовою зміною кута реєстрації (спостереження) знаходять положення, в якому розміри видимого контакту є найбільшими, вимірюють величину цього кута і здійснюють реєстрацію контакту Між суттєвими ознаками способу, що пропонується, і досягненням технічного результату є наступний причинно-наслідковий зв'язок Нанесення на поверхню непрозорого тіла, по якій відбувається контактування з прозорим тілом, еластичного покриття забезпечує заповнення простору між мікронерівностями робочої (матової) поверхні прозорого тіла, в результаті чого стають видимими навіть ті ДІЛЬНИЦІ поверхні контакту, які неможливо спостерігати через незначні контактні зусилля Це дозволяє повністю з'ясувати форму поверхні контакту Використання еластичного покриття товщиною 0,1 0,3мм практично не впливає на визначення форми і розмірів поверхні контакту При товщині плівки більше 0,3мм можливе зменшення точності визначення фактичних розмірів контакту, особливо для незначного за величиною контакту Використання плівки товщиною меншою 0,1мм обмежується умовами взаємодії з мікронерівностями робочої поверхні Поступова зміна кута реєстрації (спостереження) дозволяє візуально знайти той кут оптичної осі реєструючого приладу, при якому видима поверхня контакту має найбільші розміри Реєстрація цього контакту забезпечує при рівних умовах вимірювання найменшу відносну похибку, тобто має місце підвищення точності визначення розмірів поверхні контакту Таким чином, реалізація суттєвих ознак винаходу, що пропонується, дозволяє підвищити точність визначення форми і розмірів поверхні контакту В окремому випадку реалізації спосіб визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту, що заявляється, характеризується наступними ВІДМІННИМИ від прототипу ознаками реєстрацію контакту, розташованому в горизонтальній площині, здійснюють під кутами 45° 55°, переважно - під кутом 49° Рекомендований кут 49° гарантує максимальну величину видимої поверхні контакту При граничних значеннях інтервалу кутів 45° 55° видимі розміри поверхні контакту незначно відрізняються від максимальних, внаслідок чого похибка при визначенні фактичних розмірів контакту не перевищує похибки вимірювань Але наявність такого інтервалу дозволяє спростити процес візуального пошуку контакту Суть винаходу, що заявляється, пояснюється графічними матеріалами, на яких зображено 60780 на фіг 1 - схема визначення розмірів фактичноі поверхні контаїсгу, на фіг 2 - вигляд по стрілці А на фіг 1, на фіг 3 - вигляд по стрілці Б на фіг 1 На графічних матеріалах є наступні позначення 1, 2 -тіла (валки) з прозорого матеріалу, З - плоскі бічні поверхні прозорого тіла 1, 4, 5 - робочі (матові) поверхні прозорого тіла 1, 6 - непрозоре тіло (смуга, що формується), 7 - еластичне покриття, 8 - майданчик контакту на циліндричній поверхні тіла 1, 9 - майданчик контакту на КОНІЧНІЙ поверхні тіла 1, 10, 11 - прилади для реєстрації контакту, 12 - видимий майданчик контакту на циліндричній поверхні, 13 - видимий майданчик контакту на КОНІЧНІЙ поверхні, Н - кут реєстрації контакту прибором 10, І2 - кут реєстрації контакту прибором 1 1 , Іві - розмір видимого майданчика контакту на циліндричній поверхні в напрямі, перпендикулярному поверхні З, ІВ2 - розмір видимого майданчика контакту на КОНІЧНІЙ поверхні в напрямі, перпендикулярному поверхні З, т і - розмір видимого майданчика контакту на циліндричній поверхні в площині, паралельній поверхні З, гті2 - розмір видимого майданчика контакту на КОНІЧНІЙ поверхні в площині, паралельній поверхні З, а - кут нахилу конічної поверхні прозорого тіла до горизонталі Спосіб, що пропонується, реалізується за допомогою пристрою (фіг 1), що містить валки 1 і 2 із прозорого матеріалу (оргскло, п=1,5) з плоскими бічними поверхнями 3 і робочими поверхнями 4 і 5, між якими знаходиться непрозоре тіло 6 (тонка металева смуга, що формується), і прилади (фотоабо відеокамери) 10 111 для реєстрації контакту Спосіб, що пропонується, в конкретному прикладі реалізується таким чином До взаємодії на поверхню непрозорого тіла 6, по якій відбувається контакт з прозорим тілом 1 по поверхням 4 і 5, наносять (наклеюють) еластичне покриття 7 товщиною 0,1 0,3мм При взаємодії тіл 1 і 6 утворюються майданчики контакту 8-на циліндричній по верхні з розмірами іти, Іві (фіг 2) і 9 - на КОНІЧНІЙ З розмірами гті2, Ів2 (фігЗ), при чому розміри т і і гті2не залежать від кута реєстрації і Завдяки еластичному покриттю, яке заповнює простір між мікронерівностями робочих (матових) поверхонь 4 і 5 тіла 1, ці майданчики стають видимими на їх фоні При відсутності еластичного покриття 7 для тонкостінного непрозорого тіла 6 на КОНІЧНІЙ поверхні 5 майданчик контакту може бути невидимим через недостатнє контактне зусилля для зминання мікро нерівностей Спостерігаючи за контактом на циліндричній поверхні 4 при поступовій ЗМІНІ кута і від 0° (перпендикуляр до бічної поверхні тіла 1), візуально знаходять таке положення, в якому видимий майданчик контакту є найбільшим, фіксують його, вимірюють величину ВІДПОВІДНОГО кута і здійснюють реєстрацію контакту приладом 10 При цьому забезпечується найбільша точність визначення розмірів поверхні контакту в порівнянні з будьяким іншим кутом реєстрації Аналогічно поводяться при реєстрації майданчика контакту 9 на КОНІЧНІЙ поверхні 5 Як показали результати дослідної перевірки, яка проводилася при формуванні стальної смуги 6 товщиною 0,5мм з наклеєною полівшілхлоридною плівкою товщиною 0,2мм синього кольору (для контрасту з матовою поверхнею) у валках з органічного скла (п=1,493) діаметром 160мм і кутом нахилу конічної поверхні до горизонталі (а=60°), що майданчики контакту найбільшого розміру на циліндричній поверхні Іві=6,2мм і на КОНІЧНІЙ ІВ2-11,4мм спостерігались при кутах н=49° та І2=19° ВІДПОВІДНО При перерахунку розмірів видимого контакту в фактичні за формулами (1) і (2) отримали для циліндричної поверхні Іі=16,23мм і для конічної -Ь=12,37мм У порівнянні з результатами Іві=4,4мм і Ів2-5,4мм, отриманими при довільних кутах реєстрації Н = І 2 = 7 0 ° , відносна точність визначення розмірів контакту (за абсолютної похибки вимірювань 0,2мм) зменшилась в 1,4 рази на циліндричній і в 2,5 рази на КОНІЧНІЙ поверхнях При формуванні тієї ж смуги, але без плівки контакт на КОНІЧНІЙ поверхні практично не спостерігався, і дійсну його форму і, як наслідок, розміри визначити було неможливо Вони визначилися лише після застосування еластичної плівки Таким чином, при використанні способу, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату - підвищення точності визначення форми і розмірів фактичної поверхні контакту 60780 10 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119