Трибометр

Трибометр трибологические — это прибор, который измеряет величины , такие как коэффициент трения , сила трения и объем износа , между двумя контактирующими поверхностями. Его изобрел голландский учёный XVIII века Мюшенбрук. ^[1]^[2]

Триботестер — это общее название машины или устройства, используемого для проведения испытаний и моделирования износа, трения и смазки , которые являются предметом изучения трибологии. ^{[ нужна ссылка ]} Часто триботестеры чрезвычайно специфичны по своим функциям и изготавливаются производителями, которые желают протестировать и проанализировать долгосрочные характеристики своей продукции. Примером могут служить производители ортопедических имплантатов , которые потратили значительные суммы денег на разработку триботестеров, которые точно воспроизводят движения и силы, возникающие в тазобедренных суставах человека , чтобы они могли проводить ускоренные испытания своей продукции на износ.

Теория

Простой трибометр описывается как висящая масса и масса, покоящаяся на горизонтальной поверхности, соединенные друг с другом веревкой и шкивом. Коэффициент трения , , когда система неподвижна, определяется путем увеличения висящей массы до момента, когда покоящаяся масса начнет скользить. Затем, используя общее уравнение для силы трения:

F=\mu N

Где N , нормальная сила, равна весу (масса х гравитация) сидящей массы ( м _Т ), а F , сила нагрузки, равна весу (масса х гравитация) висящей массы ( м _Н ). .

Для определения кинетического коэффициента трения висящую массу увеличивают или уменьшают до тех пор, пока система масс не начнет двигаться с постоянной скоростью.

В обоих случаях коэффициент трения упрощается до отношения двух масс:

\mu \ =m_{H}/m_{T}

В большинстве испытаний с использованием трибометров износ измеряется путем сравнения массы или поверхностей испытуемых образцов до и после испытания. Оборудование и методы, используемые для исследования изношенных поверхностей, включают оптические микроскопы , сканирующие электронные микроскопы , оптическую интерферометрию и измерители механической шероховатости.

Типы

Трибометры часто называют по конкретному расположению контактов, которое они имитируют, или по названию разработчика оригинального оборудования. Несколько договоренностей:

Четыре мяча ^[3]
Закрепить на диске
Мяч на диске
Кольцо на кольце
Шарик на трёх тарелках
Возвратно-поступательный штифт (обычно называемый SRV или HFRR ) ^[4]
Блок на кольце
Прыгающий мяч ^[5]
Машина для испытания на фреттинг
Двойной диск

Прыгающий мяч

Трибометр прыгающим шариком с состоит из шарика, который ударяется о поверхность под углом. Во время типичного испытания мяч скользят под углом по дорожке до тех пор, пока он не упадет на поверхность, а затем отскочит от поверхности. Трение, возникающее при контакте мяча с поверхностью, приводит к возникновению горизонтальной силы на поверхности и вращательной силы, действующей на мяч. Сила трения определяется путем определения скорости вращения мяча с помощью высокоскоростной фотографии или путем измерения силы на горизонтальной поверхности. Давление при контакте очень велико из-за большой мгновенной силы, возникающей при ударе о мяч.

Трибометры с прыгающим шариком использовались для определения характеристик сдвига смазочных материалов под высоким давлением, например, в шарикоподшипниках или зубчатых передачах .

Закрепить на диске

Трибометр со штифтом на диске состоит из неподвижного штифта, который обычно прижимается к вращающемуся диску. Штифт может иметь любую форму для имитации конкретного контакта, но для упрощения геометрии контакта часто используются цилиндрические наконечники. Коэффициент трения определяется отношением силы трения к силе нагрузки на палец.

Испытание штифта на диске оказалось полезным для простого испытания на износ и трение покрытий с низким коэффициентом трения , таких как алмазоподобные углеродные покрытия, на компонентах клапанного механизма в двигателях внутреннего сгорания .

См. также

Ссылки

^ Исторические научные инструменты в Дании.
^ Хаттон, Чарльз. Математический и философский словарь. Архивировано 26 сентября 2011 г. в Wayback Machine.
^ Джонс, Уильям Р.; Пословски, Агнешка К.; Шогрин, Брэдли А.; Эррера-Фьерро, Пилар; Янсен, Марк Дж. (1999). «Оценка некоторых космических смазочных материалов с использованием вакуумного четырехшарикового трибометра». Трибологические труды . 42 (2): 317–323. дои : 10.1080/10402009908982223 . hdl : 2060/19990013975 . S2CID 137361318 .
^ Вэй, ДП; Шипы, штат Ха; Корчек, С. (1999). «Смазывающая способность бензина». Трибологические труды . 42 (4): 813–823. дои : 10.1080/10402009908982288 .
^ Хёглунд, Эрик (март 1989 г.). «Взаимосвязь между прочностью смазки на сдвиг и химическим составом базового масла». Носить . 130 : 213–224. дои : 10.1016/0043-1648(89)90234-2 .

[1] Исторические научные инструменты в Дании.

[2] Хаттон, Чарльз. Математический и философский словарь. Архивировано 26 сентября 2011 г. в Wayback Machine.

[3] Джонс, Уильям Р.; Пословски, Агнешка К.; Шогрин, Брэдли А.; Эррера-Фьерро, Пилар; Янсен, Марк Дж. (1999). «Оценка некоторых космических смазочных материалов с использованием вакуумного четырехшарикового трибометра». Трибологические труды . 42 (2): 317–323. дои : 10.1080/10402009908982223 . hdl : 2060/19990013975 . S2CID 137361318 .

[4] Вэй, ДП; Шипы, штат Ха; Корчек, С. (1999). «Смазывающая способность бензина». Трибологические труды . 42 (4): 813–823. дои : 10.1080/10402009908982288 .

[5] Хёглунд, Эрик (март 1989 г.). «Взаимосвязь между прочностью смазки на сдвиг и химическим составом базового масла». Носить . 130 : 213–224. дои : 10.1016/0043-1648(89)90234-2 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]