способ определения коэффициента трения при плоском шлифовании

Формула изобретения

Способ определения коэффициента трения при плоском шлифовании, включающий нагрев образца, приведение в контакт образца с контробразцом, перемещение их относительно друг друга и определение параметров, по которым рассчитывают коэффициент трения, отличающийся тем, что образец используют в форме параллелепипеда, в качестве контробразца шлифовальный круг, перед нагревом образец подвергают предварительной шлифовке посредством контробразца с использованием смазочно-охлаждающей жидкости до образования поверхности, радиус кривизны которой равен радиусу контробразца, нагрев образца осуществляют до температуры, близкой к температуре плавления, при приведении в контакт образца с контробразцом, образец устанавливают шлифованной поверхностью на периферийную поверхность контробразца, сохраняя расположение их боковых сторон, состав и условия подачи смазочно-охлаждающей жидкости, использованные при предварительном шлифовании, в момент начала перемещения образца по контробразцу в направлении, противоположном направлению его перемещения при предварительной шлифовке, фиксируют точку на образующей части периферийной поверхности шлифовального круга, примыкающей к середине шлифовальной поверхности образца, а коэффициент трения определяют как тангенс угла наклона касательной, проходящей через указанную точку к оси абсцисс системы координат с началом в центре шлифовального круга, образец охлаждают и повторяют операции плоского шлифования и определения коэффициента трения для каждого требуемого значения температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трибометрии и может быть использовано в операции шлифования и математических зависимостях для расчета сил трения при шлифовании.

Известен способ определения коэффициента трения твердых материалов, при котором прикладывают движущую силу к образцу, перемещают его по наклонной поверхности контробразца, при этом регистрируют параметры движения образца, по которым рассчитывают коэффициент трения [1]

Недостатком данного способа является невысокая точность, так как не учитывается влияние температуры, смазки и шероховатости контактных поверхностей.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ определения коэффициента внешнего трения при пластическом деформировании материалов, по которому нагретый вращающийся образец вводят в контакт с контробразцом и измеряют параметры, по которым рассчитывают коэффициент трения [2]

Недостатком известного способа является невысокая точность, так как не учитывается влияние различных температур нагрева, смазки и шероховатости контактных поверхностей.

Изобретение решает задачу повышения точности определения коэффициента трения за счет приближения условий эксперимента к условиям работы.

Технический результат достигается нагреванием образца, приведением в контакт образца с контробразцом, перемещение их друг относительно друга и определение параметров, по которым рассчитают коэффициент трения. При этом образец используют в форме параллелепипеда, в качестве контробразца - шлифовальный круг, перед нагревом образец подвергают предварительной шлифовке посредством контробразца с использованием смазочно-охлаждающей жидкости до образования поверхности, радиус кривизны которой равен радиусу контробразца. Нагрев образца осуществляют до температуры, близкой к температуре плавления, образец приводят в контакт с контробразцом, устанавливая его шлифованной поверхностью на периферийную поверхность контробразца и сохраняя расположение их боковых сторон, состав и условия подачи смазочно-охлаждающей жидкости, использованные при предварительном шлифовании. В момент начала перемещения образца по контробразцу в направлении, противоположном направлению его перемещения при предварительной шлифовке, фиксируют точку на образующей части периферийной поверхности шлифовального круга, примыкающей к середине шлифовальной поверхности образца. Коэффициент трения определяют как тангенс угла наклона касательной, проходящей через указанную точку к оси абсцисс системы координат с началом в центре шлифовального круга, образец охлаждают и повторяют операции плоского шлифования и определения коэффициента трения для каждого требуемого значения температуры.

Предварительное шлифование образца с использованием смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ шлифовальным кругом позволяет получить форму контактной поверхности образца, обеспечивающую прилегание к рабочей поверхности шлифовального круга, и сформировать присущую процессу шлифования шероховатость этих поверхностей. Нагрев образца и использование СОЖ моделируют процесс шлифования. Сохранение при эксперименте соответствия боковых сторон и направления относительного движения образца и шлифовального круга, а также состава и подачи СОЖ, установленных при предварительном шлифовании, обеспечивает наклон гребешков шероховатостей контактных поверхностей, их взаимопроникновение и относительное движение адекватно шлифованию. Фиксирование точки середины дуги образца на шлифовальном круге в момент начала скольжения образца позволяет определить момент равенства сил трения и скольжения, а принятая система координат с началом в центре шлифовального круга упрощает расчеты для определения угла наклона образца к горизонтали. Тангенс угла наклона образца в этот момент определяет отношение нормальной силы к силе трения, т.е. является коэффициентом трения скольжения при данной температуре. Изменение температуры нагрева образца позволяет учесть влияние различных режимов шлифования на коэффициент трения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема определения угла наклона образца.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 1 в форме параллелепипеда предварительно шлифуют с использованием смазочно-охлаждающей жидкости шлифовальным кругом 2 до образования дуги с радиусом, равным радиусу шлифовального круга. Затем образец нагревают до температуры, близкой к температуре плавления, и устанавливают шлифовальной дугообразной поверхностью на верхнюю часть неподвижного шлифовального круга с сохранением расположения боковых сторон образца и круга, состава и условия подачи СОЖ, установленных при предварительном шлифовании. Образец перемещают по периферийной поверхности шлифовального круга в направлении, противоположном направлению его перемещения при предварительном шлифовании. В момент начала перемещения образца на шлифовальном круге фиксируют точку, а затем замеряют расстояние от центра круга до проекции этой точки на вертикаль и горизонталь и рассчитывают тангенс угла наклона образца к горизонтали, который принимают за коэффициент трения при данной температуре. Образец охлаждают и для каждого следующего значения его температуры, фиксируемого с выбранной дискретностью, определяют соответствующее значение коэффициента трения.

Например, образец с размерами 0,05х0,02х0,02 м /соответственно длина, ширина, высота/, изготовленный из стали 45, шлифовали кругом марки, выбранной по ГОСТу 2424-83 на плоскошлифовальном станке модели ЛШ-220 с использованием 3%-ного содового раствора. Помечали середину дуги образца и соответственные боковые стороны образца и шлифовального круга. Образец нагревали в электропечи до 800^oС, устанавливали на шлифовальный круг и определяли угол наклона образца к горизонтали в момент начала скольжения образца. Тангенс этого угла принимали за коэффициент трения при данной температуре. Образец охлаждали на воздухе и через каждые 200^oС, которые замеряли при помощи протарированной термопары и милливольтметра, устанавливали на шлифовальный круг и определяли углы наклона образца к горизонтали в моменты начала скольжения образца, по которым рассчитывали значения коэффициента трения. Угол наклона образца и коэффициент трения соответственно равны: при температуре 800^oC - 11^o43" и 0,2, при температуре 600^oC 18^o10" и 0,33, при температуре 400^oC 21^o15" и 0,38, при температуре 200^oC - 25^o30" и 0,47, при температуре, близкой к 0^oC, 28^o30" и 0,54.

Применение предлагаемого способа определения коэффициента трения позволило увеличить точность определения коэффициента трения в 2,6 раза.