Установка для оценки трибологических свойств смазочных материалов на основе торсионного маятника

Внедрение: 2019 г.

В работе [1] описана схема испытаний с использованием торсионного (крутильного) маятника для определения фрикционных свойств смазок, применительно к стальным канатам. Дано описание установки для реализации выбранной схемы испытаний с применением модуля АЦП LTR22. Целью данной работы является обоснование, выбор и разработка способа и конструкции установки для оценки эффективности смазочных материалов к витым стальным канатам.

Разработанная авторами экспериментальная установка построена на основе схемы вертикального крутильного (торсионного) маятника (рисунок 1). Интегральным критерием эффективности работы смазочного материала выступает логарифмический декремент затухания колебаний диска 6, закрепленного при помощи зажимного патрона 5 на конце испытуемого троса 4 заданной длины L, выводимого из равновесного состояния на начальном этапе эксперимента закручиванием каната на угол α.

Рисунок 1. Схема установки для определения фрикционных свойств смазочных материалов стальных канатов: 1 – рама; 2 – поворотный стол; 3 – верхний зажимной патрон; 4 – испытуемый трос-канат; 5 – нижний зажимной патрон; 6 – диск; 7 – тормоз; 8 – шлицевая муфта; 9 – инкрементный датчик; 10 – система сбора данных.

Разработанная экспериментальная установка позволяет проводить испытания канатов для следующих диапазонов: диаметр каната (D) 1‑10 мм; длина каната (L) 200‑1400 мм; углы кручения (α) ± 3600°.

Положение угла поворота диска 6 отслеживается инкрементным оптическим энкодером Omron E6B2‑CWZ6C с разрешением 2000 прямоугольных импульсов на один оборот вала. Регистрацию потока данных фаз А и В энкодера осуществляли с использованием АЦП LTR22 с частотой сбор данных 50 кГц. Расчет знакопеременного угла поворота крутильного маятника реализуется с выполнением ряда функций программного обеспечения PowerGraph. Расчет разбит на два этапа: первый реализуется в реальном времени в процессе эксперимента (RT), а второй как постобработка – реализуемый по результатам вычисления первого этапа, после завершения процесса колебаний (Off-line).

В качестве примера показан график (рисунок 2) испытания несмазанного (сухого) стального каната диаметром 2,5 мм, длиной 1 м на установке при использовании груза весом 5 кг (патрон+диск). Канат закручивался поворотным столом на угол α – 360 градусов.

Рисунок 2. Экспериментальный график колебаний крутильного (торсионного) маятника на установке: 1 – сырой сигнал одной из фаз инкрементного датчика, снятый в режиме сбора данных "RT"; 2 – обработанная кривая колебаний, полученная на этапе постобработки "Off-line".

Согласно выводу авторов, рассмотренный в работе способ и разработанная установка для сравнительной оценки фрикционного взаимодействия между элементами свитого стального каната на основе торсионного маятника может быть также результативно использованы для решения различных задач, связанных с вопросами эксплуатации и производства витых изделий.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 18‑48‑180006).

Источник:
Тарасов В.В., Чуркин А.В., Калентьев Е.А. К разработке установки для оценки трибологических свойств смазочных материалов на основе торсионного маятника // Химическая физика и мезоскопия. – 2019. – Том 21, № 3. – С. 435‑442.

Разработчик: Тарасов В.В., Чуркин А.В., Калентьев Е.А. (Институт механики УдмФИЦ УрО РАН, г. Ижевск)