ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальные методы исследования распределения сил трения по контактной поверхности из "Трение и смазки при обработке металлов давлением Справочник " Определение сил трения по всей контактной поверхности представляет собой трудную экспериментальную задачу. В настоящее время применяют пять методов исследования распределения сил трения, причем один из них косвенный, в большей степени теоретический, чем экспериментальный. [c.44] Опубликован Г. М. Брауном в 1945 г. [40] и получил развитие в работах А. А. Королева [41, 42]. [c.44] Сущность и теория метода. С помощью точечных месдоз или другими методами исследуют распределение нормального давления по контактной поверхности. Далее используют дифференциальное уравнение равновесия сил в очаге деформации, из которого при известной эпюре давлений можно вычислить величину сил трения в любой точке поверхности. [c.44] Производную йрх1с1х определяют непосредственно из эпюры давлений путем графического дифференцирования кривой рх = (р (х). [c.45] Знак минус в правой части формулы (131) показывает, что сила трения противонаправлена движению по оси х. [c.45] Знак плюс относится к зоне отставания, минус к зоне опережения. Производная с1Нх1с1х может быть принята равной 2х/Н. [c.45] Оценка метода. Достоверность получаемых результатов зависит от точности базовых уравнений (131), (133), а также от точности экспериментально определяемых величин дрх дх и При выводе уравнений (131), (133) принимают ряд допущений. Например, предполагают, что продольные напряжения равномерно распределены по высоте тела упрощенно выбирают положение главных осей напряжений. Поэтому метод является очень приближенным. [c.45] Сущность и теория метода. В деформирующий инструмент монтируют три штифтовые точечные месдозы одну по нормали к поверхности, две другие наклонно (рис. 32). Термин точечная месдоза означает, что диаметр штифта, выходящего на контактную поверхность, достаточно мал. Идея заключается в том, что по величине сил, измеренных наклонными месдозами М1 и М в какой-либо точке поверхности, можно найти величину равнодействующей всех элементарных сил в данной точке (в продольно-вертикальной плоскости). Далее, зная нормальное давление р, фиксируемое месдозой М3, можно определить тангенциальную силу, т. е. силу трения в этой точке. [c.45] В данной методике силу трения измеряют только в плоскости установки наклонных месдоз. При прокатке это продольное направление. В работе [36], кроме месдоз, установленных в плоскости поперечного сечения валка, применяли еще одну наклонную месдозу, установленную в плоскости диаметрального сечения (с наклоном к образующей валка). Это позволило исследовать не только продольные, но и поперечные составляющие сил трения. [c.46] Конструкция силоизмерителя. На рис. 33 показано устройство точечной месдозы конструкции А. П. Чекмарева, П. Л. Клименко и Л. Е. Каптурова [34]. Силоизмерительным элементом месдозы является стакан, на внешней поверхности которого наклеен круговой проволочный датчик. Месдоза такой конструкции достаточно проста и хорошо зарекомендовала себя во многих исследованиях. [c.46] Точность показаний зависит от жесткости месдозы, которая должна быть близка к жесткости валка (инструмента) в том месте, где штифт выходит на поверхность. [c.46] Поскольку торец штифта является площадкой определенных размеров и формы, а не точкой, записываемые с помощью месдоз кривые нельзя полностью отождествлять с истинными кривыми напряжений. Отклонения от действительной картины распределения напряжений особенно значительны вблизи границ очага деформации, т. е. на участках, где нагрузка действует только на часть поверхности штифта. Также значительные искажения возникают на участках резкого изменения величины контактных напряжений. В связи с этим предложены методы корректировки осциллограмм контактных напряжений, записанных с помощью штифтовых месдоз [48, 50, 51]. Чтобы уменьшить искажения, обусловленные размерами и формой торцовой площадки штифта, отношение длины контактной поверхности к длине площади штифта должно быть как можно больше. Имеется указание [18], что это отношение должно быть не менее десяти. [c.47] Штифты точечных месдоз испытывают не только продольное, но и боковое давление, особенно штифты наклонных месдоз. В связи с этим на боковой поверхности штифтов возникают дополнительные силы трения, которые влияют на показания месдоз. Силы трения в каналах надо учитывать при расчете величины силы трения на контактной поверхности в очаге деформации. С этой целью предложены специальные формулы [36, 43, 49, 52, 53]. Хотя боковые силы трения могут быть учтены теоретически, все же здесь встречаются затруднения. В частности, надо знать величину коэффициента трения в каналах. Трудно учесть боковые силы трения при изменении знака нагружения (нагрузка разгрузка). Поэтому практически целесообразно применять все меры для уменьшения сил трения в каналах. [c.47] Оценка метода. Экспериментальные осциллограммы должны подвергаться корректировке с учетом фактических размеров плошддки штифта и сил трения в канале. [c.47] Достоинством метода является возможность взаимоповерочных расчетов сил трения по формулам (134), (135) и (136), а также контроля показаний месдоз по формуле (137). [c.47] Идея метода высказана К- В. Мак Грегором и Р. Б. Палмом в 1948 г. [54], однако в этой работе практического осуществления не получила. Позже метод нашел широкое применение в работах [55—59] и др. [c.47] Рассматриваемый метод исследования сил трения может дать достаточно достоверные результаты только при условии применения штифтов, обладающих очень высокой боковой жесткостью при достаточной чувствительности. Смещение рабочего конца штифта под воздействием максимальной силы трения должно быть такого же порядка, как предварительное смещение поверхностей при переходе от статического трения к кинетическому. [c.48] Конструкция силоизмеритвля. Прибор выполняют в двух вариантах. По одному из них датчики наклеивают непосредственно на штифт, средняя часть которого имеет вид стакана (рис. 36). По другому варианту качающийся штифт опирается на четыре боковые и одну осевую месдозы. Измерительные устройства, выполненные по первому варианту, получили более широкое применение. [c.48] Оценка метода. Основное достоинство метода заключается в том, что в одной и той же точке поверхности одновременно измеряются составляющие силы трения в двух направлениях и сила нормального давления. Измерительное устройство требует тщательной конструктивной проработки, применения штифтов особо высокой жесткости при достаточной чувствительности. Во избежание затекания металла в кольцевой зазор между штифтом и инструментом величина зазора должна быть как можно меньше. Экспериментальные осциллограммы нуждаются в дополнительной корректировке. [c.49] Вернуться к основной статье