[go: up one dir, main page]

RU2833787C1 - Method for determining tribotechnical properties of flexible materials and device for its implementation - Google Patents

Method for determining tribotechnical properties of flexible materials and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2833787C1
RU2833787C1 RU2024117032A RU2024117032A RU2833787C1 RU 2833787 C1 RU2833787 C1 RU 2833787C1 RU 2024117032 A RU2024117032 A RU 2024117032A RU 2024117032 A RU2024117032 A RU 2024117032A RU 2833787 C1 RU2833787 C1 RU 2833787C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test sample
lower element
determining
friction
flexible materials
Prior art date
Application number
RU2024117032A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Владимирович Блинов
Виктор Борисович Кузнецов
Евгений Николаевич Калинин
Владимир Валентинович Тютиков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2833787C1 publication Critical patent/RU2833787C1/en

Links

Abstract

FIELD: measuring; testing.
SUBSTANCE: invention relates to testing of materials and to testing equipment, in particular to methods and devices for determining coefficient of friction of flexible materials. Method and device are disclosed. In the method, friction is created between two elements located one above the other, the lower element is brought into rotation by a valve motor, and the upper element is pressed against the lower element, the upper element is made with the possibility of its temperature control and with the possibility of fixing the test specimen cut from the flexible material, electric power consumed by the valve motor for rotation of the lower element without interfacing with the test sample is pre-determined, using the developed software, the test conditions are set and corrected, at given conditions, measuring the voltage and current consumed by the rectifier motor, the temperature in the contact zone of the friction pair, voltage from the strain gauge, and the friction coefficient of the test sample is calculated based on the results of said measurements using the developed program, as the difference in values of the electric power of the valve motor for rotation of the lower element interfaced with the test sample and without conjugation with the test sample. Device comprises a valve motor, on the shaft of which there is a lower element in the form of a disc equipped with a speed sensor, an upper element in the form of a positioner-fixture with a built-in adjustable heating element, equipped with an indenter with a strain gauge and a means of fastening the test specimen in the form of a tenon, unit for pressing the test sample to the lower element, configured to control the pressing force, a temperature sensor, a controller to which the valve motor, a heating element, a speed sensor are connected, temperature sensor, strain gauge, a developed low-level program is integrated into the controller, which generates control signals for setting and correcting test conditions, controller is connected to a personal computer in which the developed upper-level program is integrated.
EFFECT: high accuracy of measurements, shorter time for processing results, broader functional capabilities when determining the coefficient of friction of the surface of flexible materials taking into account physical factors of action on them.
8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытания материалов и к испытательной технике, в частности к способам и к устройствам определения коэффициента трения гибких материалов, например, тканей, натуральных и искусственных кож и т.п., и может быть использовано для оценки технологических и эксплуатационных свойств этих материалов.The invention relates to the field of testing materials and to testing equipment, in particular to methods and devices for determining the coefficient of friction of flexible materials, for example, fabrics, natural and artificial leather, etc., and can be used to evaluate the technological and operational properties of these materials.

Известен способ определения коэффициента трения (Патент RU 2785527 «Способ определения коэффициента трения трущихся пар и устройство для его осуществления», МПК G01N 19/02, G01N 3/56, 2022 г.), включающий закрепление неподвижного образца в держателе, на неподвижный образец в ненагруженном состоянии помещают рабочее тело - волчок Томсона, рабочее тело приводят во вращение с угловой скоростью , где Jx, Jz - моменты инерции относительно основных осей симметрии, Р - вес тела, r и h - радиус кривизны и расстояние от центра масс до точки опоры, необходимой для прецессии волчка и его отклонения от вертикального положения, затем измеряют усилие, с которым ножка волчка давит на измеритель при его отклонении от вертикального положения, обрабатывают полученные сигналы, по формуле для гироскопического момента волчка определяют силу трения , где -гироскопический момент, - сила трения, -радиус вектор (расстояние) до центра тяжести волчка, затем определяют , коэффициент трения где N - нормальная реакция опоры, ƒтр - коэффициент трения.A method for determining the friction coefficient is known (Patent RU 2785527 "Method for determining the friction coefficient of rubbing pairs and a device for implementing it", IPC G01N 19/02, G01N 3/56, 2022), which includes fixing a stationary sample in a holder, a working body - a Thomson top - is placed on the stationary sample in an unloaded state, the working body is set in rotation with an angular velocity , where Jx, Jz are the moments of inertia relative to the main axes of symmetry, P is the weight of the body, r and h are the radius of curvature and the distance from the center of mass to the support point necessary for the precession of the top and its deviation from the vertical position, then measure the force with which the top's leg presses on the meter when it deviates from the vertical position, process the received signals, and determine the friction force using the formula for the gyroscopic moment of the top , Where - gyroscopic moment, - friction force, - the radius vector (distance) to the center of gravity of the top, then determine , coefficient of friction where N is the normal reaction of the support, ƒtr is the coefficient of friction.

Недостатком указанного способа является ограниченные функциональные возможности, отсутствие возможности определения коэффициента трения материалов при изменении нагрузки на испытуемый образец.The disadvantage of this method is its limited functionality and the lack of ability to determine the coefficient of friction of materials when the load on the test sample changes.

Известен способ определения коэффициента трения трибологической пары по потребляемой электрической мощности электропривода (Патент RU 2792609, МПК G01N 19/02, 2023 г.) принятый за прототип, заключающийся в создании трения между двумя расположенными друг над другом элементами, нижний элемент приводят во вращение двигателем, а верхний элемент подвергают прижатию к нижнему элементу, создают электромагнитный момент вращения нижнего элемента трибологической пары с помощью асинхронного трехфазного двигателя через многоступенчатый редуктор, который компенсируется возникающей силой трения при осуществлении прижатия верхнего элемента к нижнему элементу путем переменного груза через систему рычагов, при этом коэффициент трения скольжения трибологической пары определяется по формуле:A method for determining the friction coefficient of a tribological pair based on the consumed electric power of an electric drive is known (Patent RU 2792609, IPC G01N 19/02, 2023), adopted as a prototype, which consists in creating friction between two elements located one above the other, the lower element is driven into rotation by a motor, and the upper element is pressed against the lower element, an electromagnetic torque of rotation of the lower element of the tribological pair is created using an asynchronous three-phase motor through a multi-stage gearbox, which is compensated by the friction force arising when pressing the upper element against the lower element by means of a variable load through a system of levers, while the coefficient of sliding friction of the tribological pair is determined by the formula:

» »

где I - ток, потребляемый из сети;where I is the current consumed from the network;

U - напряжение в сети;U - network voltage;

cosϕ - коэффициент мощности;cosϕ - power factor;

η - КПД привода;η - drive efficiency;

n - количество оборотов в минуту;n - number of revolutions per minute;

rк - радиус тела вращения;rк - radius of the body of revolution;

R - сила прижатия фрикционной накладки к телу вращения.R is the force exerted by the friction lining on the rotating body.

Недостатком прототипа является невозможность измерения триботехнических характеристик материала при воздействии внешних физических факторов (влажность и температура, изменение скорости вращения нижнего элемента), оказывающих существенное влияние на величину коэффициента трения поверхности материала; длительность обработки результатов, обусловленных выполнением дополнительных инженерных расчетов, а также сложность конструкции системы прижима элементов трибологической пары, что может отрицательно сказаться на точности определения коэффициента трения.The disadvantage of the prototype is the impossibility of measuring the tribological characteristics of the material under the influence of external physical factors (humidity and temperature, change in the rotation speed of the lower element), which have a significant impact on the value of the friction coefficient of the material surface; the duration of processing the results, due to the implementation of additional engineering calculations, as well as the complexity of the design of the clamping system of the elements of the tribological pair, which can negatively affect the accuracy of determining the friction coefficient.

Техническим результатом изобретения является повышение точности проводимых измерений, сокращения времени на обработку результатов, расширение функциональных возможностей при определении коэффициента трения поверхности гибких материалов с учетом физических факторов воздействия на них.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurements taken, reduce the time for processing results, and expand the functional capabilities when determining the coefficient of friction of the surface of flexible materials, taking into account the physical factors affecting them.

Технический результат достигается тем, что в способе определения триботехнических свойств гибких материалов заключающийся в создании трения между двумя расположенными друг над другом элементами, нижний элемент приводят во вращение двигателем, а верхний элемент подвергают прижатию к нижнему элементу, электромагнитный момент вращения нижнего элемента трибологической пары создают с помощью вентильного двигателя, верхний элемент выполняют с возможностью регулирования его температуры и с возможностью крепления испытуемого образца вырезанного из гибкого материала, предварительно определяют потребляемую вентильным двигателем электрическую мощность на вращение нижнего элемента без сопряжения с испытуемым образцом, с помощью разработанного программного обеспечения задают и корректируют условия испытаний, при заданных условиях измеряют напряжение и силу тока потребляемого вентильным двигателем, температуру в зоне контакта пары трения, напряжение с тензометрического датчика, а коэффициент трения испытуемого образца рассчитывают по результатам указанных измерений, с помощью разработанной программы, как разность значений потребленной электрической мощности вентильного двигателя на вращение нижнего элемента сопряженного с испытуемым образцом и без сопряжения с испытуемым образцом. Испытания проводят для заданных: скорости вращения нижнего элемента, усилии прижатия исследуемого образца, температуре в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ. Испытания проводят при изменении температуры в зоне контакта пары трения для заданных: усилии прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, концентрации раствора ПАВ. Испытания проводят при изменении концентрации раствора ПАВ для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, температуры в зоне контакта пары трения. Испытания проводят при изменении скорости вращения нижнего элемента для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, температуры в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ.The technical result is achieved in that in the method for determining the tribological properties of flexible materials, which consists in creating friction between two elements located one above the other, the lower element is rotated by a motor, and the upper element is pressed against the lower element, the electromagnetic torque of rotation of the lower element of the tribological pair is created using a valve motor, the upper element is made with the possibility of regulating its temperature and with the possibility of fastening a test sample cut from a flexible material, the electric power consumed by the valve motor for rotating the lower element without coupling with the test sample is preliminarily determined, test conditions are set and adjusted using the developed software, the voltage and current consumed by the valve motor, the temperature in the contact zone of the friction pair, the voltage from the strain gauge are measured under the specified conditions, and the friction coefficient of the test sample is calculated based on the results of the said measurements, using the developed program, as the difference in the values of the consumed electric power of the valve motor for rotating the lower element coupled with the test sample and without coupling with the test sample. The tests are carried out for the given values: rotation speed of the lower element, pressing force of the test specimen, temperature in the contact zone of the friction pair, concentration of the surfactant solution. The tests are carried out with a change in the temperature in the contact zone of the friction pair for the given values: pressing force of the test specimen, rotation speed of the lower element, concentration of the surfactant solution. The tests are carried out with a change in the concentration of the surfactant solution for the given values: pressing force of the test specimen, rotation speed of the lower element, temperature in the contact zone of the friction pair. The tests are carried out with a change in the rotation speed of the lower element for the given values: pressing force of the test specimen, temperature in the contact zone of the friction pair, concentration of the surfactant solution.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов, содержит вентильный двигатель, на валу которого установлен нижний элемент в виде диска, снабженный датчиком числа оборотов, верхний элемент в виде позиционера-фиксатора с встроенным регулируемым нагревательным элементом, снабженный индентором с тензодатчиком и средством крепления испытуемого образца в виде шипа, узел прижатия испытуемого образца к нижнему элементу, выполненный с возможностью регулирования усилия прижатия, датчик температуры, контроллер к которому подключены вентильный двигатель, нагревательный элемент, датчик числа оборотов, датчик температуры, тензодатчик, в контроллер интегрирована разработанная программа нижнего уровня, формирующая управляющие сигналы, задающие и корректирующие условия испытаний, контроллер подключен к персональному компьютеру, в который интегрирована разработанной программой верхнего уровня. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов дополнительно содержит дозатор раствора ПАВ, закрепленный на позиционере-фиксаторе, подключенный к контроллеру. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов содержит набор сменных дисков из металлов, сплавов и полимеров.The technical result is achieved in that the device for determining the tribological properties of flexible materials comprises a valve motor, on the shaft of which a lower element in the form of a disk is installed, equipped with a speed sensor, an upper element in the form of a positioner-fixator with a built-in adjustable heating element, equipped with an indenter with a strain gauge and a means for fastening the test sample in the form of a spike, a unit for pressing the test sample to the lower element, made with the possibility of adjusting the pressing force, a temperature sensor, a controller to which the valve motor, heating element, speed sensor, temperature sensor, strain gauge are connected, a developed lower-level program is integrated into the controller, generating control signals that set and correct test conditions, the controller is connected to a personal computer, into which the developed upper-level program is integrated. The device for determining the tribological properties of flexible materials additionally comprises a surfactant solution dispenser, fixed on the positioner-fixator, connected to the controller. The device for determining the tribological properties of flexible materials contains a set of replaceable disks made of metals, alloys and polymers.

Сущность изобретения поясняет чертеж, на котором приведена схема заявляемого устройства для определения триботехнических свойств гибких материалов.The essence of the invention is explained by the drawing, which shows a diagram of the claimed device for determining the tribotechnical properties of flexible materials.

Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов, содержит вентильный двигатель 1, на валу которого установлен нижний элемент в виде диска 2, снабженный датчиком числа оборотов 3. Применение вентильного двигателя 1 для управления скоростью вращения нижнего элемента (диска 2) позволяет более точно и в более широком диапазоне проводить определение коэффициента трения по потребляемой мощности, так как вентильный двигатель имеет более широкий диапазон изменения частоты вращения, более высокою перегрузочную способность по моменту и высокий КПД по сравнению с асинхронным двигателем, используемым в прототипе. Нижний элемент в виде диска 2 может быть выполнен сменным, а устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов содержит набор дисков 2 из металлов, сплавов и полимеров. Верхний элемент в виде позиционера-фиксатора 4 с встроенным регулируемым нагревательным элементом 5, снабжен индентором с тензодатчиком 6 и средством крепления испытуемого образца в виде шипа 7. Расположение тензометрического датчика 6 в зоне контакта пары трения позволяет точно задавать необходимое усилие прижатия исследуемого образца. Позиционер-фиксатор 4 установлен на оси 8 с возможностью поворота, вращательное движение позиционера-фиксатора 4 ограничивает упор 9. Узел прижатия испытуемого образца к диску 2, выполнен с возможностью регулирования усилия прижатия. Узел прижатия закреплен на кронштейне 10, содержит указатель со шкалой 11 и пружину 12 с регулировочным винтом 13. Датчик температуры 14 обеспечивает измерение температуры в зоне прижатия испытуемого образца 15 к диску 2, т.е. в зоне контакта пары трения. Вентильный двигатель 1, нагревательный элемент 5, датчик числа оборотов 3, датчик температуры 14, тензодатчик 6 подключены у контроллеру 16. В контроллер 16 интегрирована разработанная программа нижнего уровня, формирующая управляющие сигналы задающие и корректирующие условия испытаний. Контроллер 16 подключен к персональному компьютеру 17, в который интегрирована разработанной программой верхнего уровня. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов может дополнительно содержать дозатор 18 раствора ПАВ, закрепленный на позиционере-фиксаторе 4, подключенный к контроллеру 16.The device for determining the tribological properties of flexible materials comprises a valve motor 1, on the shaft of which a lower element in the form of a disk 2 is installed, equipped with a speed sensor 3. The use of the valve motor 1 for controlling the rotation speed of the lower element (disk 2) allows for more accurate and wider range determination of the friction coefficient by the consumed power, since the valve motor has a wider range of rotation frequency variation, a higher overload capacity for torque and a high efficiency compared to the asynchronous motor used in the prototype. The lower element in the form of disk 2 can be made replaceable, and the device for determining the tribological properties of flexible materials comprises a set of disks 2 made of metals, alloys and polymers. The upper element in the form of a positioner-fixator 4 with a built-in adjustable heating element 5, is provided with an indenter with a strain gauge 6 and a means for fastening the test specimen in the form of a spike 7. The arrangement of the strain gauge 6 in the contact zone of the friction pair allows for the required pressing force of the test specimen to be accurately set. The positioner-fixator 4 is mounted on an axis 8 with the possibility of rotation, the rotational movement of the positioner-fixator 4 is limited by a stop 9. The unit for pressing the test specimen to the disk 2 is designed with the possibility of adjusting the pressing force. The pressing unit is fixed on a bracket 10, contains an indicator with a scale 11 and a spring 12 with an adjusting screw 13. The temperature sensor 14 ensures the measurement of the temperature in the zone of pressing the test specimen 15 to the disk 2, i.e. in the contact zone of the friction pair. The valve motor 1, the heating element 5, the speed sensor 3, the temperature sensor 14, the strain gauge 6 are connected to the controller 16. The controller 16 has an integrated developed lower-level program that generates control signals that set and correct test conditions. The controller 16 is connected to the personal computer 17, into which the developed upper-level program is integrated. The device for determining the tribological properties of flexible materials may additionally contain a dispenser 18 of a surfactant solution, fixed on the positioner-fixator 4, connected to the controller 16.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Предварительно проводят испытания без испытуемого образца 15 для определения потребляемой вентильным двигателем электрической мощности на вращение нижнего элемента без сопряжения с испытуемым образцом. С помощью регулировочного винта 13 и пружины 12 устанавливается по шкале 11 требуемое значение нагрузки в трибологической паре. Управляющая программа верхнего уровня на персональном компьютере 17 взаимодействует с ней в реальном времени с программой нижнего уровня, записанной в программируемый логический контроллер 16 формируют управляющий сигнал для вращения диска 2 с заданным начальным числом оборотов. Во время вращения диска 2 с помощью программно-аппаратных средств программируемого логического контроллера 16 определяют величины напряжения питания и силы тока, потребляемого вентильным двигателем 1, и по измеренным данным датчика числа оборотов 3, датчика температуры 14 и тензодатчика 6, определяют температуру в зоне контакта пары трения, а также напряжение с тензометрического датчика 6, которое эквивалентно силе прижатия текстильного материала к диску 2. По величинам всех измеренных параметров в режиме реального времени управляющая программа верхнего уровня персонального компьютера 17 на основании полученных данных рассчитывает среднее значение затраченной электрической мощности только на вращение диска 2 без образца текстильного материала. Полученные данные сохраняются на жестком диске компьютера 17. На позиционере-фиксаторе 4 крепят испытуемый образец 15. Испытуемый образец 15 используют предпочтительно прямоугольной формы, одну его сторону нанизывают на шип 7, вторую оборачивают вокруг позиционера-фиксатора 4 с индентором с тензодатчиком 6. Прижимают испытуемый образец 15 к диску 2, с помощью регулировочного винта 13 и пружины 12 устанавливается по шкале 11 требуемое значение нагрузки, которое измеряется с помощью тензометрического датчика 6, тем самым повышая точность воспроизведения нагрузки. Проводят испытания с испытуемым образцом 15 при том же начальном значении числа оборотов, как и предварительно без испытуемого образца. Во время вращения диска 2 с помощью программно-аппаратных средств программируемого логического контроллера 16 определяют величины напряжения питания и силы тока, потребляемого вентильным двигателем 1, и по измеренным данным датчика числа оборотов 3, датчика температуры 14 и тензодатчика 6, определяют температуру в зоне контакта пары трения, а также напряжение с тензометрического датчика 6, которое эквивалентно силе прижатия текстильного материала к диску 2. По величинам всех измеренных параметров в режиме реального времени управляющая программа верхнего уровня персонального компьютера 17 на основании полученных данных рассчитывает среднее значение затраченной электрической мощности вентильного двигателя на вращение нижнего элемента (диска 2) сопряженного с испытуемым образцом 15. После выполнения измерений, с использование персонального компьютера 17 и программы верхнего уровня, рассчитывается разность между затраченной электрической мощностью в опыте с испытуемым образцом и без него. Полученная разность определяет условное значение силы трения, которая прямо пропорциональна коэффициенту трения. Раствор ПАВ подают в зону контакта пары трения дозатором 18 по управляющему сигналу контроллера 16. Существует возможность варьирования скорости вращения диска, температуры в зоне контакта пары трения и влажности испытуемого образца текстильного материала. Испытания можно проводить для заданных: скорости вращения нижнего элемента, усилии прижатия исследуемого образца, температуре в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ. Испытания можно проводить при изменении температуры в зоне контакта пары трения для заданных: усилии прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, концентрации раствора ПАВ, температуру изменяют по управляющему сигналу контроллера 16 нагревательному элементу 5, контролируют датчиком температуры 15. Испытания проводят при изменении концентрации раствора ПАВ для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, температуры в зоне контакта пары трения. Испытания проводят при изменении скорости вращения нижнего элемента для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, температуры в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ. Таким образом, заявляемые способ и устройство обеспечивают расширение функциональных возможностей устройства, позволяющего определять коэффициенты трения поверхности гибких материалов, при различных скоростях, температурах и влажности испытуемых образцов в трибологической паре с нижним вращающимся элементом из различных материалов, а также повышение точности и сокращения времени для расчета коэффициента трения.Preliminary tests are carried out without the test sample 15 to determine the electric power consumed by the valve motor for the rotation of the lower element without coupling with the test sample. Using the adjusting screw 13 and the spring 12, the required load value in the tribological pair is set on the scale 11. The upper-level control program on the personal computer 17 interacts with it in real time with the lower-level program recorded in the programmable logic controller 16 to form a control signal for the rotation of the disk 2 with a given initial number of revolutions. During the rotation of disk 2, the values of the supply voltage and the current consumed by the valve motor 1 are determined using the software and hardware of the programmable logic controller 16, and according to the measured data of the speed sensor 3, the temperature sensor 14 and the strain gauge 6, the temperature in the contact zone of the friction pair is determined, as well as the voltage from the strain gauge 6, which is equivalent to the force of pressing the textile material to disk 2. Based on the values of all the measured parameters in real time, the upper-level control program of the personal computer 17, on the basis of the data received, calculates the average value of the electrical power consumed only for the rotation of disk 2 without a sample of the textile material. The obtained data are saved on the hard disk of the computer 17. The test sample 15 is fixed on the positioner-fixator 4. The test sample 15 is preferably of a rectangular shape, one side of it is strung on the pin 7, the other is wrapped around the positioner-fixator 4 with an indenter with a strain gauge 6. The test sample 15 is pressed against the disk 2, the required load value is set on the scale 11 using the adjusting screw 13 and the spring 12, which is measured using the strain gauge 6, thereby increasing the accuracy of load reproduction. Tests are carried out with the test sample 15 at the same initial value of the number of revolutions as previously without the test sample. During rotation of disk 2, the values of supply voltage and current consumed by valve motor 1 are determined using software and hardware of programmable logic controller 16, and according to measured data of speed sensor 3, temperature sensor 14 and strain gauge 6, the temperature in the contact zone of the friction pair is determined, as well as the voltage from strain gauge 6, which is equivalent to the force of pressing the textile material to disk 2. Based on the values of all measured parameters in real time, the upper-level control program of personal computer 17, on the basis of the data obtained, calculates the average value of the electrical power expended by the valve motor for rotation of the lower element (disk 2) coupled with test sample 15. After performing measurements, using personal computer 17 and the upper-level program, the difference between the electrical power expended in the experiment with and without the test sample is calculated. The resulting difference determines the conditional value of the friction force, which is directly proportional to the friction coefficient. The surfactant solution is fed into the contact zone of the friction pair by the dispenser 18 in accordance with the control signal of the controller 16. It is possible to vary the rotation speed of the disk, the temperature in the contact zone of the friction pair and the humidity of the textile material sample being tested. The tests can be carried out for the specified: rotation speed of the lower element, the pressing force of the sample being tested, the temperature in the contact zone of the friction pair, the concentration of the surfactant solution. The tests can be carried out by changing the temperature in the contact zone of the friction pair for the specified: pressing force of the sample being tested, rotation speed of the lower element, the concentration of the surfactant solution, the temperature is changed in accordance with the control signal of the controller 16 to the heating element 5, and is monitored by the temperature sensor 15. The tests are carried out by changing the concentration of the surfactant solution for the specified: pressing force of the sample being tested, rotation speed of the lower element, and the temperature in the contact zone of the friction pair. The tests are carried out by changing the rotation speed of the lower element for the specified: pressing force of the sample being tested, the temperature in the contact zone of the friction pair, and the concentration of the surfactant solution. Thus, the claimed method and device provide for an expansion of the functional capabilities of the device, allowing for determining the coefficients of friction of the surface of flexible materials, at various speeds, temperatures and humidity of the test samples in a tribological pair with a lower rotating element made of various materials, as well as an increase in accuracy and a reduction in the time for calculating the coefficient of friction.

Claims (8)

1. Способ определения триботехнических свойств гибких материалов, заключающийся в создании трения между двумя расположенными друг над другом элементами, нижний элемент приводят во вращение двигателем, а верхний элемент подвергают прижатию к нижнему элементу, отличающийся тем, что электромагнитный момент вращения нижнего элемента трибологической пары создают с помощью вентильного двигателя, верхний элемент выполняют с возможностью регулирования его температуры и с возможностью крепления испытуемого образца, вырезанного из гибкого материала, предварительно определяют потребляемую вентильным двигателем электрическую мощность на вращение нижнего элемента без сопряжения с испытуемым образцом, с помощью разработанного программного обеспечения задают и корректируют условия испытаний, при заданных условиях измеряют напряжение и силу тока потребляемого вентильным двигателем, температуру в зоне контакта пары трения, напряжение с тензометрического датчика, а коэффициент трения испытуемого образца рассчитывают по результатам указанных измерений с помощью разработанной программы, как разность значений потребленной электрической мощности вентильного двигателя на вращение нижнего элемента, сопряженного с испытуемым образцом и без сопряжения с испытуемым образцом.1. A method for determining the tribological properties of flexible materials, which consists in creating friction between two elements located one above the other, the lower element is rotated by a motor, and the upper element is pressed against the lower element, characterized in that the electromagnetic torque of rotation of the lower element of the tribological pair is created using a valve motor, the upper element is designed with the possibility of regulating its temperature and with the possibility of fastening a test sample cut from a flexible material, the electric power consumed by the valve motor for rotating the lower element without coupling with the test sample is preliminarily determined, the test conditions are set and adjusted using the developed software, the voltage and current consumed by the valve motor, the temperature in the contact zone of the friction pair, the voltage from the strain gauge are measured under the specified conditions, and the friction coefficient of the test sample is calculated based on the results of the specified measurements using the developed program as the difference in the values of the electric power consumed by the valve motor for rotating the lower element coupled with the test sample and without coupling with the test sample. 2. Способ определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 1, отличающийся тем, что испытания проводят для заданных: скорости вращения нижнего элемента, усилия прижатия исследуемого образца, температуры в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ.2. A method for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 1, characterized in that the tests are carried out for the specified: rotation speed of the lower element, pressing force of the test sample, temperature in the contact zone of the friction pair, concentration of the surfactant solution. 3. Способ определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 1, отличающийся тем, что испытания проводят при изменении температуры в зоне контакта пары трения для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, концентрации раствора ПАВ.3. A method for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 1, characterized in that the tests are carried out with a change in temperature in the contact zone of the friction pair for the given: pressing force of the test sample, rotation speed of the lower element, concentration of the surfactant solution. 4. Способ определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 1, отличающийся тем, что испытания проводят при изменении концентрации раствора ПАВ для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, скорости вращения нижнего элемента, температуры в зоне контакта пары трения.4. A method for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 1, characterized in that the tests are carried out by changing the concentration of the surfactant solution for the given: pressing force of the test sample, rotation speed of the lower element, temperature in the contact zone of the friction pair. 5. Способ определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 1, отличающийся тем, что испытания проводят при изменении скорости вращения нижнего элемента для заданных: усилия прижатия исследуемого образца, температуры в зоне контакта пары трения, концентрации раствора ПАВ.5. A method for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 1, characterized in that the tests are carried out by changing the rotation speed of the lower element for the given: pressing force of the test sample, temperature in the contact zone of the friction pair, concentration of the surfactant solution. 6. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов, отличающееся тем, что содержит вентильный двигатель, на валу которого установлен нижний элемент в виде диска, снабженный датчиком числа оборотов, верхний элемент в виде позиционера-фиксатора с встроенным регулируемым нагревательным элементом, снабженный индентором с тензодатчиком и средством крепления испытуемого образца в виде шипа, узел прижатия испытуемого образца к нижнему элементу, выполненный с возможностью регулирования усилия прижатия, датчик температуры, контроллер, к которому подключены вентильный двигатель, нагревательный элемент, датчик числа оборотов, датчик температуры, тензодатчик, в контроллер интегрирована разработанная программа нижнего уровня, формирующая управляющие сигналы задающие и корректирующие условия испытаний, контроллер подключен к персональному компьютеру, в который интегрирована разработанной программой верхнего уровня.6. A device for determining the tribological properties of flexible materials, characterized in that it comprises a valve motor, on the shaft of which a lower element in the form of a disk is installed, equipped with a speed sensor, an upper element in the form of a positioner-lock with a built-in adjustable heating element, equipped with an indenter with a strain gauge and a means for fastening the test sample in the form of a spike, a unit for pressing the test sample to the lower element, made with the possibility of adjusting the pressing force, a temperature sensor, a controller to which the valve motor, heating element, speed sensor, temperature sensor, and strain gauge are connected, a developed lower-level program is integrated into the controller, generating control signals setting and correcting test conditions, the controller is connected to a personal computer, into which a developed upper-level program is integrated. 7. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 6, отличающееся тем, что дополнительно содержит дозатор раствора ПАВ, закрепленный на позиционере-фиксаторе, подключенный к контроллеру.7. A device for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 6, characterized in that it additionally contains a dispenser for a surfactant solution, secured to a positioner-fixator, connected to a controller. 8. Устройство для определения триботехнических свойств гибких материалов по п. 6, отличающееся тем, что содержит набор сменных дисков из металлов, сплавов и полимеров.8. A device for determining the tribological properties of flexible materials according to paragraph 6, characterized in that it contains a set of replaceable disks made of metals, alloys and polymers.
RU2024117032A 2024-06-19 Method for determining tribotechnical properties of flexible materials and device for its implementation RU2833787C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2833787C1 true RU2833787C1 (en) 2025-01-28

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2328719C2 (en) * 2006-07-07 2008-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Machine for testing friction and wearing out of materials
CN101957296B (en) * 2010-04-30 2012-05-23 中国人民解放军装甲兵工程学院 Remanufactured part surface coating accelerated wear life testing machine and detection method thereof
RU2792609C1 (en) * 2022-04-27 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining the coefficient of friction of a tribological pair by the consumer electric power of the electric drive

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2328719C2 (en) * 2006-07-07 2008-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Machine for testing friction and wearing out of materials
CN101957296B (en) * 2010-04-30 2012-05-23 中国人民解放军装甲兵工程学院 Remanufactured part surface coating accelerated wear life testing machine and detection method thereof
RU2792609C1 (en) * 2022-04-27 2023-03-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for determining the coefficient of friction of a tribological pair by the consumer electric power of the electric drive
RU2818654C1 (en) * 2023-12-28 2024-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Friction and wear testing machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Anna et al. An interlaboratory comparison of measurements from filament-stretching rheometers using common test fluids
EP2817608B1 (en) Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements
EP0454737B1 (en) Apparatus for the performance of rheological measurements on materials
RU2428676C2 (en) Orthogonal rheometre
KR950000742B1 (en) Flow and viscoelasticity measuring device and method
CN109154547B (en) Method for evaluating wear resistance of rubber
KR101686207B1 (en) Apparatus for measuring friction of vibrating structures
US4445365A (en) Tapered bearing simulator-viscometer
JP2015155906A (en) Method and rheometer for determining measurement data of a sample
US3488992A (en) Curometer
CN113324903A (en) Torsional type soil tangential adhesion stress testing device and method
RU2833787C1 (en) Method for determining tribotechnical properties of flexible materials and device for its implementation
JP6771353B2 (en) How to operate an electric motor
RU137120U1 (en) INSTALLATION FOR TESTING SAMPLES FROM MATERIAL WITH EFFECT OF MEMORY OF FORM UNDER COMPLEX THERMAL POWER LOADING
RU2476854C2 (en) Test setup of specimen from material with shape memory, at complex stress condition
US2574715A (en) Mobilometer
RU2210753C1 (en) Facility to establish relaxation properties of leather and similar flexible materials
RU2785527C1 (en) Method for determining friction coefficient of rudding pairs and device for its implementation
CN109632068B (en) Load cell detection device and method
Rymuza et al. Testing miniature, in particular polymer-polymer, journal bearings
RU2229112C1 (en) Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization
Macek et al. Energy-saving mechatronic system for fatigue tests of materials under variable-amplitude proportional bending and torsion
US2735295A (en) piety
RU226914U1 (en) Stand for testing cone-shaped samples for wear
JP3871619B2 (en) Method for determining dynamic transmission characteristics of drive transmission system and recording medium