PL219229B1 - Urządzenie do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich, zwłaszcza do pomiaru współczynnika tarcia posadzek przemysłowych.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 91 544 urządzenie pomiarowe do pomiaru współczynnika tarcia materiałów wysokociernych wyposażone w osadzone w hydrostatycznych łożyskach bezwładnościowe koło z przytwierdzoną w samocentrującym uchwycie przeciwpróbką, do której w czasie pomiaru dociskana jest próbka badanego materiału umieszczona w obudowie korpusu, przy czym równoczesne wyłączenie układu napędowego bezwładnościowego koła oraz dociśnięcie próbki do przeciwpróbki realizowane jest przez zsynchronizowane elektromagnesy sprzęgła i zwalniacza zespołu pomiarowo-sterującego.

Znane jest również z polskiego opisu zgłoszeniowego nr 388 640 urządzenie pomiarowe do pomiaru współczynnika tarcia między tarczami, które jest wyposażone w dźwignię dwuramienną, której oś obrotu jest umieszczona na siłomierzu spoczywającym na płycie, stanowiącej korpus urządzenia. Na dźwigni jest umieszczony silnik układu napędowego, którego wał jest połączony przekładnią pasową z jedną z tarcz umieszczoną naprzeciw drugiej tarczy połączonej z kolei przekładnią pasową z silnikiem umieszczonym na płycie. Dodatkowo, koniec dwuramiennej dźwigni jest połączony z siłownikiem. Po włączeniu silników tarcze obracają się w jednym kierunku. Następnie, po włączeniu zasilania siłownika następuje obrót dźwigni i przeciwbieżne zetknięcie tarcz oraz obciążenie obszaru kontaktu z siłą proporcjonalną do siły wymuszającej siłownika. Znając długości ramion dźwigni oraz średnicę tarczy, równą 2r, a nadto składowe siły reakcji Rx i Rz, rejestrowane przez siłomierz, zostaje wyliczona siła normalna N, a siła tarcia T jest równa co do wartości składowej Rx. Znajomość sił N i T zezwala na obliczenie współczynnika tarcia μ między tarczami.

Celem rozwiązania według wynalazku jest stworzenie przenośnej konstrukcji urządzenia do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich bez konieczności pobierania próbki materiału badanego.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest to, że w obudowie urządzenia zamocowana jest przesuwnie w osi pionowej klatka, która w dolnej części ma obrotowo zamocowany na dwuczęściowej osi cierny element roboczy w postaci koła, przy czym obie części osi koła są połączone ze sobą elementem sprężystym, a na każdej części osi są zamocowane przyrządy do pomiaru ich kątów obrotu, zaś na pionowej części klatki zamocowany jest przyrząd do pomiaru wychylenia klatki względem osi pionowej, a zespół pomiarowo-sterujący ma urządzenie obliczeniowo-sterujące do sterowania układem napędowym połączone elektrycznie z przyrządami pomiarowymi.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się prostą i łatwą w obsłudze konstrukcją umożliwiającą dokonanie pomiaru współczynnika tarcia statycznego i dynamicznego na podstawie określonej siły docisku obrotowego, ciernego elementu roboczego, zmierzonej wartości prędkości obrotowej i momentu skręcającego dwuczęściowej osi potrzebnego do wprowadzenia i utrzymania w ruchu obrotowego, ciernego elementu roboczego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich w przekroju podłużnym z przodu, a fig. 2 - urządzenia w przekroju podłużnym z boku.

Urządzenie do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich posiada prostopadłościenną obudowę 1 z zamocowaną w niej przesuwnie w osi pionowej klatką 2 wyposażoną w rolki 3 umieszczone w jej ramie od strony ścianek obudowy 1. W dolnej części klatki 1 umieszczony jest cierny, obrotowy element roboczy w postaci koła 4 zamocowanego na dwuczęściowej osi 5 i 6, napędzanego układem napędowym 7 umieszczonym w górnej części ramy klatki 2. Koło 4 pokryte jest warstwą gumy. Obie części osi 5 i 6 są połączone ze sobą elementem sprężystym 8, po obu stronach którego na każdej z części osi 5 i 6 są zamocowane enkodery jako przyrządy 9 do pomiaru kątów obrotu każdej z części osi 5 i 6.

Do pionowej części ramy klatki 2 zamocowane są prostopadle do siebie dwa inklinometry, które stanowią przyrządy 10 do pomiaru wychylenia klatki 2 względem osi pionowej określonej przez grawitację.

W górnej części klatki 2 zamocowany jest zespół pomiarowo-sterujący 11, który ma urządzenie obliczeniowo-sterujące 12 do sterowania układem napędowym 6 połączone elektrycznie z przyrządami pomiarowymi 9 i 10.

PL 219 229 B1

Pomiar współczynnika tarcia polega na tym że urządzenie pomiarowe umieszcza się na badanej powierzchni, po czym klatka 2 z zamocowanym w niej obrotowo ciernym elementem roboczym swobodnie przesuwa się w dół pod wpływem grawitacji dociskając element roboczy w postaci koła 4 do badanej powierzchni. Zespół pomiarowo-sterujący 11 z użyciem danych z inklinometrów zamontowanych do pionowej części ramy klatki 2 ustala kąty pomiędzy prostą łączącą oś pionową klatki 2 a grawitacyjną osią pionową. Urządzenie obliczeniowo-sterujące 12 stopniowo zwiększa moment obrotowy na silniku układu napędowego 7 oraz odczytuje za pomocą enkoderów położenie kątowe dwóch punktów znajdujących się na każdej z części osi 5 i 6 rozdzielonych elementem sprężystym 8. Znając masę klatki 2 i kąt ustawienia klatki 2 w dwóch osiach względem pionowej osi wyznaczanej przez siły grawitacji urządzenie obliczeniowo-sterujące 12 oblicza siłę docisku koła 4 do badanej powierzchni. Różnica kątowa pomiędzy odczytami na enkoderach określa moment skręcający przekazywany na koło 4 potrzebny do poruszania koła 4 w procesie tarcia z badaną powierzchnią. Moment skręcający zależny jest od prędkości obrotowej, promienia i współczynnika tarcia koła 4 z badaną powierzchnią. Prędkość obrotowa koła 4 określona jest przez zmianę kąta w czasie przekazywanego przez enkoder zamontowany przy kole 4. Urządzenie obliczeniowo-sterujące 12 mierząc chwilowy moment obrotowy przekazywany na koło 4 wyznacza współczynnik tarcia. Analizując początek ruchu koła pomiarowego i moment potrzebny do wprawienia koła w ruch zespół pomiarowo-sterujący 11 oblicza współczynnik tarcia statycznego, natomiast obliczając moment potrzebny do utrzymania układu w ruchu dla określonej prędkości obrotowej wyznacza współczynnik tarcia dynamicznego. Zespół pomiarowo-sterujący 11 wprawiając koło 4 w ruch dokonuje analizy momentu obrotowego przekazywanego na koło 4 i prędkości koła 4, następnie oblicza współczynniki tarcia statycznego i dynamicznego w celu wyświetlenia wyznaczonych współczynników dla bieżącego pomiaru na wyświetlaczu.

Claims (1)

1. Urządzenie do pomiaru współczynnika tarcia dla powierzchni płaskich posiadające obudowę z zamocowanym ciernym elementem roboczym do kontaktu z powierzchnią badaną współpracujący z układem napędowym oraz wyposażony w zespół pomiarowo-sterujący, znamienne tym, że w obudowie (1) zamocowana jest przesuwnie w osi pionowej klatka (2), która w dolnej części ma obrotowo zamocowany na dwuczęściowej osi (5) i (6) cierny element roboczy w postaci koła (4), przy czym obie części osi (5) i (6) koła (4) są połączone ze sobą elementem sprężystym (8), a na każdej części osi (5) i (6) są zamocowane przyrządy (9) do pomiaru ich kątów obrotu, zaś na pionowej części klatki (2) zamocowany jest przyrząd (10) do pomiaru wychylenia klatki (2) względem osi pionowej, a zespół pomiarowo-sterujący (11) ma urządzenie obliczeniowo-sterujące (12) do sterowania układem napędowym (7) połączone elektrycznie z przyrządami pomiarowymi (9) i (10).