RU196928U1

RU196928U1 - Устройство для определения коэффициента внешнего трения почвы

Info

Publication number: RU196928U1
Application number: RU2020104299U
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Старовойтов; Бадри Хутаевич Ахалая; Валерий Михайлович Коротченя; Сергей Андреевич Квас; Татьяна Викторовна Царькова
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-03-23

Abstract

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного приборостроения.Устройство для определения коэффициента внешнего трения почвы, включающее вращающийся диск и силоизмерительный механизм.Новым является то, что включена стойка с роликом, силоизмерительный механизм представлен эталонным грузом, размещенным на электронных весах.Использование устройства позволит снизить трудоемкость измерений и повысить точность измерения за счет снижения порога нижней границы измеряемого диапазона. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного приборостроения.

Одним из ключевых моментов снижения энергоемкости почвообрабатывающих машин является использование полимерных конструкционных материалов с низким коэффициентом трения скольжения. Определение же величины коэффициента трения скольжения этих материалов к почве является задачей важной и актуальной.

При определении энергетических характеристик почвообрабатывающих машин применяется коэффициент трения скольжения. Затраты на преодоление сил трения составляют в некоторых случаях 40%…50% и более от их общего сопротивления рабочих органов. Величина коэффициента трения зависит от механического состава и влажности почвы, шероховатости рабочей поверхности, материала, используемого для изготовления рабочего органа, удельного давления на поверхности контакта тел и скорости скольжения [Синеоков Г.Н., Панов И.М. Г.Н.– М.: Машиностроение, 1977. – С.15; Старовойтов С.И., Чемисов Н.Н. Коэффициент трения скольжения почвы / Сборник научных трудов XXIV Международной научно-практической конференции «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения». - Брянск, 2012 - С. 139]. При наличии экспериментального определенного значения силы трения

коэффициент трения определяется с помощью формулы Амонтона [ Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Основы теории и технологического расчета. М.: Колос, 1968. С.83], предложенной в конце XVII века.

Сила трения и коэффициент трения определяется с помощью приспособлений различного рода. Так, силу трения можно измерить с помощью динамометра. Перемещаемое тело при этом должно двигаться равномерно.

Более совершенным устройством является дисковый прибор трения конструкции ВИСХОМ. Диск расположен горизонтально и вращается вокруг вертикальной оси. На нем находится каретка, закрепленная на трехплечем рычаге. Определив движущую силу с помощью динамометра, зная силу тяжести каретки, определяют угол и коэффициент трения.

Прибор, разработанный профессором В.А. Желиговским, также предназначен для определения угла и коэффициента внешнего трения. Прибор включает жестко закрепленную направляющую со скользящей втулкой, кареткой, перемещающуюся по наклонной линейке.

Прототипом является дисковый прибор трения конструкции ВИСХОМ [Воронюк Б.А., Пьянков А.И., Мильцева Л.В. и др. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений.-М.: Издательство «Колос», 1970.-С.167]. Прибор включает вращающийся диск и силоизмерительный механизм. Данный прибор позволяет измерять силу трения в интервале 0,5Н….10Н.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции силоизмерительного механизма и достаточно высокий порог нижней границы измеряемого диапазона.

Технической задачей полезной модели является снижение сложности конструкции силоизмерительного механизма и повышение точности измерения за счет снижения порога нижней границы измеряемого диапазона.

Поставленная техническая задача достигается тем, устройство для определения коэффициента внешнего трения почвы, включающим вращающийся диск и силоизмерительный механизм, согласно полезной модели, снабжено электронными весами, стойкой с роликом и нитью, а силоизмерительный механизм представлен эталонным грузом, размещенным на весах.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения коэффициента внешнего трения почвы; на фиг. 2 – то же, вид сверху.

Устройство для определения коэффициента внешнего трения включает основание 1, на котором размещена стойка 2 и опора 3. К стойке 2 крепится свободно вращающийся ролик 4. К опоре 3 крепится электродвигатель 5 . На вертикальном валу 6 электродвигателя 5 закреплены два диска 7 и 8. Диск 7 выполнен металлическим. Диск 8 выполнен из материала, для которого необходимо определить коэффициент внешнего трения. В частности, он может быть выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Диски 7 и 8 скреплены между собой винтами (на рисунках не показаны). Через ролик 4 переброшена гибкая нить 9. Она связана с эталонным грузом 10, размещенным на электронных весах 11. Электронные весы 11 размещены на жестком основании 1. Бюкса 12 с почвой расположена на диске 8. Бюкса 12 нитью 9 связана с эталонным грузом 10.

Установка для определения коэффициента внешнего трения работает следующим образом.

На электронные весы 11 устанавливают эталонный груз 10, например, 490 грамм. Включают электродвигатель 5. Диск 8 при вращении стремится переместить бюксу 12 с почвой, тем самым разгружая эталонные весы 11. Цена деления при использовании электронных весов составит 0,01 Н. А нижняя граница интервала силы трения также будет значительно снижена.

Коэффициент внешнего трения определяем из выражения

где

- коэффициент внешнего трения;

- масса эталонного груза до вращения диска, г;

- масса груза при установившемся вращении диска, отображаемая на весах, г;

- масса почвы, заключенной в пластиковой бюксе, г.

В таблице 1 представлены полученные результаты экспериментальных исследований. При относительной влажности суглинистой почвы, равной 48,85% и скорости движения диска 1,94 м/с коэффициент внешнего трения материала РЕ-1000 составил 0,132.

Таблица 1 - К определению коэффициента внешнего трения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (РЕ-1000) и суглинистой почвы

-масса груза до вращения диска, г	-масса груза при установившемся вращения диска, отображаемая на весах, г	- масса почвы, г	-коэффициент внешнего трения	-коэффициент внешнего трения
490	472	209	0,086	0,132
490	454	219	0,164
490	455	224	0,156
490	455	223	0,157
490	466	199	0,120
490	463	203	0,133
490	467	211	0,109
490	452	220	0,173
490	460	219	0,137
490	471	220	0,086

Использование устройства позволит упростить силоизмерительный механизм и снизить порог нижней границы измеряемого диапазона при точности измерения 0,01 Н.

Claims

Устройство для определения коэффициента внешнего трения почвы, включающее вращающийся диск и силоизмерительный механизм, отличающееся тем, что оно снабжено электронными весами, стойкой с роликом и нитью, а силоизмерительный механизм представлен эталонным грузом, размещенным на весах.