RU2229112C1 - Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization - Google Patents

Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2229112C1
RU2229112C1 RU2003108205/28A RU2003108205A RU2229112C1 RU 2229112 C1 RU2229112 C1 RU 2229112C1 RU 2003108205/28 A RU2003108205/28 A RU 2003108205/28A RU 2003108205 A RU2003108205 A RU 2003108205A RU 2229112 C1 RU2229112 C1 RU 2229112C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coefficient
friction
sliding friction
food
cartridge
Prior art date
Application number
RU2003108205/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003108205A (en
Inventor
С.Т. Антипов (RU)
С.Т. Антипов
В.Я. Валуйский (RU)
В.Я. Валуйский
С.В. Шахов (RU)
С.В. Шахов
И.С. Моисеева (RU)
И.С. Моисеева
С.А. Бокадаров (RU)
С.А. Бокадаров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия filed Critical Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия
Priority to RU2003108205/28A priority Critical patent/RU2229112C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2229112C1 publication Critical patent/RU2229112C1/en
Publication of RU2003108205A publication Critical patent/RU2003108205A/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is related to technique establishing friction coefficient of solid food products while they interact with hard surfaces. Rated load is formed during contact of food material with reference sample when determining coefficient of sliding friction of food staffs, reference sample is set in motion and coefficient of sliding friction is found indirectly by friction force measured by recording instrument. Rated load is created by centrifugal force acting on food material and coefficient of sliding friction is found from condition of equality of friction force Ff = fmω2r and gravitational force Fg = mg by formula
Figure 00000008
where g is free fall acceleration of body; R is distance from rotation axis of rotary drum to center of mass of chuck; ω1 is maximum angular velocity of rotary drum at which chuck begins to slide downwards. Device determining coefficient of sliding friction of food material has casing for tested material, rotation drive of reference sample, loader and recording instrument for indirect determination of coefficient of sliding friction. Device for realization of procedure presents drum with casing for tested material in the form of barrel made of clear material attached to one side and reference sample anchored on another side. Separable test plate pressed against chuck with tested material by loader comprising spring-loaded strip linked by flexible cable to handle is positioned inside barrel. Rotation drive is provided with regulator and recording instrument in the form of tachometer. EFFECT: enhanced measurement accuracy, provision for timely determination of coefficient of sliding friction of various pairs rubbing against surfaces of various forms. 2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике для определения коэффициента трения твердых пищевых продуктов при их взаимодействии с твердыми поверхностями.The present invention relates to measuring technique for determining the coefficient of friction of solid food products in their interaction with solid surfaces.

Известен способ определения коэффициента трения сыпучего материала о твердую поверхность (а.с. № 1161471, кл. G 01 N 19/02, 1985 г., БИ № 22), заключающийся в том, что сыпучий материал подают на вращающийся вокруг вертикальной оси диск с радиальными лопатками и улавливают материал после слета его с лопаток ловушкой, разделенной на две части перегородкой, а коэффициент трения определяют по углу установки лопаток при условии, чтобы массы сыпучего материала в каждой части ловушки были равны.A known method for determining the coefficient of friction of bulk material on a solid surface (AS No. 1161471, class G 01 N 19/02, 1985, BI No. 22), which consists in the fact that the bulk material is fed to a disk rotating around a vertical axis with radial blades and trap material after it is flown from the blades by a trap divided into two parts by a partition, and the friction coefficient is determined by the angle of installation of the blades, provided that the masses of bulk material in each part of the trap are equal.

Недостатком данного способа являются невысокая точность измерений, так как достаточно трудно обеспечить равенство масс сыпучего материала в каждой части ловушки, а также неудобство, связанное с измерением двух различных параметров: массы сыпучего материала в каждой части ловушки и угла установки лопаток, что ведет к увеличению длительности процесса измерений достоверного коэффициента трения материала.The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements, since it is difficult to ensure equal masses of bulk material in each part of the trap, as well as the inconvenience associated with the measurement of two different parameters: mass of bulk material in each part of the trap and the angle of installation of the blades, which leads to an increase in the duration process of measuring a reliable coefficient of friction of a material.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу и устройству является способ для определения коэффициента трения сыпучих материалов, включающий создание номинальной нагрузки при контакте материала с контробразцом, приведение во вращение контробразца и косвенное определение коэффициента трения скольжения по измеренной силе трения регистрирующим прибором в приборе (а.с. № 855442, кл. G 01 N 19/02, 1981 г., БИ № 30), содержащем корпус, обойму для испытуемого материала, привод вращения контробразца, нагружающее устройство, включающее грузы и связанный с обоймой подвижный в осевом направлении элемент в виде упругой подвески, и тензометрический силоизмеритель.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method and device is a method for determining the coefficient of friction of bulk materials, including creating a nominal load upon contact of the material with the counter-sample, bringing the counter-sample into rotation and indirectly determining the coefficient of sliding friction by the measured friction force by the recording device in the device (AS No. 855442, class G 01 N 19/02, 1981, BI No. 30), comprising a housing, a holder for the test material, a counter-rotation rotation drive, loading a device including loads and an axially movable element in the form of an elastic suspension connected with a clip, and a strain gauge force meter.

Недостатком данного способа является невысокая точность измерений, так как достаточно трудно обеспечить оперативное определение коэффициента трения скольжения различных трущихся пар по поверхности различной формы. Недостатком прибора является его сложность, что влияет на точность измерений, зависящих от большого количества факторов (зазора n, номинальной нагрузки, скорости вращения, датчика преобразователя, усилителя и регистрирующего прибора).The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements, since it is rather difficult to provide an operative determination of the coefficient of sliding friction of various friction pairs on the surface of various shapes. The disadvantage of the device is its complexity, which affects the accuracy of measurements, depending on a large number of factors (clearance n, rated load, rotation speed, transducer sensor, amplifier and recording device).

Технической задачей изобретения является повышение точности измерений и обеспечение оперативного определения коэффициента трения скольжения различных трущихся пар по поверхности различной формы.An object of the invention is to increase the accuracy of measurements and to ensure the prompt determination of the coefficient of sliding friction of various friction pairs on a surface of various shapes.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов, включающем создание номинальной нагрузки при контакте материала с контробразцом, приведение во вращение контробразца и косвенное определение коэффициента трения скольжения по измеренной силе трения регистрирующим прибором, новым является то, что создание номинальной нагрузки осуществляется за счет действующей на материал центробежной силы, а коэффициент трения скольжения определяют из условия равенства силы трения Fтp=ƒmω2R и силы тяжести Fтяж=mg по формулеThe technical problem is achieved by the fact that in the method of determining the coefficient of friction of food materials, which includes creating a nominal load when the material contacts the counter-sample, bringing the counter-sample into rotation and indirectly determining the coefficient of sliding friction from the measured friction force with a recording device, it is new that the creation of a nominal load is carried out due to the centrifugal force acting on the material, and the sliding friction coefficient is determined from the condition of equal friction force F tp = ƒmω 2 R and gravity F heavy = mg according to the formula

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

где g - ускорение свободного падения тела; R - расстояние от оси вращения карусели до центра масс патрона, ω1 - максимальная угловая скорость карусели, при которой патрон начинает сползать вниз.where g is the acceleration of gravity of the body; R is the distance from the axis of rotation of the carousel to the center of mass of the cartridge, ω 1 is the maximum angular velocity of the carousel, at which the cartridge begins to slide down.

В устройстве для определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов, содержащем обойму для испытуемого материала, привод вращения контробразца, нагружающее устройство и регистрирующий прибор для косвенного определения силы трения, новым является то, что оно само представляет собой карусель, на одной стороне которой установлена обойма для испытуемого материала в форме стакана из прозрачного материала, а на другой стороне - противовес, при этом внутри стакана расположена сменная контрольная пластинка, прижатая к патрону с испытуемым материалом нагружающим устройством, состоящим из подпружиненной планки, соединенной гибким тросиком с ручкой, причем привод вращения снабжен регулятором и регистрирующим прибором в виде тахометра.In a device for determining the sliding friction coefficient of food materials containing a clip for a test material, a counter-sample rotation drive, a loading device and a recording device for indirectly determining the friction force, it is new that it itself is a carousel, on one side of which a clip for the subject is mounted material in the form of a glass made of transparent material, and on the other side there is a counterweight, while inside the glass there is a replaceable control plate pressed against the cartridge with ytuemym material loading device consisting of a spring-loaded strap connected flexible rope with a handle, wherein the rotary drive provided with a control and recording device in the form of a tachometer.

Технический результат заключается в повышении точности измерений и обеспечении оперативного определения коэффициента трения скольжения различных трущихся пар по поверхности различной формы.The technical result consists in increasing the accuracy of measurements and ensuring the prompt determination of the coefficient of sliding friction of various rubbing pairs on the surface of various shapes.

На фиг. 1 изображена схема устройства для определения коэффициента трения скольжения пищевых продуктов; на фиг.2 представлена расчетная схема действующих сил в трущейся паре испытуемый материал - поверхность контробразца.In FIG. 1 shows a diagram of a device for determining the sliding friction coefficient of food products; figure 2 presents the calculated diagram of the acting forces in the rubbing pair of the test material is the surface of the sample counter.

Устройство (фиг. 1) состоит из карусели 1, которая вращается вокруг вертикальной оси, приводится во вращение электродвигателем 2, частота вращения которого регулируется регулятором 3 и тахометром 4. На одной стороне карусели 1 установлена обойма в форме стакана 5 из прозрачного материала, а на другом - противовес 6 для уравновешивания центробежной силы, действующей на стакан 5. Внутри стакана 5 расположены контробразец в виде сменной контрольной пластинки 7, патрон 8 с испытуемым материалом, планка 9, которая прижимает патрон 8 к контрольной пластинке 7 с помощью пружины 10. Для отвода планки 9 от патрона 8 служит ручка 11, которая соединена с планкой 9 гибким тросиком 12.The device (Fig. 1) consists of a carousel 1, which rotates around a vertical axis, driven by an electric motor 2, the rotational speed of which is regulated by a regulator 3 and a tachometer 4. A holder in the form of a glass 5 made of transparent material is mounted on one side of the carousel 1, and on the other is a counterweight 6 to balance the centrifugal force acting on the beaker 5. Inside the beaker 5 there is a counter-sample in the form of a removable control plate 7, a cartridge 8 with the test material, a strap 9 that presses the cartridge 8 against the control plate Inca 7 using a spring 10. To remove the strap 9 from the cartridge 8 is a handle 11, which is connected to the strap 9 with a flexible cable 12.

Для исключения влияния трения о воздух стакан 5 накрыт крышкой 13.To exclude the effect of friction against air, the glass 5 is covered with a lid 13.

Способ определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов на описанном устройстве осуществляется следующим образом.The method of determining the coefficient of friction of food materials on the described device is as follows.

Прикрепляют контрольную пластинку 7 к стакану 5, а испытуемый материал закрепляют в патроне 8.Attach the control plate 7 to the glass 5, and the test material is fixed in the cartridge 8.

При этом может быть два варианта (фиг. 1) крепления испытуемого материала: кусковой материал свободно вставляется в углубление патрона 8 и прижимается к поверхности контрольной пластинки 7 (вариант 2), а сыпучий материал сажается клеем на дополнительную вставку, по форме воспроизводящую углубление патрона 8, свободно вставляется в него и также прижимается к поверхности контрольной пластинки 7 (вариант 1).There can be two options (Fig. 1) for attaching the test material: lump material is freely inserted into the recess of the cartridge 8 and pressed to the surface of the control plate 7 (option 2), and the bulk material is glue mounted on an additional insert, in the form of a recess of the cartridge 8 freely inserted into it and also pressed against the surface of the control plate 7 (option 1).

Затем устанавливают патрон 8 между контрольной пластинкой 7 и планкой 9 и, отпустив пружину, прижимают планку 9. Включают привод и доводят угловую скорость карусели 1 до величины ω с одной или нескольких попыток. Затем с помощью ручки 11 и посредством гибкого тросика 12 отводят подпружиненную планку 9 от патрона 8.Then install the cartridge 8 between the control plate 7 and the strap 9 and, releasing the spring, press the strap 9. Turn on the drive and bring the angular speed of the carousel 1 to the value of ω with one or more attempts. Then, using the handle 11 and through the flexible cable 12, the spring-loaded bar 9 is withdrawn from the cartridge 8.

При вращении карусели 1 и отведенной планке 9 патрон 8 удерживается на контрольной пластинке 7 под действием номинальной нагрузки, создаваемой центробежной силой C=mω2R за счет вращения карусели 1, т.е. за счет того, что сила трения Fтp=ƒC между контрольной пластинкой 7 и испытуемым материалом, размещенным в патроне 8, больше силы тяжести Fтяж=mg патрона 8 (фиг. 2):During the rotation of the carousel 1 and the allotted bar 9, the cartridge 8 is held on the control plate 7 under the action of the nominal load created by the centrifugal force C = mω 2 R due to the rotation of the carousel 1, i.e. due to the fact that the friction force F tp = ƒC between the control plate 7 and the test material placed in the cartridge 8 is greater than the gravity F grav = mg of the cartridge 8 (Fig. 2):

Fтp>mg; Fтр=ƒmω2R,F tp >mg; F Tr = ƒmω 2 R,

где m - масса патрона; g - ускорение свободного падения тела; ƒ - коэффициент трения скольжения между контрольной пластинкой и испытуемыми материалами; ω - угловая скорость вращения карусели, соответствующая положению патрона на контрольной пластинке; R - расстояние от оси вращения карусели до центра масс патрона.where m is the mass of the cartridge; g is the acceleration of gravity of the body; ƒ - coefficient of sliding friction between the control plate and the test materials; ω is the angular speed of rotation of the carousel, corresponding to the position of the cartridge on the control plate; R is the distance from the axis of rotation of the carousel to the center of mass of the cartridge.

После отжатия пружины 10 с помощью ручки 11 плавно снижают угловую скорость вращения карусели 1.After squeezing the spring 10 using the handle 11, the angular speed of rotation of the carousel 1 is smoothly reduced.

Фиксируют угловую скорость вращения карусели 1 ω1, когда патрон 8 начинает скользить по контрольной пластинке 7 вниз, т.е. Fтp<mg.Fixed angular velocity ω 1 of the carousel 1 when the cartridge starts to slide 8 on the control plate 7 down, i.e. F tp <mg.

Это обеспечивается тем, что при этих условиях, т.е. при Fтр<mg, патрон 8 не удерживается на контрольной пластинке 7 и соответственно начинает сползать и падает вниз на дно стакана 5. Из равенства силы трения Fтр=ƒmω2R и силы тяжести Fтяж=mg определяется коэффициент трения скольжения:This is ensured by the fact that under these conditions, i.e. when F Tr <mg, cartridge 8 is not held on the control plate 7 and, accordingly, begins to slide and falls down to the bottom of the cup 5. From the equality of the friction force F Tr = ƒmω 2 R and the gravity F grav = mg, the sliding friction coefficient is determined:

Figure 00000005
Figure 00000005

где ω1 - максимальная угловая скорость карусели, при которой патрон начинает сползать вниз.where ω 1 - the maximum angular velocity of the carousel, at which the cartridge begins to slide down.

Способ определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов и устройство для его осуществления позволяют с высокой точностью оперативно определить коэффициент трения скольжения различных трущихся пар по поверхностям различной формы.The method for determining the coefficient of sliding friction of food materials and the device for its implementation can quickly determine the coefficient of sliding friction of various rubbing pairs on surfaces of various shapes.

Claims (2)

1. Способ определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов, включающий создание номинальной нагрузки при контакте материала с контробразцом, приведение во вращение контробразца и косвенное определение коэффициента трения скольжения по измеренной силе трения регистрирующим прибором, отличающийся тем, что создание номинальной нагрузки осуществляется за счет действующей на материал центробежной силы, а коэффициент трения скольжения определяют из условия равенства силы трения Fтр=ƒmω2R и силы тяжести Fтяж=mg по формуле1. The method of determining the coefficient of sliding friction of food materials, including creating a nominal load upon contact of the material with the counter-sample, bringing the counter-sample into rotation and indirectly determining the coefficient of sliding friction from the measured friction force with a recording device, characterized in that the nominal load is created by acting on the material centrifugal force, and the coefficient of sliding friction is determined by the condition of equality of the frictional force F tr = ƒmω R 2 and gravity COG F = mg according to the formula
Figure 00000006
Figure 00000006
 где g - ускорение свободного падения тела;where g is the acceleration of gravity of the body; R - расстояние от оси вращения карусели до центра масс патрона;R is the distance from the axis of rotation of the carousel to the center of mass of the cartridge; ω1 - максимальная угловая скорость карусели, при которой патрон начинает сползать вниз.ω 1 - the maximum angular velocity of the carousel, at which the cartridge begins to slide down. 2. Устройство для определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов, содержащее обойму для испытуемого материала, привод вращения контробразца, нагружающее устройство и регистрирующий прибор для косвенного определения коэффициента трения, отличающееся тем, что оно представляет собой карусель, на одной стороне которой установлена обойма для испытуемого материала в форме стакана из прозрачного материала, а на другой стороне - противовес, при этом внутри стакана расположены сменная контрольная пластинка, прижатая к патрону с испытуемым материалом нагружающим устройством, состоящим из подпружиненной планки, соединенной гибким тросиком с ручкой, причем привод вращения снабжен регулятором и регистрирующим прибором в виде тахометра.2. A device for determining the coefficient of friction of food materials sliding, containing a clip for the test material, a counter-rotation drive, a loading device and a recording device for indirectly determining the coefficient of friction, characterized in that it is a carousel, on one side of which a clip for the test material is mounted in the form of a glass made of transparent material, and on the other side there is a counterweight, while inside the glass there is a removable control plate pressed against the cartridge with the material being tested by the loading device, consisting of a spring-loaded strap connected by a flexible cable to the handle, and the rotation drive is equipped with a regulator and a recording device in the form of a tachometer.
RU2003108205/28A 2003-03-24 2003-03-24 Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization RU2229112C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108205/28A RU2229112C1 (en) 2003-03-24 2003-03-24 Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108205/28A RU2229112C1 (en) 2003-03-24 2003-03-24 Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2229112C1 true RU2229112C1 (en) 2004-05-20
RU2003108205A RU2003108205A (en) 2004-09-27

Family

ID=32679553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003108205/28A RU2229112C1 (en) 2003-03-24 2003-03-24 Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2229112C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148536A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Cargill, Incorporated Tribology device for assessing mouthfeel attributes of foods
CN106501113A (en) * 2016-11-03 2017-03-15 北京工商大学 The equipment of fretting wear between a kind of test food machinery part and processed food

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148536A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Cargill, Incorporated Tribology device for assessing mouthfeel attributes of foods
WO2008148538A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Cargill, Incorporated Methods for assessing mouthfeel attributes of foods using a tribology device
CN101772699B (en) * 2007-06-05 2012-06-13 卡吉尔公司 Tribology device for assessing mouthfeel attributes of foods
US8342032B2 (en) 2007-06-05 2013-01-01 Cargill, Incorporated Tribology device for assessing mouthfeel attributes of foods
US8413481B2 (en) 2007-06-05 2013-04-09 Cargill, Incorporated Methods for assessing mouthfeel attributes of foods using a tribology device
CN106501113A (en) * 2016-11-03 2017-03-15 北京工商大学 The equipment of fretting wear between a kind of test food machinery part and processed food
CN106501113B (en) * 2016-11-03 2018-12-25 北京工商大学 The equipment of fretting wear between a kind of test food machinery component and processed food

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2229112C1 (en) Procedure determining coefficient of sliding friction of food staffs and device for its realization
JP2017003350A (en) Viscometer
AU2002358359A1 (en) Method and apparatus for assessing or characterizing properties of powered or particulate materials
JPH085532A (en) Stress corrosion fatigue tester
US1184880A (en) Fluid-tester.
KR101411832B1 (en) A apparatus for measuring friction force
RU2003108205A (en) METHOD FOR DETERMINING FRICTION COEFFICIENT OF SLIDING FOOD MATERIALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN107421883A (en) A kind of confficient of static friction measure device and assay method
RU2340886C1 (en) Device for determining coefficient of friction
SU1415156A1 (en) Arrangement for determining friction coefficient of loose material
US3206969A (en) Slurry drainage testing
CA2774496C (en) Device and method to measure bulk unconfined yield strength of powders using minimal material
US2735295A (en) piety
US8355129B2 (en) Device and method to measure bulk unconfined yield strength of powders using minimal material
US3126735A (en) Device for measuring the viscosity of liquids
SU728059A1 (en) Device for determining adhesion component of friction force
JPS624658B2 (en)
RU2016400C1 (en) Method and device for durability testing materials
RU2644035C2 (en) Device for determining coefficient of friction of feed
RU163180U1 (en) MACHINE FOR TESTING MATERIALS FOR FRICTION AND WEAR
SU926573A1 (en) Device for testing materials for friction and wear
SU783646A1 (en) Machine for friction and wear testing of polymeric materials
SU96652A1 (en) Device for estimating internal friction loss in rubber on rolling mode
SU1015279A1 (en) Friction pair testing device
SU1052927A1 (en) Method of wear testing of material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050325