SU706743A1 - Способ измерени площади контакта твердых тел - Google Patents

Description

1

-л h;

Изобретение относитс  к области оценки

фриквдошюго контакта твердых тел, в част йости площади фактического контакта и физикомеханического состо ни  поверхностей, образующих эту, площадь.

Известны способы оценки площади контакта, 5 основанные йа измерении электропроводности контакта, адгезии вещества, нанесенййго на одну из сопр гаемых поверхностей, на регистрации оптических эффектов в контакте, например метод полного внутреннего отражени  t1.ю

Однако эти методы обладают недостаточной чувствительностью.

Известен способ измерени  площади контакта твердых тел, из которых хот  бы одно прозрачно , заключающийс  в том, что через одно из контактирующих тел пропускают оптические колебани  и по изменению выходного параметра колебаний суд т о площади контакта. В качестве выходного параметра в этом способе регистрируют изменение фазовой -модул ции.

отпческ к колебаний, вызванное изменением 20 поверхности контакта тел, от котЬрой происходит их отражение. Дл  улучшени  отражени  на контактирзтощую поверхность прозрачного тела нанос т тонкую пленку, например, серебра 12.

Однако известный способ не применим дл  измерени  площади динамического контакта,

а также при больших контактных нагрузках вследствие повреждени  пл«гнки, технологи  нане/сени  которой трудоемка.

Целью изобретени   вл етс  измерение площади динамического контакта и увелтетениё диапзона контактных нагрузок.

Дл  этого по предлагаемому способу оптические колебани  пол ризуют и пропускают параллельно плоскости контакта, дополнительно нормально поверхности контакта возбуждают плоскую сто чую акустическую вопну с длиной полуволны, кратной длине образца, а измерение площади контакта осуществл ют по изменению

.положени  плоскоста пол ризации по формуле

П К-дП

где U.P - изменение плоскости пол ризации; К - коэффициент пропорциональности.

Способ осуществл ют следующим образом.

Нормально поверхности контакта в одном из контактирующих тел (прозрачном) возбуждают плоскую сто чую акустическую волну, например , ультразвуковую. Оптические колебани  про пуёказот параллельно поверхности контакта -через это же тело, причем длина волны используемого акустического излучени  А св зана с длиной оптическьго ()) соотношением: показатель преломлени  в теле в отсутствие акустических колебагшй; - ширина пучка акустических волн. случае рефракци  отсутствует, и фронт тщоской световой воллы, падающей нормально на акустический пучок, по пр охождет1ии через этот пучок, испытывает запаздывание, про Юрциональное акустическому давлению. Размеры прозрачного тела должны быть значительно боль ше длггаы волны в среде, чтобы можно было считать акустический пучок плоскЬпараллельным кроме того, по длине образца должно укладьгаа Шцелое число полуволн.: 6 качестве источника оптических колебаний целесообразнее использовать ли;1еййу1б йель параллельную фронту акустической волнгы. При распространении акустической сто чей ШлМй Сбздайтс  стационарные чередующиес  : области1 ж1 и иУраШЬкеШ ,пр преломлени  в каждой области тела проШрЦйбсуществующему налш акустическому давлению . вэтих област х. .., .. . -.:.:-.,../ Г Вс)Шё Ш прйШ1дйШШэ ких колебаний через п тна фактического контак 7 fa рф|Ьйсхбдйт пере расг1чредеЛёние акустического давлени , пропорциональное площади кбнтакта. В результате зтого информационный оптический сигнал, проход щий параллельно фронту сто чей волны, подвергаетс  фазовой модул ции. Урове.нь модул щш в данном случае будет 0йредел тьс  площадью контакта исследуемой пары. ,,,,. .,..,„:,... ,.....,,,. „, , - ..... Если оптические колебани  дополнительно пол ризовать, то проникновение акустической энергии в контртело вызывает изменение, плоскости их пол ризации. Таким образом, при ис йбйьзований пол ризованного излучени  о площади контакта суд т по изменению плоскости пол ризации проход щего через тело оптического потока по формуле . к-дР, где Д Р - изменение плоскости пол ризации; К - коэффициент пропорциональности, ко . торый зависит от оптических свойств сопр гаемых пар и оцениваетс  путем предварительной тарировки. Одновременно с регистрацией площади факTTPIecKord койтакта можно регистрировать изменение скорости акустических колебаний, прощедщих через п тна молекул рного контакта в контртело , и получить дополнительную информацию, в частности о прогностных характеристиках поверхностных слоев материала, участвующих в образовании площади. Фор мула изобретени  Способ измерени  площади контакта тел, из которых хот  бы одно прозрачно, заключающийс  в том, что через одно из кон1актирующйх тел пропускают оптически1Э колеба1Нйй и lie изменений) выходного параметра колебаний суд пг о площади контакта, б т л ичающийс  тем, что, с целью измерени  площади ДМа ;В1чёс1йрго контакта и увеличени  диапазона йбнтаКйай йагрузок, оптические колёбайй  поа ризуйт и пропускают параллельно плоскости кЪнтакта, дополнительно нормально поверхности контакта возбуждают гшоскую сто чую акустическую волну с длиной полуволны , кратной длине образца, а измерение йпГби)1ади кйн1гШта осуществл ют йй изменению пбУюжёНи  плойкости пол ризации по формуле : .Vl kAP, где АР - изменение плоскости йс л ризацин; К - коэффициент пропорциональности. Исгочщпси информации, , прин тые вОвнимайие при экспертизе 1. Тарасенко Б. С. Методы и аппаратура дл  опред;еле1нк  фактической площади контакта . М., ЦЙТЭИ, ПНТД, тема 10, 1961, № М-61-207/17. 2. Демкин Н. Б. Контактирование шёроховатых поверхностей. М., Наука , 1970 (прототип )...