Site Loader

Содержание

Коэффициент трения качения — Энциклопедия по машиностроению XXL

К — коэффициент увеличения скорости ведомого звена механизма. k — коэффициент трения качения.  [c.256]

Здесь коэффициентом пропорциональности является плечо момента трения качения k, которое называется также коэффициентом трения качения.  [c.233]

Из равенства (11.37) следует, что величина силы F» прямо пропорциональна коэффициенту трения качения и обратно пропорциональна радиусу цилиндра.  [c.233]


Коэффициент трения качения обычно измеряется в миллиметрах или сантиметрах. Таблицы этих коэффициентов приводят в инженерных справочниках.  [c.233]

Масса затвора т = 150 т внешний диаметр катков О = 0,6 м коэффициент трения качения к = 0,01 см диаметр цапф Ф = 0,3 м коэффициент трения скольжения в цапфах / = 0,15 Ь = 0,1 м угол а = 120°.  [c.40]

Определить угол а наклона плоскости к горизонту, п и котором ролик радиуса /- = 50 мм равномерно катится по плоскости. Материал трущихся тел — сталь, коэффициент трения качения к = 0,05 мм.  

[c.62]

Определить силу Р, необходимую для равномерного качения цилиндрического катка диаметра 60 см и веса 300 Н по горизонтальной плоскости, если коэффициент трения качения к = 0,5 см, а угол, составляемый силой Р с горизонтальной плоскостью, равен а = 30°.  [c.62]

На горизонтальной плоскости лежит шар радиуса Р н веса Q. Коэффициент трения скольжения шара о плоскость /, коэффициент трения качения к. При каких условиях горизонтальная сила Р, приложенная в центре шара, сообщает ему равномерное качение  [c.62]

Определить угловое ускорение ведущего колеса автомашины массы М и радиуса г, если к колесу приложен вращающий момент Швр. Момент инерции колеса относительно оси, проходящей через центр масс С перпендикулярно плоскости материальной симметрии, равен Ус /к — коэффициент трения качения. Ftp — сила трения. Найти также значение вращающего момента, при котором колесо катится с постоянной угловой скоростью.  

[c.289]

Определить угловую скорость ведомого автомобильного колеса массы ЛУ и радиуса г. Колесо, катящееся со скольжением по горизонтальному шоссе, приводится в движение посредством горизонтально направленной силы, приложенной в его центре масс С. Момент инерции колеса относительно оси С, перпендикулярной плоскости материальной симметрии, равен Ус fк — коэффициент трения качения, /—коэффициент трения при качении со скольжением. В начальный момент колесо находилось в покое.  

[c.289]

Машина массы М для шлифовки льда движется равномерно и прямолинейно со скоростью V по горизонтальной плоскости катка. Положение центра масс С указано на рисунке. Вычислить мощность N двигателя, передаваемую на оси колес радиуса г, если [к—коэффициент трения качения между колесами автомашины и льдом, а f — коэффициент трения скольжения между шлифующей кромкой А и льдом. Колеса катятся без скольжения.  [c.295]


Какую начальную скорость, параллельную линии наибольшего ската наклонной плоскости, надо сообщить оси колеса радиуса г для того, чтобы оно, катясь без скольжения, поднялось на высоту к по наклонной плоскости, образующей угол а с горизонтом Коэффициент трения качения равен /к. Колесо считать однородным диском.  
[c.298]

Какой путь проедет велосипедист не вращая педалями до остановки, если в начальный момент он двигался со скоростью 9 км/ч Общая масса велосипеда и велосипедиста равна 80 кг. Масса каждого из колес равна 5 кг массу каждого из колес считать равно.мерно распределенной по окружности радиуса 50 см. Коэффициент трения качения колес о землю равен 0,5 см.  [c.299]

Решить предыдущую задачу с учетом массы троса и трения качения колеса о наклонную плоскость, если / — длина троса, М — масса его единицы длины, а — длина части троса, не намотанной на барабан в начальный момент Д — коэффициент трения качения, Г2 — радиус колеса. Изменением потенциальной энергии троса, намотанного на барабан, пренебречь.  

[c.302]

Решить предыдущую задачу, принимая во внимание трение качения колес о наклонные плоскости. Коэффициент трения качения равен /к, радиусы колее равны г.  [c.303]

Решить предыдущую задачу с учетом трения качения, если коэффициент трения качения равен /к.  [c.307]

Однородное колесо радиуса г скатывается без скольжения по наклонной плоскости, образующей угол а с горизонтом. При каком значении коэффициента трения качения /к центр масс колеса будет двигаться равномерно, а колесо при этом будет равномерно вращаться вокруг оси, проходящей через центр масс перпендикулярно его плоскости  

[c.308]

Груз В массы М( приводит в движение цилиндрический каток А массы М2 и радиуса г при помощи нити, намотанной на каток. Определить ускорение груза В, если каток катится без скольжения, а коэффициент трения качения равен /к. Массой блока О пренебречь.  [c.352]

Решить предыдущую задачу, заменив грузы Л. и М2 катками массы т и радиуса г каждый. Катки считать сплои -ными однородными круглыми дисками. Коэффициент трения качения катков о наклонные плоскости равен /к. Нити закреплены на осях катков.  

[c.363]

Перемещение груза на колесах. Определим сопротивление трения перемещению вагонетки по горизонтальным рельсам. Введем следующие обозначения О — вес кузова вместе с нагрузкой — общий вес колес / — коэффициент трения скольжения в подшипниках к — коэффициент трения качения между колесами и рельсами г — радиус цапф и — радиус колес.  [c.79]

Входящая в формулу (43) линейная величина k называется коэффициентом трения качения. Измеряют величину k обычно в сантиметрах. Значение коэффициента k зависит от материала тел и определяется опытным путем. Приведем приближенные значения этого коэффициента (в см) для некоторых материалов  [c.71]

Задача 34.j Определить, при каких значениях угла а (рис. 84) цилиндр радиуса 7 , лежащий на наклонной плоскости, остается в покое, если коэффициент трения качения равен к.  [c.72]

Задача 142. На цилиндрический каток радиусом R и массой М намотана нить, перекинутая через блок О (рис. 313) н несущая на конце груз D массой т. Определить, какую скорость I будет иметь центр С катка, пройдя путь s, если Ч -, =0. Найти, чему равно ускорение этого центра. Коэффициент трения качения катка равен k, радиус инерции катка относительно его оси равен р . Массой нити и блока О пренебречь.  [c.312]

Момент этой пары называется моментом сопротивления качению. Его величина определяется произведением нормальной реакции на плечо пары б, называемое коэффициентом трения качения  

[c.177]

Что представляет собой сопротивление качению, что называется коэффициентом трения качения и какова его размерность  [c.190]

В задании приняты следующие обозначения I — радпус инерции колеса относительно центральной оси, перпендикулярной его плоскости R и г — радиусы большой и малой окружностей /сц — коэффициент сцепления (коэффициент трения покоя) 5 — коэффициент трения качения.  [c.211]

Пример 138. Колесо радиуса R катится без скольжения по горизонтальному рельсу. Найти работу трения качения при перемещении центра колеса на расстояние s, если вертикальная нагрузка на ось колеса равна Р и коэффициент трения качения f, (рис. 177).  

[c.304]


Коэффициент трения качения между плоскостью уу и катками равен Д = 0,08 мм, а между плоскостью дгл и катками k. = 0,06 мм. (2ила тяжести одного катка == 40 н. Определить силу Р, если скольжение плоскостей по каткам отсутствует.  [c.102]

Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшиптисистема смазки и обслуживание подшипника, уменьшается возможность разрушения при кратковременных перебоях в смазке (например, в периоды пусков,  

[c.285]

Автомобиль массы М движется прямолинейно по горизонтальной дороге со скоростью v. Коэффициент трения качения между колесами автомобиля и дорогой равен /к, радиус колес г, сила аэродинамического сопротивления Re воздуха пропорциональна квадрату скорости Re = iMgv , где р — коэффициент, зависящий от формы автомобиля. Определить мощность N двигателя, передаваемую на оси ведущих колес, в установившемся режиме.  [c.295]

Скорость автомашины, движущейся по прямой горизонтальной дороге, возросла от V до 2 за счет увеличения мощности мотора. При этом был пройден путь 5. Вычислить работу, соверщенную мотором на этом перемещении автомашины, если М — масса каждого из четырех колес, М2 — масса кузова, г — радиус колес, f,t — коэффициент трения качения колес о шоссе. Колеса, катящиеся без скольжения, ечитать однородными силощ-иыми дисками. Кинетической энергией всех деталей, кроме колес и кузова, пренебречь.  

[c.300]

Автомащина для шлифовки льда движется прямолинейно по горизонтальной плоскости катка. Положение центра масс С указано на рисунке к задаче 3.8.12. момент выключения мотора машина имела скорость V. Найти путь, пройденный машиной до остановки, если /к — коэффициент трения качения между колесами автомашины и льдом, а / — коэффициент трения скольжения между шлифующей кромкой А и льдом. Массой колес радиуса г, катящихся без скольжения, пренебречь.  

[c.327]

Коэффициент npoHopuHOHajHjHO TH S называют коэффициентом трения качения при покое или коэффициентом трения второго рода. Из формулы (3) следует, чю 8 имеет размерность длины.  [c.75]

Коэффициент трения качения равен длине d, которую ш,1числим следующим образом. Сложим нормальную реакцию jV с нарой сил, препятсгвующей качению в момент, когда М = Получим ту же силу N, но сдвинутую параллельно  [c.75]

Сопротивление качению созд т вдзникающая вследствие деформации поверхностей (рис. 308, б) пара сил N, Р, момент которой M=kN, где k — коэффициент трения качения (см. 27). Тогда по формуле (46), учитывая, что при качении угол поворота колеса d

[c.307]

Задача 161. Сплошной однородный круговой цилиндр скатывается по наклонной плоскости с углом наклона а (рис. 328). Определить ускорение центра цилиндра и наименьший коэффициент трения / цилиндра о плоскость, при котором возможно качение без скольжения, в двух случаях I) пренебрегая сопротивлением качению 2 ) учитывая сопротивление качению (коэффициент трени качения к и радиус цилиндра R известны).  [c.329]

Коэффициент трения качения выражаетсявлипенных единицах. Значение коэффициента трения качения для некоторых материалов приводится в следующей таблице  [c.177]

Пример 40. Цилиндрический каток диаметром 0,5 м вкатывается на наклонную плоскость, имея в начальный момент скорость точек оси 1,4 м/сек. Угс.л наклона плоскости к горияонгу равен 30°, коэффициент трения качения равен  [c.185]

Разложив реакцию R на составляющие Rn и / у, видим, что при качении катка на него действуют четыре силы, образующие две пары сил движущую пару (F, Rf) с моментом Fr и пару сопротивления качению (G, Rn) с моментом RnfJ- Момент пары сопротивления иначе называют моментом трения качения, а величину /к — коэффициентом трения качения. Значение зависит от материала тел и выражается обычно в сантиметрах. Например, для мягкой стали по стали / =0,005 см, а для закаленной стали по стали (подшипники качения) / =0,001 см. Качение катка 2 начинается тогда, когда момент движущей пары достигнет предельного значения момента трения качения, определяемого значением / для данной пары тел, т. е. при условии  [c.139]


Прикладная механика (1977) — [ c.78 ]

Краткий курс теоретической механики (1995) — [ c.71 ]

Курс теоретической механики Ч.2 (1977) — [ c.177 ]

Курс теоретической механики 1973 (1973) — [ c.96 ]

Курс теоретической механики 1981 (1981) — [ c.171 ]

Курс теоретической механики. Т.1 (1972) — [ c.297 ]

Теоретическая механика (1980) — [ c.84 ]

Теоретическая механика Том 1 (1960) — [ c.263 ]

Справочник конструктора-машиностроителя Изд.4 Книга 1 (1974) — [ c.13 ]

Справочник авиационного инженера (1973) — [ c.9 , c.18 ]

Теоретическая механика в примерах и задачах Том 2 Динамика издание восьмое (1991) — [ c.282 ]

Теоретическая механика (1988) — [ c.115 ]

Курс теоретической механики (1965) — [ c.133 ]

Курс теоретической механики Том1 Изд3 (1979) — [ c.107 ]

Теоретическая механика (2002) — [ c.80 , c.262 ]

Теория механизмов (1963) — [ c.324 ]

Курс теоретической механики (2006) — [ c.90 ]



Сила трения урок в 7 кл..

 

Конспект урока по физике
в 7 классе

«Сила  трения»

Пояснительная записка.

 

       Сила трения – это третья из сил в природе сила, изучается  после силы тяжести и упругости.

Учащиеся  уже должны владеть навыками измерения силы с помощью динамометра, уметь представлять силу как вектор, имеющий модуль и направление. Учитель ставит целью урока – отработать практические  навыки учащихся по измерению и изображению силы трения.  Обобщая знания о силах, учитель ставит перед учащимися проблему:

1.      Как правильно измерить силу трения

2.      Выяснить, от чего зависит сила трения

3.      Понять ,почему возникает сила трения

 

Решает эту задачу учитель с помощью  демонстрационного эксперимента на уроке. Видеофрагменты, ставящие перед учащимися вопросы, активизирующие их мыслительную деятельность.  Ответ учащимся на поставленную проблему  даёт фронтальный эксперимент с трибометром.  В итоге учащиеся самостоятельно проводят исследование и делают выводы. 

 

    Видеофрагменты и рисунки в презентации  учитель использует для подтверждения их выводов и объяснения физики наблюдаемых  явлений (электромагнитной природы силы трения)

 

      Таким образом,  современные образовательные и компьютерные технологии на уроке, дают возможность  активизировать деятельность учащихся  и  сделать  познавательный процесс  увлекательным и творческим.

 

 

Цели урока:

ü  рассмотреть виды сил трения и причины их появления

ü  установить теоретически и экспериментально, от чего зависит сила трения

ü  продолжить формировать умение учащихся проводить опыты и делать из них выводы;

ü  научить учащихся решать качественные задачи;

ü  проверить усвоение нового материала;

ü  развитие умений наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать;

ü  воспитание интереса к предмету

Оборудование

ü  проектор, экран;

ü  для демонстраций: цилиндр, наклонная плоскость, высокая мензурка с водой,  брусок.

ü  на каждой парте: трибометр, динамометр, набор грузов, линейка, лист картона, брусок деревянный и цилиндр.

 

Ход урока   (Урок сопровождается показом презентации с видеофрагментами )

 

1.Оргмомент.

Объявление темы урока.   Сила трения

2. Актуализация знаний.

 1. Какие виды сил существуют в природе? (тяжести, упругости,трения)

 2.  В каких единицах измеряется вес тела? (ньютонах)

 3. На полу стоит ведро. Как называется сила, с которой ведро действует на пол? (вес)

 4. Подвешенная к  потолку  люстра действует на потолок с  силой 50 Н.

     Чему равна масса люстры? (5кг)

 5. Парашютист весом 720 Н спускается с раскрытым парашютом равномерно.

     Чему равна сила сопротивления воздуха? Чему равна равнодействующая сила?

     (720Н, 0 Н)

 

      И мы с вами не обсудили ещё одну важную силу —  силу трения.

О ней и пойдёт сегодня речь на нашем уроке.

Ребята, какую роль играет сила трения в нашей жизни?

Какие виды силы трения мы могли бы выделить, разглядывая этот слайд?

•           Силы трения  скольжения

•           Сила трения  покоя.

•           Сила трения  качения.

•           Сила сопротивления  в  жидкостях  и  газах.

 

 

–         СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

 

Если соприкасающиеся тела движутся друг относительно друга, на каждое из них действует сила, препятствующая движению, то есть направленная противоположно скорости движения этого тела относительно другого тела. Эта сила называется силой трения скольжения.

 

•          ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ?

•          ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ?

 

Видеофрагмент.

Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел

 

Фронтальный эксперимент.

Перемещаем трибометр с разным количеством грузиков при помощи динамометра по гладкой и шероховатой поверхности.

Учащиеся делают вывод, что сила трения скольжения

1.       пропорциональна силе нормального давления тела на опору

2.       зависит от обработки соприкасающихся поверхностей

3.       не зависит от площади соприкасающихся поверхностей
           

          Что позволяет нам записать следующие математические зависимости.

                  

                     Fтр =  μN.           N = mg

             

                     Fтр  = μN = μ mg

 

Формула  верна  только  для  случая,  когда  тело  лежит  на  горизонтальной поверхности.

     
Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

 

 Коэффициент трения  определяется свойствами соприкасающихся поверхностей (материалами и

 

 качеством их обработки).

 

 

 

 

 

СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ

 

Сила трения покоя возникает при попытке сдвинуть одно из соприкасающихся тел относительно другого. Она направлена вдоль поверхностей соприкосновения тел так, что препятствует относительному движению тел.

 

•          ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

•          ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

•         ВСЕГДА ЛИ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ ПРЕПЯТСТВУЕТ ДВИЖЕНИЮ?

 

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону

 

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ?

 

Если пытаться сдвинуть с места шкаф, прикладывая не слишком большую горизонтально направленную силу,  шкаф останется в покое. Значит, действующая на него со стороны пола сила трения покоя в точности компенсирует приложенную силу Fсдвига.  Таким образом, сила трения покоя удовлетворяет равенству       

       

               Fтр = Fсдвига

 

Однако если увеличивать приложенную силу, мы все-таки сдвинем шкаф. Значит, сила трения покоя не превышает некоторую «предельную» величину — максимальную силу трения покоя, которую мы обозначим F max . Опыт показывает, что она примерно равна силе трения скольжения. Таким образом, сила трения покоя удовлетворяет неравенству

 

                    Fтр пок <=  μN                                   

 

ВСЕГДА ЛИ СИЛА ТРЕНИЯ ПОКОЯ ПРЕПЯТСТВУЕТ ДВИЖЕНИЮ?

 

Видеофрагмент .

Именно потому, что сила трения покоя препятствует относительному движению тел, она часто «передает» механическое движение от одних тел к другим. С этим мы встречаемся буквально на каждом шагу!

Действительно, делая шаг, человек толкает почву назад. При этом между подошвой и дорогой действуют силы трения покоя: ведь подошва во время толчка покоится относительно дороги. Поэтому Земля ( согласно третьему  закону Ньютона) толкает человека вперед.

 

Сила трения покоя «разгоняет» и автомобили. Колесо автомобиля, вращаясь, толкает дорожное полотно назад, действуя на него силой трения покоя, — ведь нижняя точка колеса покоится относительно дороги, если колесо катится без проскальзывания. При этом Земля толкает колесо (а вместе с ним и автомобиль, соединенный с колесом) вперед . Вот почему на скользкой дороге плохо не только тормозить, но и разгоняться

 

СИЛА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ

Видеофрагмент .

При качении на тело со стороны поверхности также действует сила, препятствующая движению. Она называется силой трения качения.

Обычно сила трения качения намного меньше силы трения скольжения — именно поэтому катить намного легче, чем тащить или толкать. По этой причине в машинах стараются всюду, где только можно, заменить трение скольжения трением качения — используя, например, подшипники.

При движении стальных колес по стальным рельсам сила трения качения примерно в 100 раз меньше силы трения скольжения (и, соответственно, максимальной силы трения покоя). Поэтому один локомотив, «отталкиваясь» колесами  от  рельс с помощью силы трения качения, тащит по тем же самым рельсам больше полусотни вагонов.

 

 

ИЗ-ЗА ЧЕГО ВОЗНИКАЕТ СИЛА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ?

 

При качении круглое тело (шар, цилиндр, диск) немного вдавливается в поверхность, из-за чего катящемуся телу приходится все время как бы вкатываться на небольшую горку  — это и является главной причиной возникновения силы трения качения. Поэтому трение качения тем меньше, чем тверже поверхности обоих тел — катящегося и «дороги». Вот почему рельсы и колеса вагонов делают из стали, а хорошие дороги делают с твердым покрытием.                             

 

Поставим опыт

Опыт 1. Чтобы сравнить силу трения скольжения и силу трения качения, воспользуемся цилиндром (можно использовать консервную банку) и наклонной плоскостью.

Поставим цилиндр на наклонную плоскость торцом. Чтобы он начал соскальзывать с плоскости, ее придется наклонить на значительный угол . Но если положить цилиндр на наклонную плоскость так, чтобы он мог скатываться по ней, то мы увидим, что для начала движения достаточно очень малого угла наклона.

 

             СИЛА СОПРОТИВЛЕНИЯ В ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ.

 

Сдвинуть с места шкаф трудно даже взрослому человеку, а привести в движение плавающую тяжелую лодку может даже ребенок, потянув за веревку. Дело в том, что при движении тела в жидкости или газе отсутствует сила трения покоя. Однако при движении тела в жидкости или газе на него действует сила сопротивления, причем она быстро увеличивается с увеличением скорости. Для уменьшения силы сопротивления воздуха гоночным автомобилям и самолетам придают обтекаемую каплеобразную форму Подобную форму имеют и самые быстрые обитатели моря — дельфины.  Обтекаемую же форму самой дождевой капли «лепит» в полете именно сопротивление воздуха!

 

Сила сопротивления в воздухе также увеличивается с увеличением скорости. Поэтому капли дождя падают с большой высоты с постоянной скоростью. Благодаря этому их удары безболезненны: если бы капли падали с высоты нескольких километров, не испытывая сопротивления воздуха, они разгонялись бы до скорости ружейной пули и ранил бы нас!
Чтобы скорость равномерного движения при падении в воздухе была как можно меньшей, силу сопротивления воздуха стараются максимально увеличить — для этого используют парашют.

 

Поставим опыты


Опыт 2 . Чтобы убедиться в том, что при движении тела в жидкости сила трения покоя отсутствует, поместим деревянный брусок в сосуд с водой. Чтобы сдвинуть с места плавающий брусок, достаточно просто подуть на него.


Опыт 3. Чтобы убедиться, что сила сопротивления в жидкости увеличивается с увеличением скорости, опустим в высокий сосуд с жидкостью какое-либо тонущее в этой жидкости тело. Сначала тело движется с ускорением, но, так как высота сосуда достаточно велика, мы видим, что движение тела стало равномерным. Это  означает, что равнодействующая сил, действующих на тело, стала равной нулю, то есть скорость тела увеличилась как раз настолько, что сила сопротивления жидкости стала равной по модулю силе тяжести.

 

 

Вопросы.

 

1. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной плоскости, если силу нормального давления уменьшить в 3 раза? (уменьшится в 3 раза)

 

2. Брусок весом 400 Н равномерно тянут с помощью динамометра по горизонтальной поверхности стола с  силой 200 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения? (0.5)

 

3. Сани движутся по горизонтальной поверхности с постоянной  скоростью . Коэффициент трения между полозьями саней и дорогой μ = 0,1. Масса саней 12 кг.
Чему равна сила трения скольжения? (12Н)

 

4. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности, если при неизменном  значении силы нормального давления площадь соприкасающихся поверхностей увеличить в 2 раза? (не изменится)

 

 5. Как можно уменьшить (увеличить)  силу трения? (смазать поверхности)

 

 

Домашнее задание. § 30, § 31.


Как можно уменьшить силу трения. Видеоурок «Сила трения. Способы увеличения и уменьшения трения


Движение по скользкой поверхности Ходить по льду нелегко, т.к. трение, возникающее между поверхностью льда и подошвой обуви, мало. Ходить по льду нелегко, т.к. трение, возникающее между поверхностью льда и подошвой обуви, мало. Как можно облегчить хождение по скользкой поверхности? Как можно облегчить хождение по скользкой поверхности?


Опорный конспект ПОЛЬЗА ВРЕД ПОЛЬЗА ВРЕД 1. F тр. пок. – «движущая сила» 1. Препятствует движению 2. «тормозящая сила» 2. Изнашивает поверхность УВЕЛИЧИТЬ УМЕНЬШИТЬ УВЕЛИЧИТЬ УМЕНЬШИТЬ а) шероховатость («песок») а) смазка б) «нагрузить» б) подшипники F тр. кач.

Уменьшение силы трения Во-первых, мы знаем, трение бывает не всегда твердым, хотя именно от него в тысячах ситуаций стремятся избавиться. Например, смазывают детали механизмов и машин, чтобы уменьшить их износ и не терять впустую энергию, уходящую на бесполезный нагрев.


Уменьшение силы трения Подшипники Внутреннее кольцо подшипника насаживают на вал, который при вращении не скользит, а катится на шариках или роликах. Внутреннее кольцо подшипника насаживают на вал, который при вращении не скользит, а катится на шариках или роликах.



Воздушная подушка Суда на воздушной подушке — это аппараты, поддерживающие себя над опорной (земной или водной) поверхностью с помощью воздушной подушки, создаваемой судовыми вентиляторами. В отличие от обычных судов и колесного транспорта суда на воздушной подушке (СВП) не имеют физического контакта с поверхностью, над которой движутся



Трение играет важную роль в повседневной жизни. Эту силу приходится учитывать при проектировании самых различных технических систем, принцип действия которых основан на непосредственном соприкосновении движущихся частей. Не всегда трение является вредным фактором, но все же в большинстве случаев разработчики стараются самыми разнообразными способами уменьшить .

Инструкция

В самом простом случае постарайтесь изменить степень шероховатости поверхностей соприкасающихся объектов. Этого можно добиться путем шлифовки. Тела, взаимодействующие поверхности которых являются гладкими, доведенными до глянца, будут двигаться друг относительно друга значительно легче.

По возможности замените одну из соприкасающихся поверхностей на ту, которая имеет более низкий коэффициент трения. Это может быть искусственное покрытие- так, тефлон имеет один из самых низких коэффициентов трения, равный 0,02. Изменить проще тот элемент системы, который играет роль инструмента.

Используйте смазочные материалы, введя их между трущимися поверхностями. Этот способ применяется, например, в лыжном спорте, когда на рабочую поверхность лыж наносится специальная парафиновая смазка, соответствующая температуре снега. Смазки, применяемые в других технических системах, могут быть жидкими (масло) или сухими (графитовый порошок).

Рассмотрите возможность применения «газообразной смазки». Речь идет о так называемой «воздушной подушке». Уменьшение силы трения происходит в этом случае за счет создания потока воздуха между соприкасавшимися ранее поверхностями. Метод используется при проектировании вездеходов, предназначенных для преодоления труднопроходимых местностей.

Если в рассматриваемой системе используется трение скольжения, замените его на трение качения. Проделайте простой эксперимент. Поставьте на ровную поверхность стола обычный стакан и рукой попытайтесь его сдвинуть. Теперь положите стакан на бок и сделайте то же самое. Во втором случае сдвинуть предмет с места будет значительно легче, поскольку вид трения изменился.

Используйте подшипники в узлах, где происходит трение. Эти элементы позволяют преобразовать вид движения, тем самым существенно снизить потери на трение, уменьшив его силу. Этот способ наиболее широко применяется в технике.

На первый взгляд, излишняя сила трения вредна. Она уменьшает КПД механизмов, изнашивает детали. Но есть случаи, когда силу трения необходимо увеличить. Например, при качении колес необходимо улучшить их сцепление с дорогой. Посмотрите, каким образом это можно сделать.

Инструкция

Чтобы понять, как увеличить силу трения, вспомните, от чего она зависит. Рассмотрите формулу: Fтр=мN, где м – коэффициент трения, N – сила реакции опоры, Н. Сила реакции опоры, в свою очередь, зависит от массы: N=G=mg, где G — вес тела, Н- m – масса тела, кг- g – ускорение свободного падения, м/с2.

Из формулы можно сделать вывод, что сила трения зависит от коэффициента трения. Коэффициент трения определяется для каждой пары взаимодействующих материалов и зависит от природы материала и качества поверхности.

Таким образом, первый способ увеличить трение – изменить материал скользящей поверхности. Наверное, вы замечали, что в одной обуви практически невозможно передвигаться по влажному кафельному полу, а в другой вы не ощущаете каких-либо неудобств. Это объясняется тем, что подошвы ботинок сделаны из различных материалов. Скользкая обувь имеет низкий коэффициент трения скольжения подошвы относительно влажного кафеля.

Второй способ – увеличить шероховатость поверхности. Пример — зимние шины для автомобиля имеют более рельефный протектор, чем летние. За счет этого на скользкой зимней дороге автомобиль может уверенно двигаться.

Третий способ – увеличение массы. Как видно из формулы, сила трения напрямую зависит от массы. Это объясняет, почему груженому автомобилю в отдельных случаях легче выбраться из грязи, чем тому, что налегке. Это правило работает при определенном качестве грунта – в вязкую, болотистую почву тяжелая машина просядет больше, чем легкая.

Четвертый способ – удаление смазки. Представьте транспортер технологической линии, состоящий из вращающихся валиков, на которые натянута лента. Валики транспортера начинают проскальзывать по ленте, если они загрязнены. В этом случае грязь действует как смазка. Очистив детали механизма, вы увеличите силу трения и повысите КПД оборудования.

Пятый способ – полировка. Отполировав поверхность, вы можете увеличить силу трения. Это объясняется тем, что при соприкосновении отполированных поверхностей включаются силы межмолекулярного притяжения. Например, очень трудно раздвинуть два листа стекла, сложенных вместе.

Цель урока:

  • Познакомить учащихся с силой трения, закрепить полученные знания о силах в природе. Сформировать понятие “трение” и “сила трения”;
  • продолжать формирование естественнонаучных представлений;
  • продолжать отработку практических навыков работы с оборудованием;
  • способствовать бережному отношению к приборам и оборудованию;
  • способствовать нравственному воспитанию учащихся через рассказ об ученых.

Формируемые умения: работать с приборами, наблюдать, сравнивать результаты опытов, делать выводы.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: динамометр; деревянные бруски; набор грузов; песок.

Демонстрации:

  • Силы трения покоя, скольжения.
  • Сравнение сил трения скольжения и качения.

Ход урока
  1. Актуализация опорных знаний. Создание ситуаций успеха.
  1. Фронтальный опрос:
  • Что называется силой?
  • Какие силы мы уже изучили?
  • Как дать полный ответ о любой силе?
  • С помощью какого прибора можно измерить силу?
  1. Решение задач. (У доски)
  • Какая сила тяжести действует на яблоко массой 120г?
  • Пружину жесткостью 500Н/м растянули на 2 см. Под действием какой силы она была растянута?
  1. Определите, о какой силе говорится в тексте книги “Занимательная физика” Я.И. Перельман “Всем нам случалось выходить из дома в гололедицу: сколько усилий стоит нам удержаться от падения, сколько смешных движений приходится нам проделывать, чтобы устоять!”
  2. Примеры проявления явления трения в природе.
  1. Объяснение нового материала.

Презентация . Тема урока “Сила трения” (слайд 1)

  1. Знакомство с силой трения (слайд 2,3)

Опыт 1. Влияние силы трения на движение тел. Толкнуть брусок по доске трибометра. Выявить причину быстрой остановки бруска.

  • Сила, возникающая при взаимодействии поверхности одного тела с поверхностью другого, когда тела неподвижны, либо перемещаются относительно друг друга, называется силой трения. (Ролик “Сила”)
  • Обозначается сила трения буквой F с индексом Fтр
  1. Немного истории (слайд 4,5)

Первым силу трения исследовал Леонардо да Винчи (1452-1519г.г.). Позже исследовали эту силу Гилиома Амонтон (1663-1705г.г.) и Шарль Кулон (1736-1806г.г.). Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения.

  1. Рассмотрим подробнее силу трения

Существуют различные виды сухого трения:

Трение покоя (слайд6). Сила, которая удерживает шкаф на месте — сила трения покоя. Чтобы сдвинуть тело с опоры нужно приложить силу. Эта сила уравновешивает силу трения. На наклонной опоре сила трения удерживает тело. Сила трения покоя по величине может достигать больших значений. (Ролик “Трение покоя”)

Задание №1. Измерение силы трения.

Оборудование:

Ход работы:

  • На доску трибометра положить деревянный брусок с грузом 100г, за крючок бруска прикрепить динамометр, и держа его горизонтально постепенно увеличивать силу тяги.
  • Сделать вывод.

Вывод: пока сила тяги мала, брусок остаётся в покое. Значит кроме силы тяги, на брусок действует еще какая-то сила, противодействующая данной. Эту силу называют силой трения покоя.

Трение скольжения (слайд7). Когда тело начинает двигаться по опоре, возникает сила трения скольжения, направленная в сторону, противоположную движению.

Задание №2. Измерение силы трения скольжения.

Оборудование: бруски, набор грузов, динамометр, линейка.

Ход работы:

  • Положите брусок на поверхность стола. Прикрепите динамометр к бруску и тяните за динамометр равномерно (с одинаковой скоростью).
  • Определите показания динамометра. Как можно уменьшить силу трения? Ответ: Чтобы уменьшить трение, на гладкие поверхности трущихся тел наносят жидкую смазку.
  • Поместите на брусок поочередно 1, затем 2, а затем 3 груза и для каждого из случаев измерьте силу трения.
  • Записать результат.
  • Сделать вывод.

Вывод: между молекулами соприкасающихся тел возникают силы взаимного притяжения, которые и являются причиной трения. Если тела хорошо отполированы, то сила трения может стать очень большой.

Трение качения (слайд8). Трение качения — сила трения, которая возникает, когда одно тело катится по поверхности другого. (ролик “Сила трения качения”).

В технике часто для уменьшения сил сухого трения наносят смазку, или заменяют трение скольжения трением качения (применяют подшипники). Сила трения качения намного меньше трения скольжения.

Задание №3: Сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

Оборудование: брусок, динамометр, каток (вместо катка можно взять брусок и деревянные карандаши), линейка.

Ход работы:

  • Собрать установку (рис.1). (Если нет катка, то можно брусок положить на деревянные карандаши). Записать значения сил трения
  • Собрать установку (рис.2). Записать значения сил трения
Рис.1. Рис.2.
  • Сравнить значения и сделать вывод.

(Ролик “Отличие сил трения”)

  1. Другие силы трения.

При движении твердых тел в жидкостях возникает сила вязкого трения. Величина вязкого трения зависит от формы тела, рода жидкости и скорости движения тела.

  1. Особенности силы трения
  • возникают при соприкосновении двух движущихся тел
  • действуют параллельно поверхности соприкосновения тел
  • направлено против движения тела
  1. Нужно ли избавляться от трения? (слайд 9,10,11)

Представим нашу жизнь без трения (беседа с учащимися)

  1. Рефлексивно-оценочный этап:
  1. Ответить на вопросы:
  • Почему любое тело, приведенное в движение, в конце концов, останавливается?
    Ответ: На движущееся тело действует сила трения скольжения, которая направлена против движения и уменьшает скорость тела.
  • Почему труднее санки сдвинуть с места, чем их везти?
    Ответ: Сила трения покоя при движении с места санок больше силы трения скольжения.
  • Почему бочку катят, а не переносят?
    Ответ: В данном случае заменяют силу трения скольжения силой трения качения, которая значительно меньше
  • Как можно уменьшить трение?
    Ответ: Смазка уменьшает трение, и заменить скольжение тела качением. Сила трения качения меньше силы трения скольжения.
  • Как увеличить трение?
    Ответ: Сделать поверхность неровной (шероховатой) или увеличить силу давления.
  1. Объясните поговорки о трении:
  • “Не подмажешь – не поедешь”.
  • “Пошло дело как по маслу”.
  • “Что кругло – легко катится”.
  • “Лыжи скользят по погоде”.
  • “Коси, коса, пока роса, роса долой — и мы домой”
  1. Давайте подведем итог нашего урока:
  • Какое явление мы изучили?
  • Каковы причины возникновения трения?
  • От чего зависит трение?
  • Какие способы уменьшения и увеличения трения существуют?
  • Зависит ли трение от среды, в которой оно возникает?
  • Какие виды трения существуют вокруг нас?
  • Какие физические величины характеризуют каждый из видов трения?
  • Что вам понравилось на уроке? (слайд12)
  • Что было трудным?
  1. Домашнее задание:
  1. §16-17; вопросы к параграфу; 10 примеров различного проявления силы трения (найти из дополнительной литературы). Написать сочинение на тему: “Если не было силы трения”.
  2. Высокий уровень. Задачи на смекалку:
  • На столе лежит стопка книг. Что легче: вытянуть нижнюю книгу, придерживая остальные, или привести в движение всю стопку, потянув за нижнюю книжку?
  • Чему равен коэффициент трения колёс о дорогу, если сила тяги машины массой 1т равна 500Н.
Конспект открытого урока в 7 классе по теме

«Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».
В рамках регионального семинара

Введение курса «Элементы физики в быту и на производстве» как инновационной технологии в систему обучения учащихся коррекционных школ VIII вида

04.12.2013г

Учитель БРЫКСИНА Е. С
Цель: продолжить знакомство с силой трения, узнать способы увеличения и уменьшения силы трения.
Тип урока : комбинированный.
Задачи урока :
Обучающие : формирование навыков работы с физическими приборами,

умение самостоятельно делать выводы.


Развивающие: научиться видеть взаимосвязь между изученным

теоретическим материалом и явлениями в жизни.


Воспитательные: развитие стремления к познанию.

Оборудование:
Брусок, набор грузов, линейки, динамометры, круглые палочки, полоски наждачной бумаги, карточки для индивидуальной работы, ноутбук, мультимедийный проектор, экран.

Структура урока:


  1. Организационный момент и подготовка к уроку.

  2. Повторение ранее изученного материала.


  3. Изучение нового материала.

  4. Коррекция в процессе получения новых знаний.

  5. Закрепление нового материала.

  6. Подведение итогов.

  7. Объявление домашнего задания.

  8. Вывод из урока.

1.Оргмомент

Приветствие гостей. Сообщение темы и цели урока.

Сегодня на уроке у нас присутствует много гостей. Поприветствуем их. Тихо сели. Посмотрели друг на друга, улыбнулись, пожелали удачи. Начинаем работать.

Скажите название общей темы, которую мы изучаем? (Сила)

С какой силой мы познакомились на предыдущем занятии? (с силой трения).

Сегодня мы продолжаем знакомство с силой трения. Тема нашего сегодняшнего урока «Трение полезное и вредное. Способы увеличения и уменьшения силы трения».
2. Повторение ранее изученного материала.

Когда возникает сила трения? В какую сторону она направлена? (когда одно тело движется по поверхности другого, направлена против движения).

Назовите причины возникновения силы трения.

а) шероховатость поверхности

б) взаимное притяжение молекул.
— Какие виды трения вы знаете? (трение скольжения, трение качения, трение покоя).
Итак, Существует на свете сила трения,

Она имеет большое значение!

Есть три вида трения:скольжения, покоя, качения.

Все по себе очень важны

И в этом мире, конечно нужны!
Когда возникает сила трения скольжения?(когда одно тело скользит по поверхности другого), привести примеры.

Когда возникает сила трения качения?(когда одно тело катится по поверхности другого, привести примеры.

Что означает сила трения покоя?(это сила, которая мешает сдвинуть с места предмет),привести пример.
Приготовили сигнальные карточки (они у вас в тетрадях)

Взяли карточку №1. Задание: под рисунками подписать виды трения.

Виды трения

трение покоя

трение качения


трение скольжения

(фронтальный опрос по картинкам: привести примеры на каждый вид трения, вклеивание карточек в тетрадь).

Приготовили свои пальчики. Разомнём и потрём их. Какой вид трения мы сейчас наблюдаем? (трение скольжения). (вклеиваем карточку в тетрадь).


Трение – сила знакомая, но таинственная.

Трение может быть полезным и вредным.
Скажите когда нам трение помогает? (полезное трение)

При ходьбе

Удерживать предметы

Остановка автомобиля

Начало движения машины

При письме

Чистить зубы

Накладывать повязку

Носить одежду

Зажигать огонь и т д.


Когда трение нам мешает? (вредное трение)

Нагреваются и изнашиваются движущиеся части машин

Скрип дверей, полов

Мозоли на ногах и руках

Боли в суставах
Взяли карточку №2. Посмотрите внимательно на свои рисунки и скажите: где вы видите полезное трение, где вредное? (отвечают по цепочке) Под рисунками подписали вредное трение или полезное. (фронтальный опрос по картинкам). Вклеиваем карточку в тетрадь.
Трение полезное и вредное

____________ ________________________


изнашивание механизма __________________ _____________________


__________________ _____________________


  1. Подготовка к восприятию нового материала.
Мы с вами повторили виды трения, вспомнили когда трение бывает полезным, когда вредным.

Сегодня мы с вами познакомимся со способами увеличения и уменьшения трения.


Ведь два самых главных изобретения человека-

Колесо и добывание огня – связаны именно

Со стремлением увеличить или уменьшить трение.
Вы знаете, что трение – физическая величина.

Повторим в каких единицах измеряется сила? (в Ньютонах)

В честь кого названа единица измерения силы?

Какой буквой обозначается сила (F)

— Как называется прибор для измерения силы? (динамометр).

Какова цена деления динамометра? (1\10 Н) (повторить правило определения цены деления динамометра)


Сейчас мы опытным путём сравним трение скольжения и трение качения.

Взяли карточку №3

Демонстрация опыта: тележка (перевёрнутая) с грузом с прикреплённым динамометром движется по столу. Какой вид трения вы наблюдаете? (трение скольжения). Какова сила трения скольжения? (С помощью динамометра определяем силу трения скольжения).

Если тело двигать сложно

Трение уменьшить можно.

Человечество давно колесо изобрело.

Возникает трение, трение качения.

Переворачиваем тележку, ставим на колёса вместе с грузом. Какой вид трения вы наблюдаете? (Возникает трение, трение качения).

С помощью динамометра определяем силу трения качения.

Что легче: катить или скользить?

На карточке внизу написан вывод:………..

Заменяя трении скольжения на трение качения мы тем самым увеличиваем или уменьшаем силу трения?


Практическая работа№1

Сравнение трения скольжения и трения качения

Вывод: трение качения больше\меньше трения скольжения.

Сейчас вы установите зависимость силы трения от материала поверхности..


Взяли карточку №4
Практическая работа№2

Зависимость силы трения от материала поверхности.

Вывод: чем больше шероховатость поверхности, тем больше\меньше сила трения.
-Какое физическое тело будете двигать? (брусок)

По каким поверхностям будите двигать брусок?

Положили перед собой деревянную линейку, поставили на неё брусок, зацепили динамометр и двигаем брусок. Записали значение силы в таблицу.

Теперь измерьте силу трения при движении бруска по наждачной бумаге.

Сравните силы трения и сделайте вывод.(вклеиваем таблицы в тетрадь).

Физминутка


Чтобы нам не уставать

Надо телу отдых дать.

Быстро с вами разомнёмся

И на место вновь вернёмся.

Мышцы бёдер мы потрём

Трение вспомним мы при том

Польза здесь от трения

От трения скольжения.

Мышцы плеч мы разминаем

Трение снова вспоминаем

Руки сцепим меж собою

Будет трение покоя.
Тихо сели, продолжаем знакомиться со способами увеличения и уменьшения трения.
если трение полезное, то его усиливают :

Посыпают дорожки песком во время гололёда

Подошвы зимней обуви делают ребристыми (спортивная обувь)

Шины колес (летняя резина и зимняя)

Гимнасты, штангисты натирают руки тальком перед выступлениями

Резиновые коврики, ручки инструментов, ребристая поверхность прицепки, плоскогубцев и т д.


если трение вредное, то его уменьшают :
— шлифуют поверхности швейных игл, медицинских игл, инструментов

Вводят смазки, масла

Применяют подшипники (шариковые и роликовые)(где?) (в автомобилях, токарных станках, электродвигателях, велосипедах. и т д)
Зарядка для глаз:

Время зря вы не теряйте

И движенья повторяйте

Теплота от трения поможет нам для зрения.
Карточка №5 способы уменьшения и увеличения силы трения (вклеить в тетрадь)


  1. Уменьшение шероховатости поверхностей.

  2. Применение смазки.

  3. Замена силы трения скольжения на силу трения качения.

  4. Применение подшипников.

  1. Увеличение шероховатости поверхностей.

  2. Увеличение силы давления на поверхность.

ТЕСТ (карточка №6)
Тестовое задание
1)Какая сила не позволяет сдвинуть с места тяжёлый шкаф?

А.Сила трения скольжения Б. Сила трения покоя . В.Сила тяжести


2)При смазке трущихся поверхностей сила трения….

В . Уменьшается


3)В гололёд тротуары посыпают песком. При этом трение подошв обуви о лёд ….

А.Не изменяется Б . Увеличивается В. Уменьшается


4)Поверхность обуви делают ребристой при этом сила трения …..

А.Не изменяется Б. Увеличивается В. Уменьшается


5) Иногда перед вбиванием гвоздя в доску его смазывают маслом при этом сила трения……

А.Не изменяется Б. Увеличивается В . Уменьшается


Стихотворение «Трение»:

Надоело это тренье! Просто нет уже терпенья!

Про него я всё учу! Сколько можно? Не хочу!

Я учебник закрываю. Спать ложусь и забываю я про всё.

Покой предвижу. Только странный сон я вижу:

Наблюдаю вдруг картину- тренья нет и в половину.

Мир без трения друзья изменился.

Вижу я как по льду скользит прохожий,

А любой автомобиль знал инерцию, похоже,

И нигде не тормозил.

Нитки в тканях заскользили, вмиг одежда разошлась.

Чудеса те удивили. Видно,впрямь, беда стряслась.

Я кричу, что без сомненья, плохо всем без силы тренья.

Развязались все узлы, падают предметы.

Я цепляюсь за углы – всё скользит. «Ну, где ты?

Только сну я подивился – глядь, учебник сам открылся,

Нелишним будет мне узнать всё о силе трения.
Итак, ребята подведём итоги, внимание на экран!!

5. Подведение итогов (презентация)

Что нового вы сегодня узнали на уроке?

Как вы будете применять знания, полученные на уроке, в своей жизни.


6. Домашнее задание

Написать мини-сочинение о трении с использованием слов: трение скольжения, трение покоя, трение качения.


Сила трения — презентация онлайн

1. Тема: «СИЛА ТРЕНИЯ»

«Вездесущее, мешающее, необходимое».
900igr.net

2. Цель урока:

Изучить причины трения, виды
трения, выяснить природу силы
трения, её направление, от чего она
зависит, способы уменьшения и
увеличения силы трения.

3. Задачи урока:

Познавательные: формировать умение
планировать и проводить физические опыты,
объяснять физические явления;
Развивающие и воспитательные: формировать
умение систематизировать и обобщать изученное,
Раскрывать взаимосвязь между изученным
теоретическим материалом и явлениями в жизни,
формировать умения взаимодействовать в
процессе групповой работы.

4. Физический диктант

1.Что является мерой действия одного тела на
другое
2 .Какой буквой обозначается сила .
3.В каких единицах измеряется сила.
4.Как называется прибор для определения силы.
5.Как называется сила притяжения тел к Земле
.Запишите формулу.
6.Какая сила действует на пружину.
7.Сила ,с которой тело вследствие притяжения к
Земле действует на опору или подвес, называется …

5. Виды сил

Виды сил
Сила тяжести
Сила упругости
Сила трения

6. Опыт №1 Наблюдение явления трения

На столе лежит деревянный брусок. Толкните его и наблюдайте
за его движением. Прикрепите к нему динамометр и тяните
равномерно. Замените брусок цилиндром и проделайте то же
самое.
Что вы можете сказать о скорости тела? Как она изменялась в
опытах?
v
Fтр
Леонардо
Да
Винчи
(1452 — 1519)
Кулон Шарль Огюстен
(14.03.1736 — 28.08.1806) выдающийся французский
инженер и физик.
Гильом АМОНТОН (1663 —
11.10.1705),
французский
физик,
сконструировавший
гигрометр,
нертутный
барометр,
воздушный
термометр и барометр с Uобразной
трубкой,
используемый на кораблях.
Еще в 1703 году подразумевал
существование
абсолютного
нуля
температуры,
открыл
законы
внешнего
трения
твердых тел.
Аристотель
Чтобы
тело
двигалось равномерно
его надо толкать.
Галилео Галилей
Чтобы тело двигалось
равномерно его не надо
тормозить.

12. Сила трения

Знакомься сила трения
Достойна обсуждения.
Никак подобной силой
Нельзя пренебрегать.
Мешает сила трения
Любому продвижению,
Мешает также скорость,
Движение сохранять
При соприкосновении одного тела с другим возникает
взаимодействие,
препятствующее их относительному
движению,
которое
называют
трением.
А
силу,
характеризующую это взаимодействие, называют силой
трения.

13. Опыт 2 и 3. “Выяснение причин возникновения трения”.

Установим 2 причины трения и наличие или отсутствие сходства
между силой трения и силой упругости.
Опыт 2: возьмите 2 стеклянные пластины, прижмите их друг к другу, а
затем сдвиньте одну пластину относительно другой. Что вы
наблюдаете? Почему пластины трудно сдвинуть?
Капните пипеткой на одну пластину 2-3 капельки воды и повторите
опыт. Почему стало еще труднее сдвигать пластины?
Опыт 3:возьмите лист бумаги и карандаш.Проведите любую линию.А
теперь то же самое попробуйте сделать на стекле.Что наблюдаете.
Назовите 2 причины возникновения трения.
шероховатость
поверхностей
соприкасающихся тел
Как правило, в большинстве
случаев трение обусловлено
этой причиной
взаимное притяжение
молекул соприкасающихся
тел
Возникает в случае гладко
отшлифованных
поверхностей

15. Причина сила трения

Причина сила трения,
Взаимозацепления
Неровностей, поверхностей
В движении разных тел
Тут бугорки, царапинки
От них ты не избавишься
Как бы не хотел
Когда же отшлифованы
Тела, отполированы,
То друг по другу двигаться
Казалось им легко
Увы молекулярное
Вступает притяжение
И трение в этом случае
Особо велико.
Одна из причин возникновения силы трения является шероховатость поверхностей
соприкасающихся тел. Даже гладкие на вид поверхности тел имеют неровности, бугорки и
царапины. На рисунке неровности изображены в увеличенном виде. Когда одно тело
скользит или катится по поверхности другого, эти неровности цепляются друг за друга, что
создает некоторую силу, задерживающую движение.

16. Направление силы трения

Куда она направилась
Ты догадался правильно!
Не в сторону движения
В обратную всегда
И трения скольжения,
И трения качения
Препятствует движению
Туда или сюда.
Выходит, нет сомнения
Зловредна сила трения
Но делать общий вывод
Не следует спешить.
Без силы этой трения,
В разнос пойдет движение
И без нее не сможешь ты
Ни бегать, ни ходить
Fтр
Когда тело начинает двигаться по опоре, возникает сила трения, направленная в
сторону, противоположную движению.
Причина возникновения силы трения – межмолекулярное притяжение,
действующее в месте контакта трущихся тел.

17. Сила трения зависит от:

силы тяжести, действующей на движущееся тело;
сила трения зависит от материала, из которого
изготовлены тела, и от качества обработки их
поверхностей.
вида трения.
Сила трения скольжения
N
F тр
mg
Сила трения покоя
V=0

21. Сила трения качения

В. Перов «Тройка»
Способы уменьшения трения
Смазка
Уменьшение нагрузки
Шлифование
Замена скольжения качением
Способы увеличения трения
Увеличение
шероховатости
поверхности
Использование
специальных
материалов
Увеличение нагрузки
Трение бывает не только вредным, но и
полезным.
Полезна или вредна сила
трения?
Трение принимает участие там, где мы о нем даже и не подозреваем
Когда шьем
Без трения все нитки
выскользали бы из
ткани
Когда завязываем пояс
Без трения все узлы
бы развязались
Когда ходим
Без трения нельзя бы
было ступить и шагу, да и
,вообще, стоять.
Когда едем
Без трения колеса бы просто
прокручивались
Когда что-либо
ставим или берем в
руки
Без трения все бы соскальзывало со
стола и выскальзывало из рук.
Домашнее задание:
§ 30,31.32.
Темы сообщений:
«Трение на службе технике»
«Трение — враг техники».
Физкульминутка:
1.
2.
3.
4.
Разогреем ладони;
Потрём мочки ушей, в которых находятся
биологические активные точки, влияющие на
иммунитет;
Для расслабления мышц спины, кулачками потрите
вдоль позвоночника для улучшения
кровообращения в этих мышщах;
Пройдемте 3 шага вперёд и 3 назад;
В каких упражнениях вы встретили трение?
Ответ: ходьба, качение и покой.
Ответ: ходьба, качение и покой.
СИЛА ТРЕНИЯ.ТРЕНИЕ ПОКОЯ. ТРЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ
Вариант 1
I (2) Сани скатываются с горы под действием силы …, а, скатившись, останавливаются
за счет силы …
1. трения… тяжести.
2. упругости… трения.
3. трения… упругости.
4. тяжести… трения.
II (2)
При смазке трущихся поверхностей сила трения …
1. не изменяется.
2. увеличивается.
3. уменьшается.
III (2)
Совпадает ли сила трения с направлением скорости движения тела?
1. Совпадает с направлением скорости.
2. Направлена в сторону, противоположную скорости.
IV (2)
При равных нагрузках сила трения скольжения всегда … силе (силы) трения
качения.
1. равна; 2. больше; 3. меньше.
V (2)
Трактор при вспашке земли, двигаясь равномерно, развил
силу тяги
15 кН. Чему равна сила сопротивления почвы?
1. 150 кН; 2. 30 кН; 3. 15 кН; 4. 12 кН; 5. 24 кН.
Вариант 2
I (2)
Два биллиардных шара, столкнувшись, отталкиваются друг от друга за счет
силы …, а затем останавливаются
за счет силы …
1. трения… тяжести.
2. упругости… трения.
3. трения… упругости.
4. упругости… тяжести.
II (2)
В машинах, где имеется ременная передача, ремень натирают канифолью.
Изменяется ли при этом сила трения ремня о шкив?
1. Не изменяется. 2. Увеличивается. 3. Уменьшается.
III (2)
На рисунке 26 изображены силы, действующие на движущийся брусок. Какая из указанных сил — сила трения?
1. Первая. 2. Вторая. 3. Третья. 4. Четвертая.
IV (2)
Для равномерного движения бруска (см. рис. 26) необходимо, чтобы сила 1
была … силы (силе) 3.
1. равна;
2. больше;
3. меньше.
V (2)
Электровоз, двигаясь равномерно, тянет железнодорожный состав силой 150
кН. Чему равна сила сопротивления (трения)?
1. 150 кН; 2. 30 кН; 3. 15 кН; 4. 120 кН; 5. 300 кН.
Вариант 3
I (2)
При спуске с горы скорость велосипедиста увеличивается
под
действием силы …, после спуска с горы скорость станет уменьшаться за счет силы …
1. трения… тяжести.
2. трения… упругости.
3. упругости… трения.
4. тяжести… трения.
II (2)
В гололедицу тротуары посыпают песком, при этом сила трения подошв
обуви о лед …
1. не изменяется.
2. увеличивается.
3. уменьшается.
III (2)
Может ли тело находиться в движении при условии, что действующая на
него сила равна силе трения?
1. Такое тело может только покоиться.
2.. Тело может покоиться или двигаться прямолинейно и равномерно.
3. Может, но скорость его будет уменьшаться.
IV (2)
Чем больше масса тела, перемещающегося по горизонтальной поверхности,
тем … сила трения.
1. больше
2. меньше
3. Утверждения «больше» и «меньше» не верны. Сила трения не зависит от
массы тела и силы тяжести, действующей на это тело.
V (2)
Трактор равномерно тянет комбайн, развивая силу тяги 12 кН. Чему равна
сила сопротивления?
1. 150 кН; 2. 30 кН; 3. 12 кН; 4. 15 кН; 5. 24 кН.
I (2)
Вариант4
I (2)
Футбольный мяч при ударе отлетает под действием силы …, а после
падения на землю останавливается за счет силЫ …
1. трения… тяжести.
2. упругости… трения.
3. трения… упругости.
4. тяжести… трения.
II (2)
При завинчивании шурупы смазывают мылом, при этом сила трения …
1. увеличивается. 2. не изменяется. 3. уменьшается.
III (2)На рисунке 27 изображен брусок, лежащий на опоре.
Какие силы
действуют вдоль поверхности опоры, если
брусок перемещать?
1. Действует одна лишь сила упругости пружины.
2. Действует одна лишь сила трения.
3. Сила трения и сила упругости.
4. Сила трения, сила упругости и сила тяжести.
IV (2)Какие причины влияют на силу трения?
1. Природа трущихся поверхностей.
2. Силы, прижимающие соприкасающиеся поверхности друг к другу.
3. Шероховатость соприкасающихся поверхностей.
V (2)Во время движения электродвигатель трамвая развивает
силу тяги 30
кН. Чему равна сила трения при равномерном движении трамвая?
1. 150 кН; 2. 30 кН; 3. 15 кН; 4. 12 кН; 5. 24 кН.

39. Заполнение таблицы

сила трения
от чего зависит
причины возникновения
виды силы трения
сила трения
от чего зависит
причины возникновения
шероховатость
соприкасающихс
я поверхностей
взаимное
притяжение
молекул
соприкасающихся
поверхностей
качество
обработки
соприкасающихс
я
поверхностей
род
вещества
виды силы трения
сила трения
скольжения
сила трения
качения
смазка
величина
прижимающей
силы
подшипни
ки
сила трения
покоя

Симметрия | Бесплатный полнотекстовый | Конкретные проблемы измерения коэффициента трения с помощью трибометра переменного падения

1. Введение

Вообще практически не существует технической системы без трения (за исключением, например, магнитолевитирующих устройств, таких как высокоскоростные поезда на магнитной подвеске и магнитные подшипники). Даже сегодня нет последовательных взглядов на обоснование природы трения и его описание. Это подтверждается тем, что существует множество моделей и теорий трения.С самого начала изучения трения люди использовали экспериментальные методы и пытались количественно определить трение с помощью различных измерительных приборов.

Трибологические измерения включают коэффициенты трения, силы трения, шероховатость поверхности, износ, характеристики материала и смазки. Коэффициент трения – это отношение силы трения между двумя телами к нормальной силе между ними. Статическое трение возникает между телами, когда тела еще не движутся навстречу друг другу.

Сила трения покоя препятствует движению тела по наклонной плоскости. Кинетическое трение, также называемое динамическим трением, представлено силой в момент, когда тела движутся друг относительно друга. В целом кинетический коэффициент трения меньше статического коэффициента трения [1,2]. На основании предыдущих исследований [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ], можно сказать, что трение скольжения является симметричной задачей. Часто его представляют в виде симметричного графика силы трения, зависящего от относительной скорости движения между исследуемыми парами материалов (рис. 1).График на рисунке 1 показывает модель трения Штрибека, часто используемую в машиностроении. В зависимость также входит площадь разрыва при нулевой скорости. При превышении силы отрыва сила трения уменьшается. Этот разрыв вызывает проблемы в экспериментах и ​​моделировании. С математической точки зрения это означает, что у нас есть два разных значения силы трения для нулевой относительной скорости движения. По этой причине мы изменили предыдущую исходную модель Стрибека на модель, показанную на рисунке 1 справа.Модифицированная модель представляет собой симметричную модель без каких-либо численных проблем и с пересечением нуля.

В случаях поскальзывания и падения большую роль играют динамика человека и реакция людей на ощущаемую потерю трения между их ногами и полом. В качестве меры предосторожности часто исследуют скользкие поверхности, которые могут привести к падению человека. Ранее был исследован коэффициент статического трения. Однако подавляющее большинство падений происходит при движении человека. Таким образом, исследование кинетики было более целесообразным в данном случае.

Даже такое тривиальное дело, как производство ванн и душевых кабин, довольно сложное. Трение между ступней человека и поверхностью ванны дополнительно осложняется наличием воды, которая действует как смазка и уменьшает силу трения между ступней и поверхностью ванны. При разработке напольных материалов также необходимо исследовать фрикционные свойства, возникающие при взаимодействии с обувью человека. Поэтому трибометр используется для оценки безопасности ходьбы человека [2].Для этой цели также были предприняты усилия по разработке устройства для оценки материала пола даже во влажном состоянии [3,4,5]. Серьезной решенной проблемой является взаимодействие автомобильной шины с дорожным покрытием, и для этого исследования были разработаны стенды [5]. Поэтому противоскользящие свойства дорожного покрытия исследуют и оценивают перед вводом в эксплуатацию [6]. В [7, 8, 9] были рассмотрены различные методы измерения сил трения для различных приложений, и было обнаружено, что проблемы трения затрагивают многие области повседневной жизни [10, 11, 12, 13, 14, 15].С практической точки зрения коэффициент трения оказывает влияние на практическую работу механизмов. Например, коэффициент трения оказывает непосредственное влияние на параметры работы подшипника. Внутренний зазор в подшипнике качения влияет на трение между телами качения и дорожками качения [16]. Трибометр — прибор для исследования трибологических характеристик и исследования взаимодействия поверхностей тел при их относительном движении. В [2] трибометр с наклонным полозьем назван трибометром с переменным углом падения (VIT).

Целью данной статьи было решение конкретных задач измерения коэффициента трения скольжения пар материалов с помощью трибометра с переменным углом падения с точки зрения метрологии. В частности, мы намеревались исследовать выражение достоверности (в терминах достигаемых ошибок и неопределенностей измерения) и возможности повышения достоверности этого измерения. Другой проблемой, которую необходимо решить, является метод проведения измерения, который оказывает влияние на достигаемую неопределенность измерения.

2. Мотивация и цели

На практике имеются таблицы с эмпирическими значениями коэффициентов трения между различными парами материалов. Однако такие таблицы дают лишь очень грубое приближение, которое может диаметрально отличаться от реальности, поскольку трение зависит от многих факторов.

Гораздо более серьезной проблемой является знание трения в миниатюрных системах. В этом случае идентификация трения является доминирующей задачей, от которой зависит общий успех этих миниатюрных систем и их реализация на практике [17,18,19].

В обычной практике при решении систем часто используется метод пренебрежения трением. Однако такой подход может иметь фатальные последствия. Возможна ситуация, когда спроектированная и впоследствии внедренная система вообще не выполняет своей целевой функции. Причиной такой ситуации является преобладание сил трения в технической системе.

Наличие трения в решаемых системах вызывает ряд нелинейностей, например, мертвую зону (зону нечувствительности) и гистерезис (различное поведение при одних и тех же входных переменных).Пренебрежение этими нелинейностями приводит к созданию имитационных моделей с отличными от реализованных систем свойствами.

Наконец, есть и экономические аспекты, которые вводятся в жизненный цикл продукта, когда процесс разработки и проверки удорожается именно из-за легкомысленного пренебрежения силами трения на этапе проектирования продукта. Тогда изготовленный прототип не соответствует требованиям заказчика и становится непродаваемым и неконкурентоспособным. Эти и другие упомянутые факторы послужили мотивацией для данной работы.

Для характеристик или описаний трения или сопротивления трению используется безразмерная величина, называемая коэффициентом трения (COF). Коэффициент трения, согласно [19,20], определяется как отношение силы трения к нормальной силе, действующей перпендикулярно двум соприкасающимся поверхностям. Этот коэффициент измеряет трудность, с которой один материал скользит по другому материалу. Кинетический коэффициент трения связан с силой, измеряемой при поддержании движения.

3. Описание измерительной цепи

Измерение статического коэффициента трения с использованием метода трибометра с переменным углом падения определено в стандарте ASTM D4917-97(2007) [21,22], ASTM D4521-96 [23], ISO 12957 -2 [24], TAPPI T 815 [25], ASTM F1679-04e1 [26], ASTM D4918-97 [27]. Измерение статического коэффициента трения (рис. 2) состоит просто в увеличении угла наклонной плоскости α до момента, когда начинается проскальзывание саней по наклонной плоскости.Тангенс этого угла (рис. 2) есть статический коэффициент трения (1) [26].

fS=FTFN=m⋅g⋅sinαm⋅g⋅cosα=tanα,

(1)

При статическом трении сила действует следующим образом: при необходимости определения кинетического коэффициента трения наклонная плоскость устанавливается на выбранный угол наклона, а скользящее тело салазок перемещается вручную. Если салазки останавливаются, значит, угол отрегулирован неправильно. Таким образом, эта процедура повторяется до того момента, пока проскальзывание саней поддерживается с постоянной скоростью.Тангенс угла наклона наклонной плоскости, при котором это происходит, соответствует кинетическому коэффициенту трения. Инициализация движения салазок неизбежна, т.к. в общем случае это относится к тому, что:

Здесь может возникнуть проблема, что при ручном запуске движения, т.к. такой силовой импульс, который искажает это измерение, может быть придан проскальзыванию сани. Этот метод измерения дает только приблизительные значения кинетического коэффициента трения, которые непригодны для практического использования.

Для кинетического трения сила применяется следующим образом: Согласно уравнению, сила трения при движении тела не зависит от скорости этого движения. Однако это можно рассматривать только в лабораторных условиях при малой скорости движения. Фактически кинетический коэффициент трения зависит от скорости движения тела. Оба соотношения предполагают, что сила трения не зависит от размера площадей трения скользящих тел [9].

4.Рекомендации стандарта

Согласно стандарту ASTM D4918-97 [27], статический коэффициент трения связан с силой, необходимой для начала движения между двумя поверхностями пары материалов. Согласно стандарту ASTM D4918-97 [27], определить кинетический коэффициент трения этим методом невозможно. Делается ссылка на стандарт ASTM D4917 [22], в котором описан другой метод измерения как статического, так и кинетического коэффициентов трения. Измерительное устройство по ASTM D4918-97 [27] (рис. поверхность), прикрепленная на одном конце с помощью шарнира.Этот салазок (рис. 2) можно наклонять с постоянной скоростью. Поверхность этой полозья изготавливается из материала достаточной жесткости — дерева, пластика или металла. Ширина этих салазок должна быть как минимум на 25 мм шире ширины салазок. Длина наклонной плоскости салазок должна быть достаточно большой, чтобы салазки могли перемещаться не менее чем на 15 мм. Наклонная плоскость имеет зажимы для крепления образца испытуемого материала к наклонной плоскости. Салазки (рис. 2) изготовлены из квадратного металлического материала размером 63.5 мм 2 . Вес саней 200 гр. На салазках также имеются зажимы для крепления исследуемого материала. Для проведения измерения требуется плавное увеличение угла наклона салазок от горизонтального положения до 45°. Скорость опрокидывания салазок должна быть 1,5 ± 0,5°/с. Индикация угла наклона салазок должна быть с точностью не менее 0,5°. Наклон должен срабатывать до момента инициализации движения саней.После инициализации движения салазок наклон салазок сразу отключается и угловое положение наклонных салазок считывается с точностью 0,5°. В стандарте ASTM D4918-97 [27] указано, что для определения статического коэффициента трения требуется пять измерений, из которых следует определить среднее арифметическое и стандартное отклонение. Согласно стандарту TAPPI T815 [25], давление между поверхности 1,4 ± 0,7 кПа рекомендуется для измерения. Салазки должны иметь размеры 90 × 100 мм и весить 1300 г.Ширина наклонной плоскости полоза должна быть на 12,5 мм больше ширины салазок. Наклонная плоскость полоза должна быть такой длины, чтобы сани могли пройти по дорожке не менее 25 мм. Скорость опрокидывания салазок должна быть 1,5 ± 0,5°/с. В этом стандарте [25] также указано, что невозможно определить кинетический коэффициент трения с помощью этого метода измерения. оценивается.Оценивается так называемый угол трения для конкретных пар трущихся материалов, и этот угол определяется путем измерения угла наклона полоза во времени при движении скользящего тела салазок. Скорость опрокидывания салазок должна быть медленной с интервалом 3 ± 0,5°/мин. Перед началом испытаний полозья должны быть горизонтальны во всех направлениях. Требуемая максимально допустимая погрешность измерения угла наклона салазок составляет ±0,5°. Многие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы не включают оценку достоверности их результатов.Авторы забывают выразить, насколько можно верить полученным результатам. Действующие стандарты [28,29,30,31] также включают рекомендации по оценке и выражению неопределенностей измерений. В этой работе мы выражаем и оцениваем результаты в соответствии с этими стандартами [28,29,30,31]. Кроме того, почти все страны имеют собственные национальные версии этих стандартов, и они гармонизированы с указанными международными стандартами [28,29,30,31]. Результат измерения является полным только в том случае, если он состоит из измеренного значения и связанной с ним неопределенности измерение.Неопределенность измерения – неотрицательный параметр, связанный с результатом измерения, характеризующий разброс значений, которые можно обоснованно отнести к результату измерения. В большинстве случаев для этой статьи мы предполагали, что неопределенность симметрична относительно среднего значения данных измерений, и мы прикрепляли неопределенность к среднему значению с помощью символа (±). Это означает, что мы предполагали, что реальное значение принадлежит интервалу симметрично относительно среднего значения с любым уровнем вероятности [28,29,30,31].

Неопределенность измерения, связанная с оценками исходных данных, оценивается в соответствии с методом оценки «Тип А» или «Тип В». Оценка стандартной неопределенности типа А — это метод оценки неопределенности посредством статистического анализа серии наблюдений. В этом случае стандартная неопределенность представляет собой экспериментальное стандартное отклонение среднего значения, которое следует из процедуры усреднения или соответствующего регрессионного анализа. Оценка стандартной неопределенности типа В представляет собой метод оценки неопределенности с помощью средств, отличных от статистического анализа серии наблюдений.В этом случае оценка стандартной неопределенности основывается на некоторых других научных знаниях (например, данных предыдущих измерений, опыте или общих знаниях о поведении и свойствах соответствующих материалов и приборов, спецификациях производителя, данных, предоставленных в сертификатах калибровки и других сертификатах). , или неопределенности, присвоенные справочным данным, взятым из справочников.).

Оценка стандартной неопределенности типа А может применяться, когда для одной из входных величин было сделано несколько независимых наблюдений при одних и тех же условиях измерения.Если в процессе измерения имеется достаточное разрешение, в полученных значениях будет наблюдаться разброс или разброс. Как правило, когда число повторных измерений n невелико (n < 10), необходимо учитывать надежность оценки стандартной неопределенности типа А, выраженной стандартным отклонением среднего значения.

Также были некоторые [32,33], где «Метод A» и «Метод B» использовались вместо «Типа A» и «Типа B». Смысл обоих выражений одинаков.Комбинированная неопределенность представляет собой квадратный корень из линейной суммы квадратов компонентов стандартной неопределенности. Каждый компонент является произведением (то есть результатом умножения) стандартной неопределенности и связанного с ней коэффициента чувствительности. Комбинируя эти компоненты, мы пытаемся оценить общую величину неопределенности, связанную с нашей оцениваемой системой измерения или процессом [32,33].

5. Вопросы и проблемы, связанные с измерением

Указания и инструкции в вышеупомянутых стандартах порождают несколько основных проблем с осуществлением процесса измерения:

Как определить момент инициализации движение салазок на салазках при измерении статического коэффициента трения? Субъективное наблюдение может внести грубые ошибки в процесс измерения, и, таким образом, процесс измерения будет нарушен.

Какой должна быть скорость опрокидывания блока трибометра с точки зрения достижимой неопределенности измерения?

Сколько измерений необходимо? Процесс измерения не должен быть длительным из-за экономических аспектов измерения, но это соображение не должно приводить в ущерб достижимой неопределенности измерения.

Как определить погрешность измерения коэффициентов трения?

Можно ли по этому принципу измерения определить кинетический коэффициент трения? Как продолжить это измерение?

6.Модель измерения статического и кинетического коэффициентов трения и неопределенности измерения

Модель измерения статического коэффициента трения имеет уже упомянутый вид: Следуя рекомендациям, приведенным в [28,29,30,31,32], для стандартной неопределенности статического коэффициента трения можно установить:

ufsS=(1cos2αS)2⋅uα2,

(6)

Комбинированная неопределенность может быть получена путем объединения стандартной неопределенности, определенной методами А и В [28].

Все эти стандарты требуют максимально допустимой погрешности определения угла наклона салазок ±0,5°. Таким образом, это значение задает критерий выбора системы датчиков для измерения угла наклона салазок.

После рассмотрения равномерного закона распределения измеренных значений угла наклона салазок при доверительной вероятности 0,95 можно определить стандартную неопределенность измерения угла наклона салазок.Если необходимо выполнить критерий максимально допустимой погрешности, то лучше заменить эту стандартную неопределенность комбинированной неопределенностью:

. Для этого необходимо выбрать систему датчиков, удовлетворяющую этому критерию.

Для определения модели кинетического коэффициента трения рассмотрим уравнение движения в виде:

м⋅г⋅sinα−FtK=м⋅а,

(8)

При этом FtK=fK⋅FN

Пройденный путь скользящего тела саней (рис. 3) по наклонной плоскости на салазках за время t определяется как путь равноускоренного движения по прямой:

ЛП=v0⋅Δt+12⋅ag⋅Δt2,

(9)

Если начальная скорость v0=0 в момент времени t=0, то можно выразить ускорение: Подставив уравнение (8) в движение, можно выразить кинетический коэффициент трения:

fK⋅FN=+m⋅g⋅sinα−m⋅2⋅LPΔt2,

(11)

fK⋅m⋅g⋅cosα=m⋅g⋅sinα−m⋅2⋅LPΔt2,

(12)

fK=g⋅sinα−2⋅LPΔt2g⋅cosα=tanα−2LPg⋅Δt2⋅cosα,

(13)

Это соотношение является моделью измерения для определения кинетического коэффициента трения.Это соотношение также подтверждает справедливость закона Кулона fS>fK.

Тогда стандартная неопределенность кинетического коэффициента трения равна:

ufK=(∂fK∂α)2⋅uCα2+(∂fK∂LP)2⋅uLP2+(∂fK∂g)2⋅uCg2+(∂fK∂Δt)2⋅uC∆t2,

(14)

Значение обоих коэффициентов трения видно из рис. 3. Если сила, приложенная в направлении движения саней, превышает силу трения покоя (рис. 3), то сани начинают двигаться или ускоряться. Тогда сани движутся с квазипостоянной скоростью и кинетическая сила трения уравновешена силой, приложенной в направлении движения.Кинетический коэффициент трения не обязательно должен быть постоянным, так как он зависит не только от пары материалов, но и от других факторов, таких как шероховатость поверхности, влажность и температура, и, кроме того, эти факторы могут также варьироваться на одной конкретной паре материалов. 1].

7. Разработка концепции устройства измерений

На основе данной математической модели возникают требования к концепции устройства средств измерений (рисунок 4). В предлагаемом измерительном устройстве необходимо решить следующие задачи:
  • Определение угла наклона и автоматическая оценка измеренного значения угла наклона салазок для устранения сложного и неточного считывания угла наклона заноса.

  • Определение момента начала движения скользящих салазок на полозьях и последующее автоматическое отключение наклона полозьев трибометра с целью исключения субъективного подхода измерителя, по причине которого грубые ошибки вводятся в измерение.

  • Возможность регулировки скорости наклона салазок в интервалах от 0,5°/с до 3°/с. Создание автоматического регулирования скорости наклона салазок на выбранное значение скорости наклона салазок.

  • Зондирование пройденного пути скользящих салазок по полозью при измерении кинетического коэффициента трения с помощью регулируемых датчиков для различных регулировок пройденного пути салазок.

Для обнаружения, управления и автоматического выполнения функций устройства (рисунок 4) необходимо разместить датчики некоторых неэлектрических величин. Для этой цели должны быть выбраны подходящие измерительные цепи и системы управления.

Внедрение этих контрольно-измерительных устройств сводит к минимуму результирующую неопределенность измерения статического и кинетического коэффициента трения. Поэтому важен выбор датчиков и методов измерения для каждой функции, реализуемой в измерительном устройстве.

В рамках этого исследования были проведены подробные исследования нескольких типов выбранных датчиков и методов оценки. Свойства имеющихся в продаже датчиков в основном подробно описаны в спецификациях.Важным критерием выбора была неопределенность измерения отдельных величин, также мы старались ускорить процесс измерения и тем самым повысить общую производительность измерения.

Для измерения угла наклона был выбран бесстержневой линейный резистивный датчик положения. Датчик имеет диапазон 780 мм и общее удельное сопротивление 10 кОм. Он подключен как делитель напряжения к источнику опорного напряжения. Точность датчика лучше ±0.1% от измеренного значения.

Датчик Холла был выбран для определения инициализации движения скользящих салазок. Салазки также включали в себя постоянный магнит, а выбранный датчик Холла возвращал информацию об инициализации движения салазок. Датчик Холла имел логометрическое выходное напряжение, задаваемое напряжением питания. Магнитный диапазон составлял ±70 мТл, а диапазон измеренных расстояний с используемым магнитом (NdFeB) составлял ±10 мм. Точность была лучше, чем ±0,5% от измеренного значения.

Лазерно-оптические барьеры с электроникой были выбраны для регистрации пройденных путей саней. Использовались лазерные диоды с видимым красным светом. Две пары передатчиков (светодиод) и приемников (фототранзистор) использовались для регистрации положения салазок. Сигналы от обоих лазерных барьеров были подключены к высокоточному цифровому счетчику. Цифровой счетчик смог определить время между внешними событиями, зарегистрированными оптическими барьерами.

Мы не можем представить подробное описание производителей и конкретных типов датчиков, так как эта информация имеет коммерческую ценность.

7.1. Измерение угла наклона салазок
Для определения угла наклона салазок на основании экспериментальных исследований был выбран линейный бесстержневой резистивный датчик положения (рис. 5). После применения резистивного датчика положения для измерения угла наклона полоза были проведены сравнительные измерения, подтвердившие правильность математической модели измерения угла наклона полоза. Для сравнительных измерений использовался набор угловых мер.Обработку измеренных значений смещения дворника проводили с помощью многофункциональной карты ввода-вывода MF624 онлайн-измерительной системы, поддерживаемой программным обеспечением MATLAB/Simulink. С помощью этой системы для пользователя отображаются текущее значение угла наклона салазок, текущая скорость наклона салазок трибометра, а также изменение во времени угла наклона салазок и скорости наклона салазок.
7.2. Обнаружение инициализации движения салазок на наклонных полозьях
Датчик Холла был выбран для определения инициализации движения скользящих салазок на полозьях.Этот датчик требовал установки на регулируемую консоль, расположенную над рамой трибометра (рис. 6). Необходимо было разместить постоянный магнит на движущемся теле в том положении, с которым должен был среагировать выбранный датчик Холла, и тем самым уловить момент начала движения салазок на салазках трибометра. Регулируемый кантилевер ( рис. 6) регулировался по высоте и мог перемещаться в другие места на салазках трибометра. Датчик был регулируемым на кантилевере, что позволяло регулировать его положение в зависимости от выбора точки измерения.Были установлены лазерно-оптические барьеры с электроникой для регистрации пройденных путей саней. (Рисунок 6). Выходные сигналы были адаптированы к использованию цифровых секундомеров, измеряющих время прохождения телом заданной траектории саней при определении кинетического коэффициента трения. Лазерные барьеры были регулируемыми и могли устанавливаться в различных точках салазок.

Двигатель постоянного тока с энкодером и обратной связью по скорости вращения использовался для наклона салазок трибометра.Этот привод в сочетании с косозубой передачей позволял постепенно наклонять полозья трибометра в соответствии со значением, выбранным пользователем.

8. Экспериментальное исследование влияния параметров измерительной цепи на результат измерения статического коэффициента трения и баланса погрешностей измерения ), а поверхность салазок изготовлена ​​из стали DC04 (W.Nr. 1.0338).Эти материалы были выбраны авторами исходя из необходимости проведения других исследований, где необходимо определить коэффициент трения для выбранных пар материалов. Всякий раз, когда необходимо спроектировать машину, необходимо определить свойство трения.

Шероховатость поверхности обоих материалов была измерена (Рисунок 7) и оценена через среднее арифметическое отклонение оцененного профиля материала в соответствии со стандартом ISO 4287:1997 (Рисунок 8). Расширенная неопределенность для значений арифметического среднее отклонение, указанное на рисунке 8, составляло ±0.03 мкм (предположение о прямоугольном равномерном распределении вероятностей измеренных данных; коэффициент охвата равен квадратному корню из 3 для уровня достоверности 95%).

Цель состояла в том, чтобы определить статический коэффициент трения выбранной пары материалов. Другая цель состояла в том, чтобы экспериментально определить влияние скорости опрокидывания салазок на результат измерения.

Измерения проводились при различных скоростях наклона полозья трибометра (0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 и 3°/с).При каждой скорости производилось 100 измерений, по которым оценивались средние арифметические значения и стандартные отклонения.

Результаты измерения статических коэффициентов трения представлены на рис. 9. Столбики погрешностей представляют стандартное отклонение (100 измерений). На графике (рис. 9) показано уменьшение среднего значения статического коэффициента трения при увеличение скорости наклона полозья трибометра. Таким образом, увеличение скорости опрокидывания салазок приводило к уменьшению среднего значения статического коэффициента трения.Значительная разница была особенно заметна при превышении скорости наклона 1°/с, что приводило к ухудшению результатов измерений. Другим показателем качества измеренных данных была дисперсия измеренных данных, представленная стандартным отклонением. Графическое представление (Рисунок 10) показывает, что значение стандартного отклонения увеличивалось с увеличением скорости наклона салазок трибометра. Было отмечено значительное увеличение значения стандартного отклонения, которое произошло после того, как значение скорости наклона салазок, равное 1°/с, было превышено.

Эти результаты показали, что было выгодно проводить измерения при более низкой скорости наклона салазок (макс. 1°/с) с точки зрения дисперсии и, следовательно, погрешности измерений. Уменьшение скорости улучшало погрешность измерения, но, с другой стороны, ухудшало общую производительность измерения.

Опыт решения других задач показал, что количество измерений оказывает явное влияние на погрешность измерения. Малое количество измерений приводит к ухудшению результатов измерений.С другой стороны, слишком большое количество измерений также имеет экономический эффект, поскольку они требуют длительного времени измерения, что на практике делает процесс экспериментального определения фрикционных свойств более дорогим. Для определения оптимального количества измерений с учетом минимальной дисперсии измеренных значений и, следовательно, минимальной неопределенности измерения целесообразно анализировать кумулятивные стандартные отклонения. Это означает, что из 100 измеренных значений могут быть оценены стандартные отклонения 10, 30, 50, 70 и 100.Эти значения показаны для всех измеренных скоростей на (Рисунок 11). Из этого ряда значений (Рисунок 11) видно, что наихудшие стандартные отклонения были при 10 и 30 измерениях. Однако оптимальные результаты были уже при 50 измерениях. Из хода эксперимента стало очевидно, что влияние количества измерений было значительным при более высоких скоростях наклона салазок трибометра. Это означает, что с точки зрения количества измерений предпочтительнее проводить измерения при более низкой скорости опрокидывания салазок, что означает необходимость меньшего количества повторений измерений.В конечном итоге измерение при меньшей скорости опрокидывания салазок было гораздо продуктивнее, так как не требовало большого количества повторений измерения.

Максимальное значение стандартной неопределенности для измерения угла наклона салазок резистивным датчиком смещения было установлено на 5,3′. Если применяется стандартная неопределенность статического коэффициента трения, то стандартная неопределенность, определенная методом В для статического коэффициента трения, составляет 0,0016.

Если стандартную неопределенность, определенную методом А, рассматривать как стандартное отклонение 50 измерений (рисунок 11) (на основании приведенного выше), то можно путем комбинации этих неопределенностей получить объединенную неопределенность.Графическое представление стандартных неопределенностей (рисунок 12) показывает, что влияние неопределенности, определенной методом B, было незначительным по сравнению со стандартной неопределенностью, определенной методом A. Графическое представление комбинированной неопределенности измерений статического коэффициента трения (Рисунок 13) показывает увеличение расширенной неопределенности измерения по мере увеличения скорости наклона салазок трибометра.

9. Экспериментальное исследование влияния параметров измерительной цепи на результат измерения кинетического коэффициента трения и погрешностей баланса измерений

На основе полученной математической модели измерения кинетического коэффициента трения необходимо было установить система для измерения времени, необходимого для преодоления пути при старте тела на салазках трибометра (рис. 4 и рис. 6).

Оптические барьеры для измерения времени были размещены как можно ближе к точке, где тело инициировало скольжение. Эти измерения проводились при различных углах наклона салазок, при которых тело опускалось на салазки трибометра.

Результаты (рис. 14) показали, что кинетический коэффициент трения имеет более низкие значения, чем статический коэффициент трения, и уменьшается с увеличением угла наклона. После подстановки значений в соотношение (14) можно было определить стандартную неопределенность для кинетический коэффициент трения, когда переменные в соотношении (14) не коррелированы.Для кинетического коэффициента трения применяется следующая математическая модель:

fK=tanα−2LPg⋅Δt2⋅cosαT,

(15)

где пройденный путь L P и ускорение свободного падения g постоянны, но время движения тела Δt и угол наклона салазок α T являются, вероятно, коррелированными переменными. График зависимости (рис. 15) между α T а Δt указывает на наличие функциональной зависимости между этими переменными, и, следовательно, их ковариацию необходимо было учитывать при определении неопределенности кинетического коэффициента трения.

Метод регрессии наименьших квадратов использовался для подгонки данных через кубическую функцию. Этот метод используется в регрессионном анализе для аппроксимации экспериментальных данных.

На основании закона распространения неопределенности [28,29,30] стандартная неопределенность кинетического коэффициента трения выглядит следующим образом:

ufK=(∂fK∂α)2⋅uα2+(∂fK∂LP)2⋅uLP2+(∂fK∂g)2⋅ug2+(∂fK∂Δt)2⋅uΔt2+2⋅cov(αT,Δt),

(16)

Стандартные неопределенности входных переменных определяются в соответствии с положениями [28,29] Методами А и Б.Ковариация cov(α T , Δt) имеет компонент cov A T , Δt), оцененный методом A, и компонент cov B T , Δt), оцененный методом B. Ковариация определяется по методу А (определяется статистическим методом) – стандартная ковариация между углом наклона α T и временем прохождения пути Δt определяется соотношением (17) и имеет значение cov A T , Δt) = −0,00476606 рад·с.

cov(x,y)=1n−1∑i=1n(xi−x¯)⋅(yi−y¯),

(17)

Ковариация, определяемая методом B, определяется в соответствии со следующим соотношением:

covB(αT,Δt)=rα,Δt⋅uα⋅uΔt,

(18)

После замены значения ковариации, определенного методом B, значение cov B T , Δt) = -8.Найдено 3474 × 10 −9 рад·с. После подстановки этого значения в соотношение (16) можно было получить стандартную неопределенность кинетического коэффициента, полученную методами А и В (рис. 16). неопределенности для кинетического коэффициента трения (рис. 17). На графике показано увеличение комбинированной неопределенности (показанной в виде планок погрешностей) с увеличением угла наклона платформы, при котором определялся кинетический коэффициент трения.

10. Обсуждение и выводы

На практике существует множество приложений, в которых необходимо определять силы трения. Использование таблиц по умолчанию для пар бетонных материалов дает только очень грубую оценку. Успех многих приложений зависит от точной идентификации свойств трения [34,35,36,37,38,39,40,41].

Эта работа была посвящена проблемам, связанным с выражением коэффициентов трения для бетонных материалов. Измерение сил трения должно выполняться в соответствии со стандартами измерений.

Согласно Международному словарю по метрологии (Vocabulaire international de metrologie VIM3 — 2.9 (3.1) — Note2) [31] результат измерения определяется как количественное значение переменной и неопределенность измерения. Об этом факте довольно часто забывают, и лишь немногие работы в области идентификации фрикционных свойств посвящены неопределенности результатов измерений. Если эта неопределенность не указывается в результате измерения, предполагается ее пренебрежимо малый размер.Однако очень часто причина, по которой это не указывается, заключается в том, что неопределенность измерения даже не оценивалась и не анализировалась в процессе измерения. Таким образом, нередко даже известные научные группы публикуют результаты измерений без указания погрешности измерения. Эти результаты не выражают их достоверности, и тогда невозможно сравнить фактические результаты измерений или межлабораторные сравнительные измерения, которые могли бы продвинуть эту конкретную область знаний вперед.

Эта работа была направлена ​​на то, чтобы внести вклад в эту область знаний и связать сам процесс измерения с оценкой неопределенностей измерений. Анализ неопределенностей также может быть полезен при проектировании устройств, где уже можно спроектировать измерительную цепочку так, чтобы она могла обеспечить требуемый уровень неопределенности при реализации. Такой процесс концепции, подкрепленный анализом неопределенностей, также приносит экономические выгоды, поскольку в результате разработки создаются устройства с более высокой «достоверностью» результатов их измерений.

Для измерения момента начала движения тела в настоящее время используется метод визуального наблюдения наблюдателем, который субъективно определяет момент начала движения тела и, таким образом, момент начала движения тела. считывание угла наклона полозья трибометра. В результате в процесс измерения вносятся значительные грубые ошибки, что значительно обесценивает неопределенность измерения. Подходящим решением является применение чувствительного датчика с возможно меньшей погрешностью измерения, который бы объективно определял момент начала движения тела как изменение его положения.

Предлагаемая концепция удовлетворяет заданным требованиям — определение угла наклона и автоматическая оценка его измеренного значения, определение момента начала движения скользящего тела на скольжении и последующее автоматическое отключение угла наклона занос при инициализации движения кузова на заносе. Скорость опрокидывания салазок автоматически регулируется на выбранном значении в интервале 0,5–3°/с.

Экспериментально проверена возможность созданного измерительного устройства измерять статический коэффициент трения.Выявлено влияние скорости наклона полозья трибометра на результат измерения. Определено оптимальное количество измерений с точки зрения баланса неопределенностей.

Разница между статическим и кинематическим коэффициентами вытекает из их определения. Статический коэффициент трения получается в момент начала движения объекта, а кинематический трение возникает при движении объекта по какой-либо поверхности. Кинематический коэффициент трения должен быть еще меньше статического коэффициента трения.Все теоретические модели и наши эксперименты подтвердили это явление [34,35,36,37,38,39,40,41].

Получены результаты исследований сухого трения скольжения при комнатной температуре без каких-либо смазочных материалов. Необходимость этого исследования была установлена ​​из предыдущих исследований микромашин, где сила трения является доминирующей и иногда превышает активную движущую силу. Пренебрежение неправильными значениями силы трения в процессе проектирования может привести к тому, что спроектированная машина не будет работать.

Будущие исследования будут направлены на экспериментальную проверку полученных результатов для различных пар материалов.Кроме того, будет оцениваться влияние других важных факторов температуры и влажности на результаты измерений, и авторы разработали концепцию полностью автоматического тестера для определения фрикционных свойств пар материалов. Эта концепция будет исследована в будущих исследованиях.

Разработка интеллектуального измерительного устройства для измерения коэффициентов кинетического трения двухопорного изолятора

Система скользящей виброизоляции, на которую воздействует кинетическая сила трения, обеспечивает гибкую систему рассеивания энергии для конструкции.Кинетический коэффициент трения контактных поверхностей между движущимися частями изменяется в зависимости от относительной скорости движения двух контактных поверхностей. В этом исследовании предлагается интеллектуальное измерительное устройство для измерения кинетических коэффициентов трения материалов. Платы Arduino Arduino Nano, Arduino MPU-9250 и модули Arduino SD были объединены для создания предлагаемого смарт-устройства и установлены на трех алюминиевых профилях, выполненных в виде горизонтальной платформы. Затем было применено различное количество стальных прокладок, чтобы отрегулировать различные наклоны для испытаний на скольжение.Временная история откликов ускорения и смещения движений тестового объекта в процессе скольжения соответственно записывалась и определялась этим предлагаемым интеллектуальным измерительным устройством и методом корреляции цифровых изображений (DIC). Статистический анализ всех тестовых ответов был использован для получения отношения скорости к кинетическому коэффициенту трения. Результаты испытаний и анализа показали, что (1) отношение скорости к кинетическому коэффициенту трения для условий умеренной смазки и без смазки имеет тенденцию сначала уменьшаться, а затем увеличиваться с увеличением скорости соответственно и (2) отношение скорости к кинетическому коэффициент трения для условия полной смазки показал, что кинетический коэффициент трения уменьшается с увеличением скорости.Результаты испытаний показали, что предложенное интеллектуальное измерительное устройство, которое имеет низкую цену и простоту сборки, может легко измерять кинетический коэффициент трения материала при различных условиях смазки.

1. Введение

Сильные землетрясения часто вызывают огромные структурные деформации, приводящие к необратимым повреждениям или даже обрушению. В последнее время крупные землетрясения бьют рекорды по всему миру. Землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера на Суматре, Индонезия, спровоцировало цунами в Южной Азии, унесшее жизни более 200 000 человек.Затем в северо-восточной части Тихого океана вблизи Японии произошло сильнейшее в истории сильное землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера. Это землетрясение вызвало сильное цунами высотой более 10  метров. Огромное количество морской воды вылилось на прибрежные районы и разрушило здания, в результате чего более 20 000 человек погибли или пропали без вести. Эти стихийные бедствия побуждают людей повышать сейсмостойкость зданий, в которых они живут и работают. Таким образом, инженеры-строители выделяют большое количество рабочей силы и материальных ресурсов на разработку сейсмических технологий для повышения сейсмостойкости зданий.В настоящее время структурный контроль [1–4] можно разделить на три типа: пассивный контроль (изоляция, амортизация и диссипация энергии [4–8]), активный контроль [9–12] и полуактивный контроль [13–20]. . Принцип структурной изоляции заключается в обеспечении гибкого промежуточного слоя между надстройкой и фундаментом. Следовательно, естественный период всей структурной системы может быть продолжительным, в конечном счете, более продолжительным, чем доминирующий период землетрясения. В результате энергия землетрясения, вводимая в надстройку, может быть уменьшена.В случае землетрясения надстройка просто слегка деформируется. Одной из структурных изоляций является изоляция скользящего типа, которая может рассеивать энергию землетрясения в конструкции за счет силы трения.

Очевидно, что на раздвижную систему изоляции действует сила трения. Коэффициент трения можно разделить на статический ( мкс ) и кинетический ( мкс ) коэффициент трения. Сила трения покоя увеличивается, когда увеличивается сила действия между контактными поверхностями.Когда сила действия не превышает силы трения, контактная поверхность остается в статическом равновесии. Если сила действия превышает предел силы трения покоя, она не может быть снова увеличена, и контактные поверхности начинают скользить. Кинетический коэффициент трения ( µd ) представляет собой коэффициент трения между двумя контактными поверхностями при относительном движении и изменяется в зависимости от относительной скорости движения двух контактных поверхностей; чем больше скорость между двумя контактными поверхностями, тем меньше кинетический коэффициент трения [21].Коэффициент кинетического трения является переменной величиной, а коэффициент статического трения является постоянной величиной. В настоящее время коэффициент кинетического трения считается определенной величиной в процессе численного анализа. Однако на самом деле это не определенная величина. Коэффициент кинетического трения скользящей системы изоляции изменяется в зависимости от скорости движения в процессе амортизации. Если кинетический коэффициент трения системы скользящей изоляции установлен как фиксированное значение, это повлияет на точность анализа численного моделирования.С другой стороны, кинетическая сила трения изменяется с относительной скоростью. Если коэффициент кинетического трения каждой скользящей изоляционной прокладки будет разным, это приведет к неожиданному эксцентриситету всей системы. Это явление сильно влияет на безопасность конструкции с такой изоляционной системой. Поэтому в данном исследовании предлагается новая измерительная методика измерения реального кинетического коэффициента трения скользящей изолирующей системы в процессе поглощения удара.

Двухнаклонный изолятор (BTI), предложенный Ши и Сунгом [22], представляет собой новый тип системы сейсмоизоляции скользящего типа для процесса поглощения ударов.На силу трения большое влияние оказывает состояние контактной поверхности BTI конструкции при воздействии сил землетрясения. Поэтому для точного измерения коэффициента кинетического трения при различных условиях трения БТИ используются платы Arduino для разработки интеллектуального устройства для измерения коэффициента кинетического трения, которое можно использовать для численного моделирования конструкции здания с БТИ. Затем можно исследовать фактическую сейсмостойкость здания с БТИ.

Измерение коэффициента трения очень сложно. На коэффициент трения влияют не только материалы контактных поверхностей и наличие или отсутствие твердого или жидкого материала, разделяющего контактные поверхности; она также меняется в зависимости от использования различного измерительного оборудования. Коэффициент трения необходимо измерять с помощью подходящего измерительного устройства, как отмечают Chang et al. [23]. Соответствующее измерительное устройство должно иметь следующие характеристики: повторяемость, воспроизводимость, удобство использования и эффективность или достоверность.В настоящее время разработаны десятки типов приборов для измерения трения. Обычно используемые устройства для измерения сцепления включают Brungraber Mark II, английский измерительный прибор XL, трибометр с переменным углом падения (VIT), горизонтальный тягово-слипометр (HP), портативный тестер сопротивления скольжению (PSRT) и мобильное устройство для измерения трения [24, 25]. Неизбежная тенденция в технологии, плата Arduino [26], в последнее время приобрела популярность. Однокристальная микросхема Atmel AVR, а также программное и аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом адаптированы для методов Arduino, построены на основе интерфейса простого ввода-вывода с открытым исходным кодом и с использованием среды, разработанной на компьютерных языках Java или C.Его можно загрузить бесплатно и изменить в соответствии с потребностями каждого пользователя. Он также может быть подключен к датчикам и другим электронным устройствам [27].

Для разработки интеллектуального измерительного устройства для измерения кинетического коэффициента трения в данном исследовании использовались платы Arduino (Arduino Nano), датчик движения (MPU-9250) и SD-модуль. Разработанное устройство подходит для системы изоляции скользящего типа. Реакции ускорения и смещения были зарегистрированы экспериментально при различных углах и при различных условиях смазки, а различные коэффициенты кинетического трения были рассчитаны с помощью физико-математической модели.

2. Разработка оборудования для измерения кинетического трения: платы Arduino. определять кинетические коэффициенты трения между фрикционным блоком и наклонным стальным блоком при различных условиях. Это разработанное устройство состоит из (1) модулей Arduino Nano, (2) Arduino MPU-9250 и (3) модулей Arduino SD, установленных на трех алюминиевых профилях в качестве горизонтальной платформы, как показано на рисунке 1.Плата управления Arduino Nano представляет собой небольшую, полную и удобную макетную плату на основе ATmega328 (Arduino Nano 3.x). Он работает с USB-кабелем Mini-B вместо стандартного. Arduino MPU-9250 — это простой пример того, как связать MPU-9250 с IMU с девятью степенями свободы (9DOF) — коммутационной платой MPU-9250 на этой плате Arduino. IMU с девятью степенями свободы состоит из 3-осевого акселерометра, 3-осевого гироскопа и 3-осевого магнитометра. В этом исследовании 3-осевой акселерометр использовался для измерения временной динамики реакции ускорения экспериментального блока с различными углами наклона.Для записи всех откликов ускорения этого экспериментального блока в процессе скольжения на этот предлагаемый блок был установлен SD-модуль Arduino. Электромагнитная совместимость SD-модуля Arduino составляет 5В и 3,3В, поэтому его удобно подключать к монокристаллу Arduino для процесса чтения и записи SD-карты, а также с индикатором питания.


3. Экспериментальная методика и расчеты

Испытательная установка для определения откликов на ускорение и смещение испытуемого объекта в процессе скольжения для измерения кинетических сил трения показана на рисунке 2.


Акселерометр и разработанный метод корреляции динамических цифровых изображений (DIC) были применены для анализа откликов на ускорение и перемещение испытуемого объекта с различными углами наклона при различных условиях смазки. Затем была применена физическая модель для расчета кинетического коэффициента трения фрикционного блока и наклонных стальных блоков. Все тестовые элементы этой тестовой установки, показанной на рисунке 2, описываются следующим образом: (1) тестовый объект: алюминиевые экструзионные блоки объединены в горизонтальную платформу для монтажа интеллектуальных измерительных приборов Arduino, акселерометра и модуля SD.Скользящие блоки заделаны фрикционными блоками в нижней части блока; (2) акселерометр: под блоком ползунка вклеен акселерометр для предотвращения ошибочных сигналов от процесса движения; (3) наклонные стальные блоки: смазка WD-40 наносится на поверхность наклонного стального блока для имитации различных условий использования; (4) измерение ускорения и смещения: прокладка перемещается для регулировки угла скоса, поэтому нет необходимости прилагать усилия к конструкции. Поверхности между фрикционным блоком и наклонными стальными блоками должны быть гладкими для испытания на скольжение.

Процедура испытания описана следующим образом: (1) устанавливается ползунок и регулируется угол скоса; 2) ползунок привязывается хлопчатобумажной нитью к грузу для уравновешивания испытательной установки; (3) хлопковая нить сгорает в начале эксперимента, и ползунок начинает скользить. Это делается для того, чтобы движение ползунка не мешало отпусканию; (4) акселерометры на ползунке сбрасываются одновременно, используя частоту 300 кадров в секунду для записи всей реакции ускорения; (5) одновременно высокоскоростная камера записывает изображения процесса скольжения для измерения реакции смещения.

4. Метод расчета

В данном исследовании для расчета угла наклонного склона был применен разработанный метод корреляции динамических цифровых изображений (DIC). Реакции смещения рассчитывались по обнаруженным изображениям структурного блеска на объекте испытаний, показанном на рис. 2. Методика расчета была следующей: где — угол наклона склона; () – координаты изображения цели до измерения ДИК; и () – координаты изображения цели после измерения ДИК.

Затем угол использовался для расчета ускорения спуска экспериментального блока. Математическая модель выглядит следующим образом: где – ускорение спуска экспериментального блока, регистрируемое SD-модулем Arduino через Arduino MPU-9250 и акселерометр; – составляющая ускорения свободного падения вдоль склона; и есть ускорение, вызванное кинетической силой трения.

Составляющая ускорения свободного падения вдоль склона рассчитывалась по следующему уравнению: где ускорение свободного падения.

Затем ускорение, вызванное кинетической силой трения, рассчитывалось по следующему уравнению: где – коэффициент кинетического трения.

Таким образом, коэффициент кинетического трения был найден с использованием приведенных выше уравнений с акселерометрами следующим образом:

4.1. Запись изображения

Метод динамической корреляции цифровых изображений был разработан Shih et al. [30, 31]. Это недорогой метод измерения с высокой точностью для обнаружения структурных динамических характеристик.Поэтому динамическая ДИК с высокоскоростной фотографией применялась для измерения всего динамического ускорения в этом исследовании.

4.2. Аппаратные характеристики динамического DIC

Преимущество метода DIC заключается в том, что количество точек наблюдения может быть установлено неограниченное. В этом исследовании использовалась высокоскоростная цифровая камера CASIO EXILIM PRO-EX-F1, рис. 3, для записи всех откликов смещения во время эксперимента. Все изображения были получены с помощью высокоскоростной съемки со скоростью 300 кадров в секунду (300 кадров в секунду).Характеристики изображения были в режиме 300 кадров в секунду с разрешением изображения 512 × 384 пикселей. На рис. 4 показана черно-белая метка на наклонном стальном блоке.



4.3. Процедура измерения

В этом исследовании динамический DIC состоял из пяти процедур для измерения динамических характеристик этого теста.

Шаг 1. Установите цель: цель должна находиться в одной плоскости, чтобы устранить разницу в пропорциях, вызванную разницей в расстоянии.Затем установите шкалу пропорциональных отношений: константа пропорциональности для координат изображения получается с пространственными координатами с помощью регрессионного анализа.

Шаг 2. Настройте высокоскоростную камеру: проверяются вертикальность и плоскостность между визуальной осью камеры и целевой плоскостью.

Шаг 3. Снимайте динамические изображения со скоростью 300 кадров в секунду, чтобы обеспечить нормальное значение экспозиции затвора в пределах 1/1000 секунды. Для синхронизации затвора с измерением сигналов ускорения используется программа ARDUINO Control для управления измерением ускорения и включения и выключения светодиодной лампы.Когда ARDUINO начнет записывать реакции на ускорение тестируемого объекта, светодиодная лампа будет включена с помощью ARDUINO Control. Тогда время первого обнаруженного изображения при включенном свете можно считать начальным временем.

Шаг 4. Захват динамических изображений: программа KMPlayer применяется для захвата статических и динамических изображений.

Шаг 5. Соедините изображения из динамического DIC и преобразования пространственных координат: четыре подизображения берутся в качестве эталонных изображений для постепенного анализа координат центрального изображения относительных целей других изображений, чтобы получить временную историю координат изображения для каждой цели из центра изображения цели в начальный момент времени.

5. Экспериментальные и аналитические результаты и обсуждение
5.1. Результаты испытаний

Для определения кинетического трения между фрикционным блоком и наклонными стальными блоками с различными наклонами в различных условиях на переднем и заднем концах блока использовались прокладки для формирования различных наклонов, как показано на рисунке 5. DIC метод применялся для расчета уклона блока при различных условиях. Первоначальный наклон блоков составлял 0,095126 рад. Остальные наклоны блоков равны 0.078680 и 0,111810 рад соответственно.


Единица пикселя была пересчитана в фактические размеры, указанные в таблице 1. Угол скоса рассчитывался по заданным координатам начального и конечного положений. Начальное и конечное положения целевых координат и угла скоса приведены в таблице 2. Линии тренда эффективных стадий скольжения тест-объекта в координатах XY , показанные на рисунке 6, были проанализированы для расчета среднего угла скоса в десять испытаний.


Верхний правый угол цели (443, 248)
Нижний правый угол цели (435, 152)
Боковая длина цели (пиксель ) 96,33276
Боковая длина мишени (м) 0,05000
длина одного единичного пикселя (м) 0,00052


8 Целевая координата позиции Стоп 9

Угол скоса (рад) 0.078680 0.111810 10 0.095126 0.095126
Целевые координаты начальной позиции (390, 197) (366, 201) (374, 196)
(52.15400 , 170.75600) (47.35100165.22200) (46.23333 (46.23000 164.72600)

Тестовые результаты времени Испытания времени История ускорений и смещенных ответов показаны на рисунке 7.На рисунках 7(a)–7(c) показаны типичные результаты десяти испытаний для углов скоса 0,078680, 0,111810 и 0,095126 рад соответственно. Синие и оранжевые линии на рисунке 7 представляют отклики на ускорение и смещение, зарегистрированные акселерометром и MPU-9250, а также результаты анализа ДИК соответственно. Направление скольжения является осью координат. Уравнения на Рисунке 7 представляют собой результаты квадратичного регрессионного анализа реакций смещения тестируемого объекта в направлении движения склона.результатов анализа DIC на рисунке 7 больше 0,999800.

Результаты испытаний и анализа показали, что тенденция ускорения увеличивалась, а затем уменьшалась по мере скольжения испытуемого объекта. Для выяснения причин этого явления встречным вращением верхнего и нижнего торцов испытуемого объекта с углом наклона 0,095126 рад исследована шероховатость каждого торца испытуемого объекта. Типичные результаты испытаний временной зависимости откликов на ускорение встречного вращения верхнего и нижнего концов испытуемого объекта с углом наклона 0.095126 рад показаны на рис. 8.


Сравнение рисунков 7 и 8 показывает, что независимо от того, с какого торца скошенного испытуемого объекта соскальзывает, изменение тренда ускорения скольжения было почти одинаковым, с ускорением на задняя ступень скольжения уменьшается. Таким образом, это явление было вызвано изменениями скорости, приводящими к изменению коэффициента трения WD-40, нанесенного на наклон блока. Чтобы проверить эту гипотезу, все результаты испытаний на рисунках 7 и 8 были интегрированы от начальной стадии до стадии непосредственно перед столкновением для определения скорости.Затем была исследована зависимость скорости от кинетического трения перед столкновением для мягкой смазки с углами наклона 0,0768, 0,1129 и 0,095126 рад соответственно. Как показано на рисунке 9, результаты кубического регрессионного анализа для скорости трех испытаний были больше, чем , что было использовано для анализа влияния скорости на кинетический коэффициент трения.

Рисунок 9 показывает, что независимо от угла наклона кинетическое трение сначала уменьшалось, а затем увеличивалось по мере увеличения скорости.Это явление такое же, как на рисунках 7 и 8. Диаграммы распределения скорости к кинетическому трению трех углов наклона в основном перекрываются, как показано на рисунке 9 (d). Кривая кубического регрессионного анализа скорости к кинетическому коэффициенту для скоростей выше .

5.2. Влияние нормальной силы на коэффициент кинетического трения

Для дальнейшего изучения влияния нормальной силы на коэффициент кинетического трения было протестировано и исследовано изменение скорости в зависимости от коэффициента кинетического трения при изменении контактного поверхностного напряжения.Г-образные стальные детали были установлены с обеих сторон объекта испытаний для размещения блоков массы в качестве приложенной нагрузки; монтажное устройство показано на рисунке 10. В двух комбинациях этих испытаний добавленные внешние грузы составили 4,35466 кг, 8,19934 кг и 11,93536 кг, что привело к трем различным типам напряжения, как указано в таблице 3. Диаметр контакта поверхность фрикционного блока составляла 0,0189 м, а нормальные напряжения соответственно , , и .

4 31

7

Компонент Вес (кг)

Тестовый объект 366010
L-образный стальной кусок 0,69470
Винты 0,10780
Два массивных блоков 3,73690
Четыре массивные блоки 7,47290

5.3. Результаты испытаний

Фаска стального блока была очищена очищающей нафтой для имитации состояния без смазки, после чего были проведены три испытания с различными нормальными усилиями.Экспериментальный угол слегка менялся для каждого теста, и средний угол составлял около 12,74°. Для истории реакции на ускорение среднее ускорение использовалось в качестве эталонного значения, как показано на рисунке 11, для нормальных сил , , и , соответственно. На рис. 12 показано отношение скорости к кинетическому коэффициенту трения для фаски стального блока при различных нормальных силах.

На скошенную поверхность стального блока распыляли смазочное масло WD-40, чтобы имитировать состояние полного смазывания, после чего были проведены три испытания с различными нормальными усилиями.Экспериментальный угол незначительно менялся для каждого теста, и средний угол составлял около 9,48°. Для истории откликов на ускорение среднее ускорение использовалось в качестве эталонного значения, как показано на рисунке 13, для нормальных сил , , и , соответственно. На рис. 14 представлена ​​зависимость скорости от кинетического коэффициента трения для фаски стального блока при различных нормальных силах.

Рисунок 12 показывает, что коэффициент кинетического трения сначала уменьшался, а затем увеличивался с увеличением скорости в случае отсутствия смазки.Скорость испытуемого объекта была несколько ниже, а затем возрастала на последнем участке процесса скольжения. Коэффициент кинетического трения в этом тесте составлял от 0,2 до 0,25. Кубическая кривая регрессии скорости была больше , что дает , .

Результаты на рис. 14 показывают, что скорость стального блока на скошенной поверхности, обработанной WD-40, еще не была стабильной; тестовый объект ударился о преграду и перестал скользить. Коэффициент кинетического трения уменьшался с увеличением скорости до тех пор, пока испытуемый объект не ударялся о преграду.Кубическая кривая регрессии скорости была больше , что дает , . Независимо от того, была ли скошенная поверхность стального блока распылена WD-40 или нет, коэффициент кинетического трения изменялся с изменением скорости. Влияние внешней нагрузки на кинетический коэффициент трения не было очевидным.

6. Выводы

В данном исследовании платы Arduino были применены для разработки интеллектуального устройства для обнаружения реакции ускорения тестового объекта в процессе скольжения. Кроме того, был использован недавно разработанный метод корреляции цифровых изображений для обнаружения реакции смещения тестируемого объекта при скольжении.Все эти тестовые ответы были проанализированы статистически, чтобы получить отношение скорости к кинетическому коэффициенту трения. Основные выводы этого исследования сводятся к следующему: (1) Все отклики на ускорение и смещение этого испытательного стального блока от начала до конца могут быть автоматически записаны с помощью этого предлагаемого интеллектуального устройства. Более того, разработанный метод ДИК позволяет точно определять положение испытуемого объекта в процессе скольжения. кинетический коэффициент трения, который сильно зависит от условий смазки.Кинетический коэффициент трения имеет тенденцию сначала уменьшаться, а затем увеличиваться по мере увеличения скорости движения объекта испытаний в условиях среды и без смазки. Напротив, коэффициент кинетического трения монотонно уменьшается со скоростью движения испытуемого объекта в условиях полной смазки. (3) Чем ровнее скошенная поверхность стального блока, тем выше скорость испытуемого объекта при кинетической нагрузке. коэффициент трения достигает минимального значения.Влияние угла наклона и внешней нагрузки на кинетический коэффициент трения неочевидно.

Все результаты испытаний этого исследования показывают, что платы Arduino Arduino Nano, Arduino MPU-9250 и модули Arduino SD представляют собой недорогие материалы и их легко собрать в предлагаемое интеллектуальное измерительное устройство. Предлагаемое устройство позволяет легко измерять кинетический коэффициент трения материалов при различных условиях смазки.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, были размещены в репозитории экспериментальной проверки численной модели для двухнаклонного изолятора (https://doi.org/10.1155/2018/7163516).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Благодарности

Это исследование финансировалось Министерством науки и технологий Тайваня в виде гранта №. МОСТ-104-2625-М-260-001 и МОСТ-104-2625-М-167-001.

Стандартный метод определения статических и кинетических коэффициентов трения пластиковой пленки и листового материала

Лицензионное соглашение ASTM

ВАЖНО — ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ ЭТИ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ВХОДОМ В ЭТОТ ПРОДУКТ ASTM.
Приобретая подписку и нажимая на это соглашение, вы вступаете в контракт, и подтверждаете, что прочитали настоящее Лицензионное соглашение, что вы понимаете его и соглашаетесь соблюдать его условия. Если вы не согласны с условиями настоящего Лицензионного соглашения, немедленно покиньте эту страницу, не входя в продукт ASTM.

1.Право собственности:
Этот продукт защищен авторским правом, как компиляции и в виде отдельных стандартов, статей и/или документов («Документы») ASTM («ASTM»), 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959 USA, за исключением случаев, когда прямо указано в тексте отдельных документов. Все права защищены. Ты (Лицензиат) не имеет прав собственности или иных прав на Продукт ASTM или Документы.Это не продажа; все права, право собственности и интерес к продукту или документам ASTM (как в электронном, так и в печатном виде) принадлежат ASTM. Вы не можете удалять или скрывать уведомление об авторских правах или другое уведомление, содержащееся в Продукте или Документах ASTM.

2. Определения.

A. Типы лицензиатов:

(i) Индивидуальный пользователь:
один уникальный компьютер с индивидуальным IP-адресом;

(ii) Одноместный:
одно географическое местоположение или несколько объекты в пределах одного города, входящие в состав единой организационной единицы, управляемой централизованно; например, разные кампусы одного и того же университета в одном городе управляются централизованно.

(iii) Multi-Site:
организация или компания с независимое управление несколькими точками в одном городе; или организация или компания, расположенная более чем в одном городе, штате или стране, с центральным управлением для всех местоположений.

B. Авторизованные пользователи:
любое лицо, подписавшееся к этому Продукту; если Site License также включает зарегистрированных студентов, преподавателей или сотрудников, или сотрудник Лицензиата на Одном или Множественном Сайте.

3. Ограниченная лицензия.
ASTM предоставляет Лицензиату ограниченное, отзывная, неисключительная, непередаваемая лицензия на доступ посредством одного или нескольких авторизованные IP-адреса и в соответствии с условиями настоящего Соглашения использовать разрешенных и описанных ниже, каждого Продукта ASTM, на который Лицензиат подписался.

А.Специальные лицензии:

(i) Индивидуальный пользователь:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов исключительно для собственного использования Лицензиатом. То есть Лицензиат может получить доступ к электронному файлу Документа (или его части) и загрузить его. Документа) для временного хранения на одном компьютере в целях просмотра и/или печать одной копии документа для личного пользования.Ни электронный файл, ни единственный печатный отпечаток может быть воспроизведен в любом случае. Кроме того, электронный файл не может распространяться где-либо еще по компьютерным сетям или иным образом. Это электронный файл нельзя отправить по электронной почте, загрузить на диск, скопировать на другой жесткий диск или в противном случае разделены. Одна печатная копия может быть распространена среди других только для их внутреннее использование в вашей организации; его нельзя копировать.Индивидуальный загруженный документ иным образом не может быть продана или перепродана, сдана в аренду, сдана в аренду, одолжена или сублицензирована.

(ii) Односайтовые и многосайтовые лицензии:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов для личных целей Авторизованного пользователя. использовать и передавать такие копии другим Авторизованным пользователям Лицензиата в компьютерной сети Лицензиата;

(c) если образовательное учреждение, Лицензиату разрешается предоставлять печатная копия отдельных Документов отдельным учащимся (Авторизованные пользователи) в классе по месту нахождения Лицензиата;

(d) право отображать, загружать и распространять печатные копии Документов для обучения Авторизованных пользователей или групп Авторизованных пользователей.

(e) Лицензиат проведет всю необходимую аутентификацию и процессы проверки, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к продукту ASTM.

(f) Лицензиат предоставит ASTM список авторизованных IP-адреса (числовые IP-адреса домена) и, если многосайтовый, список авторизованных сайтов.

Б.Запрещенное использование.

(i) Настоящая Лицензия описывает все разрешенные виды использования. Любой другой использование запрещено, является нарушением настоящего Соглашения и может привести к немедленному прекращению действия настоящей Лицензии.

(ii) Авторизованный пользователь не может производить этот Продукт, или Документы, доступные любому, кроме другого Авторизованного Пользователя, будь то по интернет-ссылке, или разрешив доступ через его или ее терминал или компьютер; или другими подобными или отличными средствами или договоренностями.

(iii) В частности, никто не имеет права передавать, копировать, или распространять любой Документ любым способом и с любой целью, за исключением случаев, описанных в Разделе 3 настоящей Лицензии без предварительного письменного разрешения ASTM. Особенно, за исключением случаев, описанных в Разделе 3, никто не может без предварительного письменного разрешения ASTM: (a) распространять или пересылать копию (электронную или иную) любой статьи, файла, или материал, полученный из любого продукта или документа ASTM; (b) воспроизводить или фотокопировать любые стандарт, статья, файл или материал из любого продукта ASTM; в) изменять, видоизменять, приспосабливать, или переводить любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM; (d) включать любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM или Документировать в других произведениях или иным образом создавать любые производные работы на основе любых материалов. получено из любого продукта или документа ASTM; (e) взимать плату за копию (электронную или иным образом) любого стандарта, статьи, файла или материала, полученного из любого продукта ASTM или Документ, за исключением обычных расходов на печать/копирование, если такое воспроизведение разрешено по разделу 3; или (f) систематически загружать, архивировать или централизованно хранить существенные части стандартов, статей, файлов или материалов, полученных из любого продукта ASTM или Документ.Включение печатных или электронных копий в пакеты курсов или электронные резервы, или для использования в дистанционном обучении, не разрешено настоящей Лицензией и запрещено без Предварительное письменное разрешение ASTM.

(iv) Лицензиат не может использовать Продукт или доступ к Продукт в коммерческих целях, включая, помимо прочего, продажу Документов, материалы, платное использование Продукта или массовое воспроизведение или распространение Документов в любой форме; а также Лицензиат не может взимать с Авторизованных пользователей специальные сборы за использование Продукт сверх разумных расходов на печать или административные расходы.

C. Уведомление об авторских правах . Все копии материала из ASTM Продукт должен иметь надлежащее уведомление об авторских правах от имени ASTM, как показано на начальной странице. каждого стандарта, статьи, файла или материала. Сокрытие, удаление или изменение уведомление об авторских правах не допускается.

4. Обнаружение запрещенного использования.

A. Лицензиат несет ответственность за принятие разумных мер для предотвращения запрещенного использования и незамедлительного уведомления ASTM о любых нарушениях авторских прав или запрещенное использование, о котором Лицензиату стало известно. Лицензиат будет сотрудничать с ASTM при расследовании любого такого запрещенного использования и предпримет разумные шаги для обеспечения прекращение такой деятельности и предотвращение ее повторения.

B. Лицензиат должен прилагать все разумные усилия для защиты Продукт от любого использования, не разрешенного настоящим Соглашением, и уведомляет ASTM о любом использовании, о котором стало известно или о котором было сообщено.

5. Постоянный доступ к продукту.
ASTM резервирует право прекратить действие настоящей Лицензии после письменного уведомления, если Лицензиат существенно нарушит условия настоящего Соглашения.Если Лицензиат не оплачивает ASTM какую-либо лицензию или абонентской платы в установленный срок, ASTM предоставит Лицензиату 30-дневный период в течение что бы вылечить такое нарушение. Для существенных нарушений период устранения не предоставляется связанные с нарушениями Раздела 3 или любыми другими нарушениями, которые могут привести к непоправимым последствиям ASTM. вред. Если подписка Лицензиата на Продукт ASTM прекращается, дальнейший доступ к онлайн-база данных будет отклонена.Если Лицензиат или Авторизованные пользователи существенно нарушают настоящую Лицензию или запрещать использование материалов в любом продукте ASTM, ASTM оставляет за собой право право отказать Лицензиату в любом доступе к Продукту ASTM по собственному усмотрению ASTM.

6. Форматы доставки и услуги.

A. Некоторые продукты ASTM используют стандартный интернет-формат HTML. ASTM оставляет за собой право изменить такой формат с уведомлением Лицензиата за три [3] месяца, хотя ASTM приложит разумные усилия для использования общедоступных форматов. Лицензиат и Авторизованные пользователи несут ответственность за получение за свой счет подходящие подключения к Интернету, веб-браузеры и лицензии на любое необходимое программное обеспечение для просмотра продуктов ASTM.

B. Продукты ASTM также доступны в Adobe Acrobat (PDF) Лицензиату и его Авторизованным пользователям, которые несут единоличную ответственность за установку и настройка соответствующего программного обеспечения Adobe Acrobat Reader.

C. ASTM приложит разумные усилия для обеспечения онлайн-доступа доступны на постоянной основе. Доступность будет зависеть от периодического перерывы и простои для обслуживания сервера, установки или тестирования программного обеспечения, загрузка новых файлов и причины, не зависящие от ASTM. ASTM не гарантирует доступ, и не несет ответственности за ущерб или возврат средств, если Продукт временно недоступен, или если доступ становится медленным или неполным из-за процедур резервного копирования системы, объем трафика, апгрейды, перегрузка запросов к серверам, общие сбои сети или задержки, или любая другая причина, которая может время от времени делать продукт недоступным для Лицензиата или Авторизованных пользователей Лицензиата.

7. Условия и стоимость.

A. Срок действия настоящего Соглашения _____________ («Период подписки»). Доступ к Продукту предоставляется только на Период Подписки. Настоящее Соглашение останется в силе после этого для последовательных Периодов подписки при условии, что ежегодная абонентская плата, как таковая, может меняются время от времени, оплачиваются.Лицензиат и/или ASTM имеют право расторгнуть настоящее Соглашение. в конце Периода подписки путем письменного уведомления, направленного не менее чем за 30 дней.

B. Сборы:

8. Проверка.
ASTM имеет право проверять соответствие с настоящим Соглашением, за свой счет и в любое время в ходе обычной деятельности часы.Для этого ASTM привлечет независимого консультанта при соблюдении конфиденциальности. соглашение, для проверки использования Лицензиатом Продукта и/или Документов ASTM. Лицензиат соглашается разрешить доступ к своей информации и компьютерным системам для этой цели. Проверка состоится после уведомления не менее чем за 15 дней, в обычные рабочие часы и в таким образом, чтобы не создавать необоснованного вмешательства в деятельность Лицензиата.Если проверка выявляет нелицензионное или запрещенное использование продуктов или документов ASTM, Лицензиат соглашается возместить ASTM расходы, понесенные при проверке и возмещении ASTM для любого нелицензированного/запрещенного использования. Применяя эту процедуру, ASTM не отказывается от любое из своих прав на обеспечение соблюдения настоящего Соглашения или на защиту своей интеллектуальной собственности путем любым другим способом, разрешенным законом.Лицензиат признает и соглашается с тем, что ASTM может внедрять определенная идентифицирующая или отслеживающая информация в продуктах ASTM, доступных на Портале.

9. Пароли:
Лицензиат должен немедленно уведомить ASTM о любом известном или предполагаемом несанкционированном использовании(ях) своего пароля(ей) или о любом известном или предполагаемом нарушение безопасности, включая утерю, кражу, несанкционированное раскрытие такого пароля или любой несанкционированный доступ или использование Продукта ASTM.Лицензиат несет исключительную ответственность для сохранения конфиденциальности своего пароля (паролей) и для обеспечения авторизованного доступ и использование Продукта ASTM. Личные учетные записи/пароли не могут быть переданы.

10. Отказ от гарантии:
Если не указано иное в настоящем Соглашении, все явные или подразумеваемые условия, заверения и гарантии, включая любые подразумеваемые гарантия товарного состояния, пригодности для определенной цели или ненарушения прав отказываются от ответственности, за исключением случаев, когда такие отказы признаются юридически недействительными.

11. Ограничение ответственности:
В пределах, не запрещенных законом, ни при каких обстоятельствах ASTM не несет ответственности за любые потери, повреждения, потерю данных или за особые, косвенные, косвенные или штрафные убытки, независимо от теории ответственности, возникающие в результате или в связи с использованием продукта ASTM или загрузкой документов ASTM. Ни при каких обстоятельствах ответственность ASTM не будет превышать сумму, уплаченную Лицензиатом по настоящему Лицензионному соглашению.

12. Общие.

A. Расторжение:
Настоящее Соглашение действует до прекращено. Лицензиат может расторгнуть настоящее Соглашение в любое время, уничтожив все копии (на бумажном, цифровом или любом носителе) Документов ASTM и прекращении любого доступа к Продукту ASTM.

B. Применимое право, место проведения и юрисдикция:
Это Соглашение должно толковаться и толковаться в соответствии с законодательством Содружество Пенсильвании.Лицензиат соглашается подчиняться юрисдикции и месту проведения в суды штата и федеральные суды Пенсильвании по любому спору, который может возникнуть в соответствии с настоящим Соглашение. Лицензиат также соглашается отказаться от любых претензий на неприкосновенность, которыми он может обладать.

C. Интеграция:
Настоящее Соглашение представляет собой полное соглашение между Лицензиатом и ASTM в отношении его предмета. Он заменяет все предыдущие или одновременные устные или письменные сообщения, предложения, заверения и гарантии и имеет преимущественную силу над любыми противоречащими или дополнительными условиями любой цитаты, заказа, подтверждения, или другое сообщение между сторонами, относящееся к его предмету в течение срока действия настоящего Соглашения.Никакие изменения настоящего Соглашения не будут иметь обязательной силы, если они не будут в письменной форме и подписан уполномоченным представителем каждой стороны.

D. Уступка:
Лицензиат не может уступать или передавать свои права по настоящему Соглашению без предварительного письменного разрешения ASTM.

E. Налоги.
Лицензиат должен платить любые применимые налоги, за исключением налогов на чистый доход ASTM, возникающий в результате использования Лицензиатом Продукта ASTM. и/или права, предоставленные по настоящему Соглашению.

Как вы измеряете коэффициент трения? — Первый законкомик

Как измерить коэффициент трения?

Коэффициент трения (fr) — это число, представляющее собой отношение силы сопротивления трения (Fr) к нормальной или перпендикулярной силе (Н), сталкивающей объекты друг с другом. Он представлен уравнением: fr = Fr/N.

Что такое тестер коэффициента трения?

Тестер коэффициента трения (КОФ) предназначен для измерения статического и кинетического коэффициентов трения пластиковой пленки, листового материала и подобных материалов.Тестер COF измеряет коэффициент трения испытуемого образца, протягивая утяжеленные салазки по испытуемому образцу и измеряя силу.

Как работает тестер трения?

Испытание проводится путем протягивания плоского блока известной массы по материалу, расположенному на плоском столе. Как пиковое усилие, необходимое для начала движения (статическое), так и среднее усилие, необходимое для поддержания движения (кинетическое), точно и неоднократно измеряются для определения коэффициентов.

Что такое измеритель трения?

Переносной измеритель трения пряжи (KFY-1091) Измеритель трения пряжи представляет собой небольшой ручной переносной прибор, который очень быстро и точно измеряет коэффициент трения. Он обеспечивает обратную связь о влиянии воска, парафина или проклеивающих материалов на общие значения трения пряжи.

Что такое пример коэффициента трения?

Например, лед на стали имеет низкий коэффициент трения — два материала легко скользят друг относительно друга — в то время как резина на дорожном покрытии имеет высокий коэффициент трения — материалы не скользят друг относительно друга легко.Коэффициенты трения колеблются от почти 0 до более 1,

Что такое статический COF?

Статический CoF — это соотношение силы, необходимой для перемещения одной поверхности по другой с момента начала движения, в то время как Kinetic CoF — это то же отношение, когда поверхность уже находится в движении. Находясь в движении, объекту требуется меньше приложенной силы, чтобы оставаться в движении.

Устройство для измерения сопротивления трению?

Динамометр — это устройство, используемое для измерения крутящего момента и мощности торможения, необходимых для работы приводимой машины.Он имеет устройство для измерения сопротивления трения. Ниже приведены два типа динамометров, используемых для измерения тормозной мощности двигателя.

Что является общим стандартом для измерения трения?

Если тянуть блок по плоской поверхности с помощью датчика нагрузки, получается сила трения F в основном уравнении трения F = µN, где N — нормальная сила. Это, вероятно, самый распространенный метод измерения силы трения.

Что такое коэффициент трения скольжения?

Коэффициент трения скольжения — это число, показывающее, насколько велико трение скольжения между двумя объектами при заданной нормальной силе, толкающей их вместе.

Как измерить коэффициент трения?

Измерение коэффициента трения. Обычный метод измерения коэффициента трения на полу включает использование каблука кожаной обуви, на который помещают груз весом 50 фунтов, прежде чем положить его на пол, на котором он тестируется.

Как определяются коэффициенты трения?

Если это измерено непосредственно перед движением груза, то это статический коэффициент трения, а после его движения — кинетический коэффициент трения.Его можно легко измерить, приложив силу к грузу и измерив его сопротивление.

На что указывает высокий коэффициент трения?

Коэффициент трения. Коэффициент трения (μ) является мерой величины трения, существующего между двумя поверхностями. Низкое значение коэффициента трения указывает на то, что сила, необходимая для скольжения, меньше, чем сила, необходимая при высоком коэффициенте трения.

В какой единице измерения измеряется трение?

Это постоянное отношение называется коэффициентом трения и обычно обозначается греческой буквой мю (μ).Математически μ = F/L. Поскольку и трение, и нагрузка измеряются в единицах силы (например, в фунтах или ньютонах), коэффициент трения безразмерен.

Как вы измеряете коэффициент трения? – Бездорожный магазин

Как измерить коэффициент трения?

Формула для расчета коэффициента трения: μ = f÷N. Сила трения f всегда действует в направлении, противоположном предполагаемому или фактическому движению, но только параллельно поверхности.

Что такое испытание на коэффициент трения?

Испытание на коэффициент трения измеряет легкость, с которой две соприкасающиеся поверхности могут скользить относительно друг друга, когда существуют два разных значения, связанных с коэффициентом трения – статическое и кинетическое.

Что такое тестирование COF?

Испытание на коэффициент трения (COF) используется для различных материалов, от смазочных материалов до пленок и предметов домашнего обихода (керамическая плитка), для определения фрикционных характеристик материала.Обычно определяется как легкость, с которой две поверхности (часто из разных материалов) скользят друг относительно друга.

Какой тип метода чаще всего используется для измерения коэффициента трения?

Обычно ASTM D1894-14 является наиболее широко используемым методом измерения коэффициента трения. Этот метод включает в себя полимерный лист или пленку с фиксированным грузом сверху. Образец полимера протаскивают по листу из нержавеющей стали в сухих или влажных условиях, и таким образом измеряют силу трения с помощью силомера (рис. 2.1).

Что такое ASTM D1894?

ASTM D1894 — это стандартизированный метод испытаний, используемый для определения статического (μ_s) и кинетического (μ_k) коэффициентов трения пластиковой пленки и листового материала. Чтобы гарантировать, что они будут работать так, как ожидается для конечного пользователя, необходимо характеризовать и контролировать фрикционные свойства этих пленок.

Какая единица измерения используется для кофе?

грамма
Ниже приведена пошаговая процедура калибровки тензодатчика. Убедитесь, что COF-1000 был включен в течение 30 минут, прежде чем приступать к калибровке.Последовательность калибровки по умолчанию использует граммы в качестве единицы измерения.

Как называется коэффициент трения?

Коэффициент трения, отношение силы трения, противодействующей движению двух контактирующих поверхностей, к нормальной силе, прижимающей две поверхности друг к другу. Обычно его обозначают греческой буквой мю (μ). Математически μ = F/N, где F — сила трения, а N — нормальная сила.

Как измерить коэффициент трения?

Простой способ измерения коэффициента статического трения состоит в том, чтобы поместить два объекта вместе, а затем наклонить их, пока верхний не начнет скользить.Угол, под которым один объект начинает скользить по другому, напрямую связан с коэффициентом.

Как определяются коэффициенты трения?

Коэффициент статического трения — это число, которое определяется на основе статических сил двух объектов, обычно находящихся под влиянием электромагнитных сил, определяемых материалами, из которых эти объекты сделаны. Это значение используется в статических системах, в которых два или более объекта…

Как определяется коэффициент трения?

Единственный способ определить точный коэффициент трения между двумя материалами — провести эксперимент.Коэффициенты трения чувствительны к атмосферной пыли и влажности, оксидным пленкам, чистоте поверхности, скорости скольжения, температуре, вибрации и степени загрязнения.

Как найти коэффициент статического и кинетического трения?

Силу трения между двумя неподвижными поверхностями можно оценить, рассчитав коэффициент статического трения. Коэффициент кинетического трения определяется уравнением: F = µкинетический N, где µкинетический – коэффициент кинетического трения.

Испытание на коэффициент трения | ASTM D1894 Testing

Что такое коэффициент трения (COF)?

Трение — один из первых принципов физики, который изучают в школе. Оно определяется как сила, противодействующая относительному движению твердых поверхностей, слоев жидкости и элементов материала, скользящих друг относительно друга. По определению, Коэффициент трения (COF) представляет собой безразмерное число и рассчитывается как отношение между силой трения, противодействующей движению двух объектов, и нормальной силой, прижимающей два объекта друг к другу.

Что такое коэффициент трения?

Прибор для измерения коэффициента трения (COF) предназначен для измерения статического и кинетического коэффициентов трения пластиковой пленки, пластикового текстиля, листового металла, металла с покрытием, кожаных картонных коробок с печатью, упаковочных материалов, бумаги и других поверхностей.

Как вы проводите проверку коэффициента трения?

Принцип работы тестера COF состоит из неподвижного горизонтального стола или плоскости и подвижных салазок.Трос прикрепляет салазки к тензодатчику через шкив, который направляет буксирный трос во время испытания. Когда буксируемые салазки движутся по испытательному образцу, сила трения фиксируется тензодатчиком, и данные записываются для последующего анализа для определения как статического, так и кинетического трения. Коэффициент трения определяется как зарегистрированная сила, деленная на массу салазок.

Почему тензодатчики серии FUTEK LSB206 подходят для испытаний на трение?

Миниатюрный цифровой тензодатчик FUTEK LSB206 с S-образной балкой может точно измерять статическую и кинетическую силы трения, сохраняя при этом нелинейность ±0.1% емкости тензодатчика.

Миниатюрный тензодатчик LSB206 предлагает уникальную встроенную 10-кратную защиту от перегрузок в обоих направлениях, при растяжении и сжатии с грузоподъемностью от 1 фунта до 100 фунтов. Модель имеет внутреннюю резьбу M3x0,5, изгиб выполнен из 17-4 SS, а корпус изготовлен из штампованного алюминия. LSB206 предлагает два варианта кабеля: 7-контактный разъем Nano для легкого отсоединения или вариант кабеля с механическим компенсатором натяжения.

Для встроенных OEM-приложений наиболее вероятным вариантом является выход SPI или UART.LSB206 обеспечивает преобразование сигнала для встроенных приложений, которые можно подключить непосредственно к вашей системе. Наша команда разработчиков программного обеспечения разработала пакеты для поддержки таких разработок и сбора данных. Если вы хотите прочитать данные датчика на ноутбуке, LSB206 предлагает адаптер UART-USB.

В сочетании с датчиком и формирователем сигналов SENSIT SOFTWARE представляет собой инструмент, который позволяет инженерам и операторам собирать и анализировать данные испытаний на трение. Его можно использовать для графического отображения результатов испытаний для мгновенного создания кривых профиля коэффициента трения.

Почему встроенный цифровой преобразователь сигналов FUTEK QIA128 хорошо подходит для испытаний на трение?

При проведении испытаний на трение в соответствии со стандартом испытаний ASTM D1894 важно использовать испытательное устройство не только с надежным и высокоточным датчиком силы, но и с высокой скоростью сбора данных. Поскольку тестовые события могут происходить быстро, тест коэффициента трения с низкой частотой дискретизации данных может пропускать ключевые пики и впадины в данных, что приводит к неточному среднему значению статического или кинетического трения.

Цифровой встроенный преобразователь сигналов FUTEK QIA128 — это миниатюрный цифровой преобразователь сигналов сверхмалого энергопотребления с выходом SPI. Его миниатюрная плата размером всего 8 мм x 8 мм способна выполнять выборку данных со скоростью до 1300 выборок в секунду с разрешением 11,4 бита без шума, чтобы обеспечить захват важных тестовых событий и точек данных.

Соответствие отраслевым стандартам
  • ASTM D1894-14 Стандартный метод испытаний статического и кинетического коэффициентов трения пластиковой пленки и листового материала
  • ISO 8295 Коэффициент трения пластиковой пленки и листового материала
  • 909159 и картона ISO 1955 — Определение статического и кинетического коэффициентов трения — Метод горизонтальной плоскости
.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.