Experimente an Ultraschall-Schmierung Verwenden eines piezoelektrisch unterstützten Tribometer und optische Profilometer

Zusammenfassung

Wir präsentieren ein Protokoll für die Verwendung eines piezoelektrisch unterstützten Tribometers und eines optischen Profilometers, um die Abhängigkeit von Ultraschallverschleiß und Reibungsreduzierung von linearer Geschwindigkeit, Kontaktdruck und Oberflächeneigenschaften zu untersuchen.

Zusammenfassung

Reibung und Verschleiß sind schädlich für technische Systeme. Ultraschall Schmierung wird erreicht, wenn die Grenzfläche zwischen beiden Gleitflächen mit einer Frequenz über dem akustischen Bereich (20 kHz) in Schwingung versetzt. Als Festkörper-Technologie können Ultraschall Schmierung verwendet werden, wo herkömmliche Schmierstoffe sind nicht machbar oder unerwünscht. Ferner ermöglicht die elektrische Modulation des effektiven Reibungskoeffizienten zwischen beiden Gleitflächen Ultraschall Schmierung. Diese Eigenschaft ermöglicht adaptive Systeme, die ihre Reibungszustand und die damit verbundenen Dynamik als Betriebsbedingungen ändern ändern. Oberflächenverschleiß kann auch durch Ultraschall Schmierung verringert werden. Wir entwickelten ein Protokoll, um die Abhängigkeit der Reibungskraft Reduktion zu untersuchen und Verschleißreduzierung auf der linearen Gleitgeschwindigkeit zwischen Ultraschall geschmierten Oberflächen. Ein Stift-Scheibe-Tribometer wurde gebaut, die von Gewerbeeinheiten unterscheidet, dass ein Piezostapel wird verwendet, um den Stift 22 zu vibrierenkHz normal zu der rotierenden Plattenoberfläche. 20,3, 40,6 und 87 mm / sec: Reibung und Verschleiß Metriken einschließlich wirksamer Reibungskraft, den Volumenverlust und die Oberflächenrauhigkeit sind ohne und mit Ultraschallschwingungen auf einem konstanten Druck von 1 bis 4 MPa und drei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten gemessen. Ein optisches Profilometer verwendet, um die Verschleißoberflächen zu charakterisieren. Die effektive Reibungskraft um 62% auf 20,3 mm / s reduziert. Im Einklang mit bestehenden Theorien zur Ultraschall-Schmierung, die prozentuale Verringerung der Reibungskraft verringert sich mit zunehmender Geschwindigkeit, bis zu 29% Reibungskraft Reduktion bei 87 mm / sec. Verschleißminderung im wesentlichen konstant bleibt (49%) bei den drei Geschwindigkeiten berücksichtigt.

Einleitung

Reibung existiert an der Grenzfläche von zwei sich berührenden Oberflächen, wenn sie Walze relativ zueinander gleiten oder. Reibung tritt in der Regel zusammen mit abrasiven oder adhäsiven Verschleiß. ¹ Ultrasonics ist die Wissenschaft hinter der Hochfrequenz-Phänomene, das heißt, Wellen bei Frequenzen oberhalb der akustischen Bereich (20 kHz). Das Feld von Ultraschall umfasst zwei grundsätzlich verschiedene Regimes. Ein Regime beinhaltet geringer Intensität Wellen, wie sie in bildgebenden Verfahren wie der medizinischen Ultraschall oder zerstörungsfreien Prüfung von Strukturen genutzt. Das andere ist eine Hochleistungsregelung in dem Hochenergie-Wellen we....

Protokoll

1. Entwicklung der modifizierten Tribometer

1. Installieren chuck-Motor-Subsystem.
   1. Stufe Schwingungsisolation Tisch. Platzieren Gleichstrommotor auf dem Tisch; Ebene den Motor mit Ausgleichsscheiben anbringen und mit Streben und Bolzen. Platzieren Stützrahmen den Motor umgibt.
   2. Verbinden Keilwelle mit der Motorwelle mit Hilfe eines Schlüssels. Setzen Trägerplatte auf dem Rahmen mit der Keilwelle durch das Loch in der Platte gehen. Set Drucknadelrollenlager auf der Tragplatte und in der Nähe der Keilwelle. Schmieren Sie die Lager mit Kühlschmierstoffen.
   3. Schließen Sie die Keilwelle, um das Spannfutter durch eine Adapterplatte, die ei....

Ergebnisse

Die repräsentativen hier vorgestellten Messungen wurden von dem modifizierten Tribometer in Figur 1 gezeigt ist, erhalten. Der piezoelektrische Aktuator erzeugt Schwingungen mit einer Amplitude von 2,5 um bei einer Frequenz von 22 kHz. Um die Abhängigkeit der Reibung studieren und Verschleißminderung von der Lineargeschwindigkeit, wurden mit drei verschiedenen Geschwindigkeiten (20.3, 40.6 und 87 mm / sec) auf der Scheibe durch Änderung der Drehzahl des Motors aufgetragen. Für alle drei Gruppen wurden d.......

Diskussion

Experimente wurden unter Verwendung dieses Protokolls, um die Wirkung der linearen Geschwindigkeit auf Ultraschall Reibungs- und Verschleißreduzierung Studie durchgeführt. Die Messungen zeigen, dass Ultraschallschwingungen effektiv Reibung und Verschleiß an drei Lineargeschwindigkeiten. Im Einklang mit früheren Beobachtungen, die Höhe der Reibungsminderung nimmt von 62,2% auf 20,3 mm / s bis 29,3% bei 87 mm / sec. Verschleißminderung ist vernachlässigbar mit wechselnden linearen Geschwindigkeit (45,8% auf 48,6%).

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Gleichstrommotor	Minarik	SL14
Elektrischer Verstärker	AE Techron	LVC5050
Signalaufbereiter	Vishay Measurements Group	2310
Signalgenerator	Agilent	33120A
Piezoelektrischer Stack	EDO corporation	EP200-62
Wägezelle	Wandlertechniken	MLP-50
Lastsensorpad	FlexiForce	A201
Lasermessgerät	Keyence corporation	LK-G32
Hall-Effekt-Sonde und Gaussmeter	Walker Scientific, Inc.	MG-4D
Datenerfassungsmodul	Data Physics	Quattro
Datenerfassungssoftware	Data Physics	SignalCalc Ace
Thermoelement-Reader	Omega	HH22
Optisches Profilometer	Bruker	Contour GT
Profilometer Betriebssoftware	Bruker	Vision 64