Los experimentos en ultrasónico Lubricación El uso de un Tribómetro asistida piezoeléctrico y Perfilómetro óptico

Resumen

Presentamos un protocolo para utilizar un tribómetro asistido piezoeléctricamente y un perfilómetro óptico para investigar la dependencia del desgaste ultrasónico y la reducción de la fricción en la velocidad lineal, la presión de contacto y las propiedades de la superficie.

Resumen

La fricción y el desgaste son perjudiciales para los sistemas de ingeniería. Lubricación ultrasónico se logra cuando la interfaz entre dos superficies de deslizamiento se hace vibrar a una frecuencia por encima de la gama acústica (20 kHz). Como tecnología de estado sólido, la lubricación de ultrasonidos puede utilizarse donde los lubricantes convencionales son inviables o indeseable. Además, la lubricación de ultrasonidos permite la modulación eléctrica del coeficiente de fricción eficaz entre las dos superficies de deslizamiento. Esta propiedad permite que los sistemas adaptativos que modifican su estado de fricción y la respuesta dinámica asociada como las condiciones de operación de cambio. Desgaste de la superficie también se puede reducir a través de la lubricación de ultrasonidos. Hemos desarrollado un protocolo para investigar la dependencia de la reducción de la fuerza de fricción y el desgaste de la reducción en la velocidad de deslizamiento lineal entre las superficies lubricadas por ultrasonidos. A tribómetro pin-on-disco fue construido que difiere de las unidades comerciales en que una pila piezoeléctrica se utiliza para hacer vibrar el pasador en 22kHz normal a la superficie del disco giratorio. Fricción y el desgaste métricas incluyendo la fuerza efectiva la fricción, la pérdida de volumen, y rugosidad de la superficie se miden sin y con vibraciones ultrasónicas a una presión constante de 1 a 4 MPa y tres velocidades de deslizamiento diferentes: 20,3, 40,6, y 87 mm / seg. Un perfilómetro óptico se utiliza para caracterizar las superficies de desgaste. La fuerza de fricción efectiva se reduce en un 62% a 20,3 mm / seg. Consistentemente con las teorías existentes para la lubricación de ultrasonidos, la reducción porcentual en la fuerza de fricción disminuye con el aumento de la velocidad, hacia abajo a la reducción de la fuerza de fricción 29% a 87 mm / seg. Reducción del desgaste permanece esencialmente constante (49%) a las tres velocidades consideradas.

Introducción

Existe fricción en la interfaz de dos superficies de contacto cuando se deslizan o rollo con respecto al otro. Fricción suele estar acompañado por desgaste abrasivo o adhesivo. ¹ Ultrasonidos es la ciencia detrás de los fenómenos de alta frecuencia, es decir, las ondas viajan a frecuencias superiores al rango acústico (20 kHz). El campo de los ultrasonidos abarca dos regímenes fundamentalmente diferentes. Un régimen implica ondas de baja intensidad como los utilizados en los procesos de formación de imágenes, tales como ultrasonido médico o de inspección no destructiva de estructuras. El otro es un régimen de alta potencia en el que se utilizan ondas de al....

Protocolo

1. Desarrollo de la Tribómetro Modificado

1. Instale subsistema chuck-motor.
   1. Mesa de aislamiento de vibraciones Nivel. Coloque motor de corriente continua en la mesa; nivelar el motor con cuñas y fijarla con puntales y bulones. Coloque bastidor de soporte alrededor del motor.
   2. Conectar eje estriado al eje del motor utilizando una llave. Ponga placa de soporte en el bastidor con el eje ranurado de pasar por el orificio de la placa. Conjunto de empuje rodamiento de agujas-rodillos en la placa de soporte y alrededor del eje estriado. Lubrique el cojinete con fluidos de corte.
   3. Conectar el eje estriado al mandril a través de una placa a....

Resultados

Las mediciones representativas aquí presentados se obtuvieron a partir de la tribómetro modificada mostrada en la Figura 1. El actuador piezoeléctrico genera vibraciones con amplitud de 2,5 micras, con una frecuencia de 22 kHz. Para estudiar la dependencia de la fricción y el desgaste de reducción de velocidad lineal, tres velocidades diferentes (20,3, 40,6 y 87 mm / seg) se aplicaron a el disco por el cambio de la velocidad de rotación del motor. Para todos los tres grupos, fueron eleg.......

Discusión

Los experimentos se llevaron a cabo utilizando este protocolo para estudiar el efecto de la velocidad lineal en la fricción de ultrasonidos y la reducción de desgaste. Las mediciones muestran que las vibraciones ultrasónicas reducen efectivamente fricción y el desgaste a tres velocidades lineales. De acuerdo con observaciones anteriores, la cantidad de reducción de la fricción disminuye de 62,2% a 20,3 mm / seg a 29,3% a 87 mm / seg. Reducción de desgaste es insignificante con el cambio de velocidad lineal (45,8% a 48,6.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Motor de CC	Minarik	SL14
Amplificador eléctrico	AE Techron	LVC5050
Acondicionador de señal	Vishay Measurements Group	2310
Generador de señales	Agilent	33120A
Pila piezoeléctrica	EDO corporation	EP200-62
Técnicas de transductor	célula de carga	MLP-50
Almohadilla del sensor de carga	FlexiForce	A201
Medidor láser	Keyence corporation	LK-G32
Sonda de efecto Hall y gausímetro	Walker Scientific, Inc.	MG-4D Módulo
adquisición de datos	Data Physics	Quattro
Software de adquisición de datos	Data	Physics SignalCalc
Lector de termopar	Omega	HH22
Perfilómetro óptico	Bruker	Contour GT
Profilometer software de operación	Bruker	Visión 64

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