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

El objetivo general del siguiente experimento es investigar la dependencia de la reducción de la fricción y el desgaste de la velocidad lineal en la lubricación ultrasónica. Esto se logra realizando primero pruebas en un pin modificado en el disco TER mientras se registran las fuerzas de fricción en tiempo real durante las pruebas, como segundo paso, se utiliza un perfilómetro óptico para caracterizar el desgaste, proporcionando perfiles 2D y 3D, rugosidad superficial y pérdidas de volumen en las ranuras. A continuación, la reducción de la fricción y el desgaste a tres.

Las velocidades lineales se cuantifican utilizando las fuerzas de fricción medidas y las tasas de desgaste calculadas. Los resultados muestran que la lubricación ultrasónica reduce la fuerza de fricción efectiva hasta en un 62% y el desgaste de la superficie hasta en un 49%La reducción de la fricción disminuye a medida que aumenta la velocidad lineal, mientras que la reducción del desgaste permanece esencialmente constante en las tres velocidades lineales. La lubricación ultrasónica es una tecnología bien establecida para reducir y, de hecho, controlar el coeficiente de fricción efectivo entre objetos deslizantes.

Funciona haciendo vibrar uno o ambos objetos a frecuencias ultrasónicas, es decir, frecuencias superiores a 20 kilohercios. La lubricación ultrasónica se ha implementado en procesos de fabricación como la extrusión y el trefilado, siendo una tecnología de lubricación de estado sólido. Se puede utilizar en aplicaciones donde los lubricantes tradicionales no son deseables.

Por ejemplo, en el espacio Para construir primero el TER necesario, ensamble el subsistema del motor del mandril, realice este ensamblaje en una mesa de aislamiento. Primer nivel, un motor de corriente continua con cuñas y fija su posición mediante puntales y pernos. A continuación, coloque el bastidor de soporte alrededor del motor.

A continuación, conecte el eje estriado al eje del motor con una llave y continúe deslizando la placa de soporte sobre el eje estriado. A continuación, coloque el rodamiento de agujas axial en la placa de soporte. Lubrique el rodamiento con fluidos de corte si es necesario, para terminar de ensamblar el subsistema del motor del mandril.

Conecte el mandril a una placa adaptadora con tres pernos y apriete los pernos. Coloque el mandril en la placa de soporte a través del rodamiento de agujas de empuje. Coloque el conjunto del cardán con el marco de soporte en su lugar.

Tiene una celda de carga orientada horizontalmente conectada al brazo del cardán por un cable para medir la fricción. A continuación, ensamble el actuador eléctrico del piso. Primero, inserte una varilla roscada de tres pulgadas a través de la pila eléctrica Piso.

Asegúrelo con arandelas y tuercas, dejando aproximadamente un octavo de pulgada de la varilla disponible en un extremo. A continuación, apriete las tuercas para precargar la pila. A continuación, conecte las roscas largas expuestas al brazo del cardán con tuercas y arandelas.

Enrosque una tuerca de bellota en el otro extremo del actuador del piso con fines de configuración, sin pruebas. Luego inserte el disco en el mandril y ajuste la posición del disco para que la tuerca de bellota esté en contacto con la parte superior del disco y el brazo del cardán esté nivelado. Ajuste la posición del conjunto del cardán para que la tuerca entre en contacto con el disco a unos 25 milímetros del centro del disco.

Para terminar, apriete todos los pernos de la configuración y fije la configuración a la computadora. Los discos de prueba y las tuercas deben limpiarse con guantes. Use etanol para limpiar la superficie del disco de prueba y la nuez de bellota.

Ahora retire la nuez de bellota utilizada para la configuración. A continuación, enrosque la nueva tuerca limpia y apriétela firmemente. Una vez apretado, verifique la alineación y apriete el mandril para que el disco quede firme y asegúrese de que la tuerca de bellota esté firmemente apretada al actuador.

Es fundamental apretar firmemente la tuerca de bellota al actuador eléctrico epi, o podría aflojarse durante la prueba, lo que provocaría que las vibraciones ultrasónicas no se transmitieran y, por lo tanto, se volvieran ineficaces. Para configurar la prueba, aplique una carga normal entre la tuerca de prueba y el disco colgando un peso de dos newton en un gancho que se conecta al brazo del cardán. Luego cuelgue otros dos pesos Newton en el otro gancho que se conecta al brazo del cardán.

Esto proporciona una pretensión horizontal a la célula de carga. A continuación, conecte el actuador y el generador de señal al amplificador. Configure el generador de señales para que proporcione una señal sinusoidal continua.

Utilice una amplitud de tres voltios y una frecuencia de 22 kilohercios. La frecuencia de resonancia del actuador de piso incluye un desplazamiento de CC de tres voltios para evitar tensión en el actuador pizo. Ahora comience a recopilar datos para medir la fuerza de fricción reducida.

Encienda el amplificador y ajuste la ganancia a 15, lo que corresponde a una ganancia real de 4.67. A continuación, encienda el motor y configure la velocidad de rotación según sea necesario. Ejecute la prueba durante tres horas, luego apague el motor y el amplificador y finalice la adquisición de datos.

Retire la tuerca de bellota y el disco de prueba y etiquete el disco de prueba con las condiciones de prueba. Utilice siempre una tuerca y una superficie de prueba nuevas para cada prueba. Para medir la fricción intrínseca, utilice la misma velocidad lineal con el amplificador y el generador de señal apagados.

Repita la misma prueba para otras velocidades lineales. Al final debe crearse seis ranuras de desgaste. En preparación, limpie los discos de prueba inmediatamente antes de las mediciones.

Al igual que antes, es importante limpiar los discos de muestra antes de las mediciones de perter, y fije sin apretar las partículas de desgaste o materias extrañas en la ranura de desgaste. Se vieron comprometidas la posición de los perfiles medidos y la pérdida de volumen. A continuación, haz ocho marcas distribuidas uniformemente alrededor del borde del disco.

Ahora abra el software del perfilómetro utilizando el software. Levante la lente de modo que haya suficiente espacio libre entre la lente y la plataforma de muestra. A continuación, nivele la plataforma de muestras y coloque un trozo de toallita de laboratorio en la plataforma.

Coloque suavemente la muestra encima del tejido con una de las ocho marcas mirando hacia la parte delantera del barómetro. Configure los parámetros de escaneo en el software. Escanee la ranura y guarde las imágenes de perfil y los datos de rugosidad.

A continuación, gire la muestra en sentido contrario a las agujas del reloj hasta que la siguiente marca quede frente al perfil y repita el proceso para las marcas restantes. Una vez que haya terminado con un disco, repita las medidas para los cinco discos restantes. La fuerza de fricción se muestreó a 400 hercios utilizando dos ventanas de muestreo de segundos, se calcularon los valores medios de la fricción medida y se trazaron en función de la distancia que recorre el pasador.

Las fuerzas de fricción intrínsecas se representan con puntos, mientras que las fuerzas de fricción con vibraciones ultrasónicas se muestran. Con xs, la fuerza de fricción permaneció prácticamente constante una vez que se logró una operación de estado estacionario. A continuación, se trazó el porcentaje de reducción a cada velocidad lineal en función de la distancia recorrida por el pin.

Las vibraciones ultrasónicas redujeron la fuerza de fricción en estado estacionario a cada velocidad lineal probada. Sin embargo, los beneficios disminuyeron a medida que aumentaba la velocidad lineal cuando se compararon ranuras con y sin vibraciones ultrasónicas. Se puede ver que las ranuras parecen más irregulares y no reflectantes cuando se aplican vibraciones ultrasónicas.

Los perfiles 3D, los valores de rugosidad superficial y las pérdidas de volumen de las ranuras se obtuvieron a partir de los escaneos del perfilómetro. Las ranuras 3D con vibraciones ultrasónicas eran estrechas, rugosas y poco profundas en comparación con las que no tenían vibraciones ultrasónicas. Esto apoya la idea de que las vibraciones ultrasónicas reducen el desgaste, las tasas de desgaste y los parámetros de rugosidad de la superficie eran menores cuando las vibraciones ultrasónicas estaban presentes, lo que también es un indicador de la reducción del desgaste.

El porcentaje de reducción del desgaste se mantuvo prácticamente constante a medida que aumentaba la velocidad. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo realizar pruebas de lubricación ultrasónica en un pin modificado en el disco y caracterizar dónde se usa la profilaxis óptica Con este uso ultrasónico, la fricción ultrasónica y la reducción del desgaste se pueden estudiar con respecto no solo a la velocidad lineal, sino también a parámetros clave como la tensión normal, las combinaciones de materiales, y consumo de energía ultrasónica.