Les expériences sur les ultrasons lubrification aide d'un Tribomètre piézoélectriquement-assistée et Profilomètre optique

Résumé

Nous présentons un protocole d’utilisation d’un tribomètre assisté par piézoélectrique et d’un profilomètre optique pour étudier la dépendance de l’usure par ultrasons et de la réduction de la friction sur la vitesse linéaire, la pression de contact et les propriétés de surface.

Résumé

Frottement et l'usure sont préjudiciables aux systèmes d'ingénierie. Lubrification par ultrasons est obtenu lorsque l'interface entre les deux surfaces de glissement est mis en vibration à une fréquence au-dessus de la gamme acoustique (20 kHz). Comme une technologie à semi-conducteurs, la lubrification ultrasons peut être utilisé là où les lubrifiants classiques sont irréalisable ou indésirable. En outre, la lubrification par ultrasons permet de modulation électrique du coefficient de frottement effective entre les deux surfaces de glissement. Cette propriété permet de systèmes adaptatifs qui modifient leur état de frottement et la réponse dynamique associée que les conditions de fonctionnement changent. Surface d'usure peut également être réduite par lubrification par ultrasons. Nous avons développé un protocole d'enquêter sur la dépendance de la réduction de la force de frottement et d'usure réduction sur la vitesse de glissement linéaire entre les surfaces lubrifiées par ultrasons. Un tribomètre pion-disque a été construit qui diffère de unités commerciales en ce qu 'un empilement piézo-électrique est utilisé pour faire vibrer la tige à 22kHz normale à la surface du disque en rotation. Frottement et l'usure des paramètres y compris la force efficace de frottement, la perte de volume, et la rugosité de surface sont mesurées sans et avec des vibrations ultrasonores à une pression constante de 1 à 4 MPa et trois vitesses de glissement différentes: 20,3, 40,6 et 87 mm / sec. Un profilomètre optique est utilisé pour caractériser les surfaces d'usure. La force de frottement efficace est réduite de 62% à 20,3 mm / s. En cohérence avec les théories existantes pour la lubrification à ultrasons, la réduction de pour cent de la force de friction diminue avec l'augmentation de la vitesse, jusqu'à 29% de réduction de la force de frottement à 87 mm / sec. Réduction de l'usure reste sensiblement constante (49%) à trois vitesses considérées.

Introduction

Le frottement existe à l'interface de deux surfaces en contact quand ils glissent ou rouleau par rapport à l'autre. Friction se produit habituellement avec l'usure par abrasion ou de la colle. ¹ Ultrasons est la science derrière les phénomènes de haute fréquence, qui est, les vagues se déplaçant à des fréquences supérieures à la gamme acoustique (20 kHz). Le domaine des ultrasons comprend deux régimes fondamentalement différents. Un régime consiste à ondes de faible intensité comme ceux utilisés dans les procédés d'imagerie tels que les ultrasons médicale ou de contrôle non destructif de structures. L'autre est un régime de forte puissa....

Protocole

1. Développement de la modification Tribomètre

1. Installez chuck-moteur sous-système.
   1. Niveau table d'isolation contre les vibrations. Placez moteur à courant continu sur la table; niveler le moteur avec des cales et le fixer avec entretoises et les boulons. Placez cadre de support autour du moteur.
   2. Connecter arbre cannelé de l'arbre du moteur à l'aide d'une clé. Mettre la plaque de support sur le châssis avec l'arbre cannelé traversant le trou de la plaque. Ensemble palier de butée aiguille rouleau sur la plaque de support et autour de l'arbre cannelé. Graisser le roulement avec les fluides de coupe.
   3. Branc....

Résultats

Les mesures représentatives présentées ici ont été obtenues à partir du tribomètre modifié représenté sur la figure 1. L'actionneur piézo-électrique génère des vibrations avec une amplitude de 2,5 um à une fréquence de 22 kHz. Pour étudier la fonction de réduction de frottement et l'usure de la vitesse linéaire, trois vitesses différentes (20,3, 40,6 et 87 mm / sec) ont été appliqués sur le disque en modifiant la vitesse de rotation du moteur. Pour les trois groupes, le nombre d.......

Discussion

Expériences ont été menées en utilisant ce protocole pour étudier l'effet de la vitesse linéaire sur la friction ultrasons et la réduction de l'usure. Les mesures montrent que les vibrations ultrasoniques de réduire efficacement le frottement et l'usure à trois vitesses linéaires. Conformément aux observations antérieures, le montant de la réduction de frottement diminue de 62,2% à 20,3 mm / s à 29,3% au 87 mm / sec. Réduction de l'usure est négligeable avec changement de vitesse linéaire (45,8% à 48,6%).......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Moteur à courant continu  ;	Minarik  ;	SL14
Amplificateur électrique	AE Techron	LVC5050
Conditionneur de signal  ;	Vishay Measurements Group	2310
Générateur de signaux	Agilent  ;	33120A
Pile piézoélectrique	EDO corporation	EP200-62
Capteur	de charge Techniques de transducteur	MLP-50
Capteur de charge	FlexiForce	A201
Compteur laser	Keyence corporation  ;	LK-G32
Sonde à effet Hall et gaussmètre	Walker Scientific, Inc.	MG-4D
Module d’acquisition de données	Physique des données	Quattro
Logiciel d’acquisition de données	Physique des données	Signal Calc Ace
Lecteur de thermocouple	Omega	HH22
Profilomètre optique	Bruker	Contour GT
Logiciel de fonctionnement du profilomètre	Bruker  ;	Vision 64