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

L’objectif général de l’expérience suivante est d’étudier la dépendance de la réduction du frottement et de l’usure sur la vitesse linéaire dans la lubrification par ultrasons. Ceci est réalisé en effectuant d’abord des tests sur une goupille modifiée sur un disque TER tout en enregistrant les forces de frottement en temps réel pendant les essais, dans un deuxième temps, un profilomètre optique est utilisé pour caractériser l’usure, fournissant des profils 2D et 3D, la rugosité de surface et les pertes de volume dans les rainures. Ensuite, la réduction de la friction et de l’usure à trois.

Les vitesses linéaires sont quantifiées à l’aide des forces de frottement mesurées et des taux d’usure calculés. Les résultats montrent que la lubrification par ultrasons réduit la force de frottement effective jusqu’à 62 % et l’usure de surface jusqu’à 49 %. La réduction de la friction diminue à mesure que la vitesse linéaire augmente, tandis que la réduction de l’usure reste essentiellement constante aux trois vitesses linéaires. La lubrification par ultrasons est une technologie bien établie pour réduire et en fait contrôler le coefficient de frottement effectif entre les objets coulissants.

Il fonctionne en faisant vibrer l’un ou les deux objets à des fréquences ultrasonores, c’est-à-dire des fréquences supérieures à 20 kilohertz. La lubrification par ultrasons a été mise en œuvre dans des processus de fabrication tels que l’extrusion et le tréfilage étant une technologie de lubrification à l’état solide. Il peut être utilisé dans des applications où les lubrifiants traditionnels ne sont pas souhaitables.

Par exemple, dans l’espace Pour construire d’abord le TER nécessaire, assemblez le sous-système de moteur de mandrin, effectuez cet assemblage sur une table d’isolation. Au premier niveau, un moteur à courant continu avec des cales et fixer sa position à l’aide d’entretoises et de boulons. Positionnez ensuite le cadre de support autour du moteur.

Ensuite, connectez l’arbre cannelé à l’arbre du moteur à l’aide d’une clé continue en faisant glisser la plaque de support sur l’arbre cannelé. Positionnez ensuite le roulement à aiguilles de butée sur la plaque de support. Lubrifiez le roulement avec des fluides de coupe si nécessaire, pour terminer l’assemblage du sous-système du moteur du mandrin.

Connectez le mandrin à une plaque d’adaptation à l’aide de trois boulons et serrez les boulons. Placez le mandrin sur la plaque de support à travers le roulement à aiguilles de butée. Mettez l’ensemble de cardan avec le cadre de support en place.

Il dispose d’un capteur de charge orienté horizontalement relié au bras du cardan par un fil pour mesurer le frottement. Ensuite, assemblez l’actionneur électrique piso. Tout d’abord, insérez une tige filetée de trois pouces dans la pile électrique Piso.

Fixez-le avec des rondelles et des écrous, en laissant environ un huitième de pouce de la tige disponible à une extrémité. Serrez ensuite les écrous pour précharger la pile. Ensuite, connectez les longs filetages exposés au bras de cardan à l’aide d’écrous et de rondelles.

Vissez un écrou gland sur l’autre extrémité de l’actionneur piso à des fins de configuration, sans test. Insérez ensuite le disque dans le mandrin et ajustez la position du disque de manière à ce que l’écrou borgne soit en contact avec le haut du disque et que le bras de cardan soit de niveau. Ajustez la position de l’ensemble de cardan de sorte que l’écrou entre en contact avec le disque à environ 25 millimètres du centre du disque.

Pour finir, serrez tous les boulons de la configuration et fixez la configuration à l’ordinateur. Les disques d’essai et les écrous doivent être nettoyés avec des gants. Utilisez de l’éthanol pour nettoyer la surface du disque de test et de l’écrou gland.

Retirez maintenant l’écrou gland utilisé à des fins de configuration. Ensuite, vissez le nouvel écrou propre et serrez-le fermement. Une fois serré, vérifiez l’alignement et serrez le mandrin pour que le disque soit ferme et assurez-vous que l’écrou gland est fermement serré à l’actionneur.

Il est essentiel de serrer fermement l’écrou gland sur l’actionneur électrique epi, sinon il pourrait se desserrer pendant le test, ce qui entraînerait la non-transmission des vibrations ultrasoniques et deviendrait donc inefficace. Pour mettre en place le test, appliquez une charge normale entre l’écrou de test et le disque en suspendant un poids de deux newtons sur un crochet qui se connecte au bras de cardan. Accrochez ensuite un autre poids de deux Newton sur l’autre crochet qui se connecte au bras du cardan.

Cela fournit une prétension horizontale au capteur de force. Ensuite, connectez l’actionneur et le générateur de signaux à l’amplificateur. Réglez le générateur de signaux pour qu’il fournisse un signal sinusoïdal continu.

Utilisez une amplitude de trois volts et une fréquence de 22 kilohertz. La fréquence de résonance de l’actionneur piso comprend un décalage continu de trois volts pour éviter la tension dans l’actionneur pizo. Commencez maintenant à collecter des données pour mesurer la force de frottement réduite.

Allumez l’amplificateur et réglez le gain sur 15, ce qui correspond à un gain réel de 4,67. Ensuite, allumez le moteur et réglez la vitesse de rotation selon vos besoins. Exécutez le test pendant trois heures, puis éteignez le moteur et l’amplificateur et terminez l’acquisition des données.

Retirez l’écrou borgne et le disque de test et étiquetez le disque de test avec les conditions de test. Utilisez toujours un nouvel écrou et une nouvelle surface d’essai pour chaque essai. Pour mesurer le frottement intrinsèque, utilisez la même vitesse linéaire avec l’amplificateur et le générateur de signaux éteints.

Répétez le même test pour d’autres vitesses linéaires. Il devrait y avoir six rainures d’usure créées à la fin. En préparation, nettoyez les disques de test immédiatement avant les mesures.

Comme précédemment, il est important de nettoyer les disques d’échantillon avant les mesures et de fixer sans serrer les particules d’usure ou les corps étrangers sur la rainure d’usure. La position des profils mesurés et la perte de volume ont été compromises. Ensuite, faites huit marques uniformément réparties autour du bord du disque.

Ouvrez maintenant le logiciel du profilomètre à l’aide du logiciel. Soulevez l’objectif de manière à ce qu’il y ait suffisamment d’espace entre l’objectif et la plate-forme d’échantillonnage. Ensuite, nivelez la plate-forme d’échantillonnage et placez un morceau de lingette de laboratoire sur la plate-forme.

Placez délicatement l’échantillon sur le tissu, l’un des huit repères faisant face à l’avant du baromètre. Configurez les paramètres de numérisation dans le logiciel. Scannez le sillon et enregistrez les images de profil et les données de rugosité.

Tournez ensuite l’échantillon dans le sens inverse des aiguilles d’une montre jusqu’à ce que le repère suivant fasse face à l’avant du profilomètre et répétez le processus pour les repères restants. Une fois que vous avez terminé avec un disque, répétez les mesures pour les cinq disques restants. La force de frottement a été échantillonnée à 400 hertz à l’aide de deux secondes fenêtres d’échantillonnage, les valeurs moyennes du frottement mesuré ont été calculées et tracées en fonction de la distance parcourue par la broche.

Les forces de frottement intrinsèques sont représentées par des points, tandis que les forces de frottement avec des vibrations ultrasoniques sont représentées. Avec xs, la force de frottement est restée pratiquement constante une fois qu’un fonctionnement en régime permanent a été réalisé. Ensuite, le pourcentage de réduction à chaque vitesse linéaire a été tracé en fonction de la distance parcourue par la broche.

Les vibrations ultrasonores réduisaient la force de frottement à l’état stationnaire à chaque vitesse linéaire testée. Cependant, les avantages diminuaient à mesure que la vitesse linéaire augmentait lorsque des rainures avec et sans vibrations ultrasonores étaient comparées. On peut voir que les rainures apparaissent plus irrégulières et non réfléchissantes lorsque des vibrations ultrasonores ont été appliquées.

Les profils 3D, les valeurs de rugosité de surface et les pertes de volume des rainures ont été obtenus à partir des balayages du profilomètre. Les rainures 3D avec vibrations ultrasoniques étaient étroites, rugueuses et peu profondes par rapport à celles sans vibrations ultrasonores. Cela soutient l’idée que les vibrations ultrasoniques réduisent l’usure, les taux d’usure et les paramètres de rugosité de surface étaient plus faibles lorsque des vibrations ultrasonores étaient présentes, ce qui est également un indicateur de réduction de l’usure.

Le pourcentage de réduction de l’usure est resté pratiquement constant à mesure que la vitesse augmentait. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer des tests de lubrification par ultrasons sur une goupille modifiée sur un disque ter et de caractériser où utiliser la prophylaxie optique L’utilisation de cette réduction du frottement et de l’usure par ultrasons peut être étudiée en ce qui concerne non seulement la vitesse linéaire, mais également des paramètres clés tels que les contraintes normales, les combinaisons de matériaux, et la consommation d’énergie par ultrasons.