Presentiamo un protocollo per l'utilizzo di un tribometro piezoelettrico assistito e di un profilometro ottico per studiare la dipendenza dell'usura ultrasonica e della riduzione dell'attrito dalla velocità lineare, dalla pressione di contatto e dalle proprietà della superficie.
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Articolo metodologico
Esperimenti su ultrasuoni lubrificazione Utilizzando un tribometro piezoelettrico-assistita e Profilometro ottico
In questo articolo
Sommario
Abstract
Attrito e l'usura sono dannose per sistemi ingegnerizzati. Lubrificazione ultrasuoni si ottiene quando l'interfaccia tra due superfici di scorrimento viene fatto vibrare ad una frequenza al di sopra della gamma acustica (20 kHz). Come tecnologia a stato solido, la lubrificazione a ultrasuoni può essere utilizzato dove i lubrificanti convenzionali sono irrealizzabili o indesiderabile. Inoltre, la lubrificazione ad ultrasuoni consente la modulazione elettrica del coefficiente di attrito efficace tra due superfici di scorrimento. Questa proprietà consente sistemi adattativi che modificano il loro stato di attrito e la risposta dinamica associata al variare delle condizioni operative. Usura superficiale può essere ridotto attraverso la lubrificazione a ultrasuoni. Abbiamo sviluppato un protocollo per indagare la dipendenza della riduzione della forza di attrito e usura riduzione della velocità di scorrimento lineare tra superfici lubrificate ultrasuoni. Un tribometro pin-on-disc è stato costruito che differisce dalle unità commerciali in cui una pila piezoelettrico è utilizzato per vibrare il perno a 22kHz normale alla superficie del disco rotante. Attrito e usura metriche compresa un'efficace forza di attrito, perdita di volume, e rugosità superficiale sono misurate con e senza vibrazioni ultrasoniche ad una pressione costante di 1 a 4 MPa e tre differenti velocità di scorrimento: 20.3, 40.6, e 87 mm / sec. Un profilometro ottico è utilizzato per caratterizzare le superfici di usura. La forza di attrito efficace è ridotto del 62% a 20.3 mm / sec. Coerentemente con le teorie esistenti per la lubrificazione ad ultrasuoni, la riduzione percentuale in forza di attrito diminuisce con l'aumentare della velocità, fino al 29% di riduzione forza d'attrito a 87 mm / sec. Riduzione dell'usura rimane essenzialmente costante (49%) alle tre velocità considerati.
Introduzione
Attrito esiste all'interfaccia tra due superfici a contatto quando scorrono o ruotano una rispetto all'altra. Attrito solito avviene lungo con usura abrasiva o adesivo. 1 Ultrasonics è la scienza dietro fenomeni ad alta frequenza, cioè, onde viaggiano a frequenze superiori gamma acustica (20 kHz). Il campo di ultrasuoni comprende due regimi fondamentalmente diverse. Un regime comporta onde di bassa intensità, come quelli utilizzati nei processi di imaging come l'ecografia medica o controllo non distruttivo delle strutture. L'altro è un regime di alta potenza in cui le onde ad alta energia sono utilizzati per eseguire o assistere processi di....
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Protocollo
1. Sviluppo della Tribometro Modified
- Installare sottosistema chuck-motore.
- Livello tavolo isolamento dalle vibrazioni. Posizionare motore CC sul tavolo; livellare il motore con spessori e fissarlo con puntoni e bulloni. Posizionare il supporto telaio attorno al motore.
- Collegare albero scanalato all'albero motore utilizzando una chiave. Mettere piastra di supporto sul telaio con l'albero scanalato passa attraverso il foro della piastra. Set reggispinta rullini sulla piastra di supporto e intorno all'albero scanalato. Lubrificare il cuscinetto con fluidi da taglio.
- Collegare l'albero scanalato al mandrino attrav....
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Risultati
Le misurazioni rappresentative presentati sono stati ottenuti dalla tribometro modificato illustrato nella figura 1. L'attuatore piezoelettrico genera vibrazioni di ampiezza di 2,5 micron ad una frequenza di 22 kHz. Per studiare la dipendenza di attrito e usura riduzione velocità lineare, tre diverse velocità (20.3, 40.6, e 87 mm / sec) sono stati applicati al disco cambiando la velocità di rotazione del motore. Per tutti e tre i gruppi, il numero di giri del disco e la distanza di .......
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Discussione
Gli esperimenti sono stati condotti utilizzando questo protocollo per studiare l'effetto della velocità lineare sull'attrito ultrasuoni e riduzione dell'usura. Le misurazioni mostrano che vibrazioni ultrasoniche ridurre efficacemente l'attrito e usura a tre velocità lineari. Coerentemente con le osservazioni precedenti, la quantità di riduzione dell'attrito diminuisce dal 62,2% al 20,3 mm / sec al 29,3% a 87 mm / sec. Riduzione dell'usura è trascurabile con il cambiamento della velocità lineare (.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare Tim Krantz dalla NASA Glenn e Duane Detwiler da Honda R & S per il loro supporto tecnico e contributi in natura. Il sostegno finanziario per questa ricerca è stato fornito dalle organizzazioni membri della Concetti smart center Vehicle (www.SmartVehicleCenter.org), un National Science Foundation Industria / Università Cooperative Research Center (I / UCRC). SD è supportata da una smart veicolo Concetti Graduate Fellowship e una Università Fellowship presso la Ohio State University Graduate School.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Motore a corrente continua | Minarik | SL14 | |
| Amplificatore elettrico | AE Techron | LVC5050 | |
| Condizionatore di segnale | Vishay Measurements Group | 2310 | |
| Generatore di segnale | Agilent | 33120A | |
| Pila piezoelettrica | EDO corporation | EP200-62 | |
| Cella di carico | Trasduttore Tecniche | MLP-50 | |
| Cuscinetto sensore di carico | FlexiForce | A201 | |
| Misuratore laser | Keyence corporation | LK-G32 | |
| Sonda ad effetto Hall e gaussmetro | Walker Scientific, Inc. | MG-4D | |
| Modulo di acquisizione dati | Data Physics | Quattro | |
| Software di acquisizione dati | Data Physics | SignalCalc Ace | |
| Lettore di termocoppie | Omega | HH22 | |
| Profilometro ottico | Bruker | Contour GT | |
| Profilometro | software operativo Bruker | Visione 64 |
Riferimenti
- Bhushan, B. Introduction to tribology. , John Wiley & Sons. New York. (2002).
- Severdenko, V., Klubovich, V., Stepanenko, A. Ultrasonic rolling and drawing of metals. , Consultants Bureau. New York and London. (1972).
- Taylor, R., Coy, R.
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Ristampe e permessi
