Esperimenti su ultrasuoni lubrificazione Utilizzando un tribometro piezoelettrico-assistita e Profilometro ottico

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di studiare la dipendenza dell'attrito e della riduzione dell'usura dalla velocità lineare nella lubrificazione ad ultrasuoni. Ciò si ottiene conducendo prima i test su un perno modificato sul disco TER mentre si registrano le forze di attrito in tempo reale durante i test, come secondo passo, viene utilizzato un profilometro ottico per caratterizzare l'usura, fornendo profili 2D e 3D, rugosità superficiale e perdite di volume nelle scanalature. Successivamente, riduzione dell'attrito e dell'usura a tre.

Le velocità lineari sono quantificate utilizzando le forze di attrito misurate e i tassi di usura calcolati. I risultati mostrano che la lubrificazione a ultrasuoni riduce la forza di attrito effettiva fino al 62% e l'usura superficiale fino al 49%. La riduzione dell'attrito diminuisce all'aumentare della velocità lineare, mentre la riduzione dell'usura rimane sostanzialmente costante alle tre velocità lineari. La lubrificazione a ultrasuoni è una tecnologia consolidata per ridurre e di fatto controllare il coefficiente di attrito effettivo tra gli oggetti che scorrimento.

Funziona facendo vibrare uno o entrambi gli oggetti a frequenze ultrasoniche, cioè frequenze superiori a 20 kilohertz. La lubrificazione a ultrasuoni è stata implementata in processi di produzione come l'estrusione e la trafilatura essendo una tecnologia di lubrificazione a stato solido. Può essere utilizzato in applicazioni in cui i lubrificanti tradizionali sono indesiderabili.

Ad esempio, nello spazio Per costruire prima il TER necessario, assemblare il sottosistema del motore del mandrino, eseguire questo assemblaggio su un tavolo di isolamento. Primo livello, un motore a corrente continua con spessori e fissare la sua posizione utilizzando montanti e bulloni. Quindi posizionare il telaio di supporto attorno al motore.

Quindi, collegare l'albero scanalato all'albero motore utilizzando una chiavetta e continuare facendo scorrere la piastra di supporto sull'albero scanalato. Posizionare quindi il cuscinetto a rullini di spinta sulla piastra di supporto. Se necessario, lubrificare il cuscinetto con fluidi da taglio per completare l'assemblaggio del sottosistema del motore del mandrino.

Collegare il mandrino a una piastra di adattamento utilizzando tre bulloni e serrare i bulloni. Posizionare il mandrino sulla piastra di supporto attraverso il cuscinetto a rullini di spinta. Posizionare il gruppo cardanico con il telaio di supporto in posizione.

Ha una cella di carico orientata orizzontalmente collegata al braccio cardanico da un filo per misurare l'attrito. Quindi, assemblare l'attuatore elettrico piso. Innanzitutto, inserisci un'asta filettata da tre pollici attraverso la pila elettrica Piso.

Fissalo con rondelle e dadi, lasciando circa un ottavo di pollice dell'asta disponibile a un'estremità. Quindi serrare i dadi per precaricare la pila. Quindi, collegare le filettature lunghe esposte al braccio cardanico utilizzando dadi e rondelle.

Avvitare un dado cieco sull'altra estremità dell'attuatore piso a scopo di configurazione, non di test. Quindi inserire il disco nel mandrino e regolare la posizione del disco in modo che il dado cieco sia a contatto con la parte superiore del disco e il braccio cardanico sia a livello. Regolare la posizione del gruppo cardanico in modo che il dado tocchi il disco a circa 25 millimetri dal centro del disco.

Per finire, serrare tutti i bulloni nella configurazione e collegare la configurazione al computer. I dischi di prova e i dadi di prova devono essere puliti con i guanti. Utilizzare l'etanolo per pulire la superficie del disco di prova e il dado cieco.

Ora rimuovi il dado cieco utilizzato per l'installazione. Quindi avvitare il nuovo dado pulito e serrarlo saldamente. Una volta serrato, controllare l'allineamento e serrare il mandrino in modo che il disco sia solido e assicurarsi che il dado cieco sia ben serrato all'attuatore.

È fondamentale serrare saldamente il dado cieco all'attuatore epielettrico, altrimenti potrebbe allentarsi durante il test con conseguente mancata trasmissione delle vibrazioni ultrasoniche e quindi diventare inefficace. Per impostare il test, applicare un carico normale tra il dado di prova e il disco appendendo un peso di due newton su un gancio che si collega al braccio cardanico. Quindi appendi un altro peso di due Newton sull'altro gancio che si collega al braccio del gimbal.

Ciò fornisce un pretensionamento orizzontale alla cella di carico. Quindi, collegare l'attuatore e il generatore di segnale all'amplificatore. Impostare il generatore di segnale in modo che fornisca un segnale sinusoidale continuo.

Utilizzare un'ampiezza di tre volt e una frequenza di 22 kilohertz. La frequenza di risonanza dell'attuatore piso include un offset CC di tre volt per evitare tensioni nell'attuatore pizo. Ora inizia a raccogliere dati per misurare la forza di attrito ridotta.

Accendi l'amplificatore e imposta il guadagno su 15, che corrisponde a un guadagno effettivo di 4,67. Quindi, accendere il motore e impostare la velocità di rotazione secondo necessità. Eseguire il test per tre ore, quindi spegnere il motore e l'amplificatore e terminare l'acquisizione dei dati.

Rimuovere il dado cieco e il disco di prova ed etichettare il disco di prova con le condizioni di prova. Utilizzare sempre un nuovo dado e una nuova superficie di prova per ogni test. Per misurare l'attrito intrinseco, utilizzare la stessa velocità lineare con l'amplificatore e il generatore di segnale spenti.

Ripetere lo stesso test per altre velocità lineari. Alla fine dovrebbero essere create sei scanalature di usura. In preparazione, pulire i dischi di prova immediatamente prima delle misurazioni.

Come prima, è importante pulire i dischi campione prima di effettuare misurazioni più precise e attaccare liberamente le particelle di usura o i corpi estranei sulla scanalatura di usura. Sono stati compromessi la posizione dei profili misurati e la perdita di volume. Quindi, fai otto segni distribuiti uniformemente attorno al bordo del disco.

Ora apri il software del profilometro utilizzando il software. Sollevare la lente in modo che vi sia spazio sufficiente tra la lente e la piattaforma del campione. Quindi livellare la piattaforma del campione e posizionare un pezzo di salvietta da laboratorio sulla piattaforma.

Posizionare delicatamente il campione sopra il tessuto con uno degli otto segni rivolti verso la parte anteriore del barometro. Impostare i parametri di scansione nel software. Scansiona il solco e salva le immagini del profilo e i dati di rugosità.

Quindi ruotare il campione in senso antiorario fino a quando il segno successivo è rivolto verso la parte anteriore del profilometro e ripetere il processo per i segni rimanenti. Una volta fatto con un disco, ripetere le misurazioni per i restanti cinque dischi. La forza di attrito è stata campionata a 400 hertz utilizzando due finestre di campionamento di secondi, i valori medi dell'attrito misurato sono stati calcolati e tracciati rispetto alla distanza percorsa dal perno.

Le forze di attrito intrinseche sono rappresentate con punti, mentre le forze di attrito con vibrazioni ultrasoniche. Con xs, la forza di attrito è rimasta praticamente costante una volta raggiunto un funzionamento in stato stazionario. Successivamente, la percentuale di riduzione a ciascuna velocità lineare è stata tracciata rispetto alla distanza percorsa dal perno.

Le vibrazioni ultrasoniche hanno ridotto la forza di attrito allo stato stazionario ad ogni velocità lineare testata. Tuttavia, i benefici sono diminuiti all'aumentare della velocità lineare dove sono state confrontate le scanalature con e senza vibrazioni ultrasoniche. Si può notare che le scanalature appaiono più irregolari e non riflettenti quando sono state applicate le vibrazioni ultrasoniche.

Dalle scansioni del profilometro sono stati ottenuti profili 3D, valori di rugosità superficiale e perdite di volume delle scanalature. Le scanalature 3D con vibrazioni ultrasoniche erano strette, ruvide e poco profonde rispetto a quelle senza vibrazioni ultrasoniche. Ciò supporta l'idea che le vibrazioni ultrasoniche riducono l'usura, i tassi di usura e i parametri di rugosità superficiale erano più piccoli quando erano presenti vibrazioni ultrasoniche, il che è anche un indicatore della riduzione dell'usura.

La percentuale di riduzione dell'usura è rimasta praticamente costante all'aumentare della velocità. Dopo aver visto questo video, dovreste avere una buona comprensione di come condurre i test di lubrificazione ad ultrasuoni su un perno modificato sul disco ter e caratterizzare dove utilizzando la profilassi ottica Utilizzando questo attrito ultrasonico e la riduzione dell'usura possono essere studiati rispetto non solo alla velocità lineare, ma anche ai parametri chiave come la sollecitazione normale, le combinazioni di materiali, e consumo di energia ultrasonica.