Experimentos em Ultrasonic Lubrificação Usando um tribômetro piezoelectricamente-assistida e Profilometer Optical

Resumo

Apresentamos um protocolo para o uso de um tribômetro assistido piezoeletricamente e um perfilômetro óptico para investigar a dependência do desgaste ultrassônico e da redução do atrito na velocidade linear, pressão de contato e propriedades da superfície.

Resumo

Atrito e desgaste são prejudiciais para sistemas de engenharia. Lubrificação ultra-som é conseguido quando a interface entre duas superfícies de deslizamento é feito vibrar a uma frequência acima da gama acústica (20 kHz). Como uma tecnologia de estado sólido, a lubrificação de ultra-sons podem ser utilizados onde os lubrificantes convencionais são impraticáveis ​​ou indesejável. Além disso, a lubrificação de ultra-sons permite a modulação eléctrica do coeficiente de atrito eficaz entre duas superfícies deslizantes. Esta propriedade permite que os sistemas adaptativos que modificam seu estado de atrito e resposta dinâmica associada como a mudança condições de funcionamento. Desgaste da superfície pode também ser reduzido através de lubrificação de ultra-som. Nós desenvolvemos um protocolo para investigar a dependência da redução da força de atrito e desgaste redução na velocidade de deslizamento linear entre superfícies ultra-som lubrificadas. Trib�etro pino-no-disco foi construído a partir de unidades que difere comerciais em que uma pilha piezoeléctrica é utilizado para vibrar o pino a 22kHz normal à superfície do disco rotativo. O atrito eo desgaste métricas incluindo a força efectiva de atrito, perda de volume, e a rugosidade da superfície são medidos com e sem vibrações ultra-sónicas a uma pressão constante de 1 a 4 MPa e três velocidades de deslizamento diferentes: 20.3, 40.6, e 87 mm / seg. Um perfilometria óptica é utilizada para caracterizar as superfícies de desgaste. A força de atrito eficaz é reduzida em 62% a 20,3 mm / seg. De forma consistente com as teorias existentes para lubrificação de ultra-som, a redução percentual na força de atrito diminui com o aumento da velocidade, até 29% de redução de força de atrito a 87 mm / sec. Redução do desgaste permanece essencialmente constante (49%) com as três velocidades consideradas.

Introdução

Existe atrito na interface de duas superfícies de contacto quando elas deslizam ou rolo em relação à outra. Friction geralmente ocorre junto com o desgaste abrasivo ou adesivo. ¹ Ultrasonics é a ciência por trás dos fenômenos de alta freqüência, ou seja, as ondas viajando em frequências superiores a faixa acústica (20 kHz). O campo de ultra-som abrange dois regimes fundamentalmente diferentes. Um regime envolve ondas de baixa intensidade, como os utilizados em processos de imagem, como ultra-som médico ou inspeção não destrutiva de estruturas. O outro é um regime de alta energia em que as ondas de alta energia são utilizados para executar ou auxiliar proce....

Protocolo

1. Desenvolvimento do tribômetro Modificado

1. Instale subsistema chuck-motor.
   1. Nível mesa de isolamento de vibração. Coloque motor DC sobre a mesa; nivelar o motor com calços e corrigi-lo com suportes e parafusos. Coloque estrutura de suporte em torno do motor.
   2. Conecte eixo estriado ao eixo do motor usando uma chave. Colocar a placa de suporte na estrutura com o eixo estriado indo através do orifício na placa. Set empurrou rolamento de agulha-rolo na placa de apoio e em torno do eixo estriado. Lubrificar o rolamento com fluidos de corte.
   3. Ligue o eixo estriado ao mandril por meio de uma placa de adaptação, que tem um eixo estriado ....

Resultados

As medições representativas aqui apresentados foram obtidos a partir do tribômetro modificado, apresentado na Figura 1. O actuador piezoeléctrico gera vibrações com amplitude de 2,5 um a uma frequência de 22 kHz. Para estudar a dependência de atrito e desgaste redução na velocidade linear, três velocidades diferentes (20,3, 40,6, e 87 mm / seg) foram aplicados ao disco, alterando a velocidade de rotação do motor. Para todos os três grupos, o número de rotações do disco e a distância do curso do pino for.......

Discussão

As experiências foram realizadas usando este protocolo para estudar o efeito da velocidade linear na redução de atrito e desgaste de ultra-sons. As medições mostram que vibrações ultra-sônicas efetivamente reduzir o atrito eo desgaste em três velocidades lineares. Consistente com as observações anteriores, a quantidade de redução de atrito diminui de 62,2% a 20,3 mm / s a ​​29,3% a 87 mm / seg. Redução do desgaste é desprezível com a mudança de velocidade linear (45,8% para 48,6%).

As propri.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Motor DC	Minarik	Amplificador elétrico SL14
	AE Techron	LVC5050
Condicionador de sinal	Vishay Measurements	Group 2310
	Agilent	33120A
Pilha piezoelétrica	EDO corporation	EP200-62
Transdutor de célula de carga	Técnicas	MLP-50
Sensor pad	FlexiForce	A201
Medidor a laser	Keyence corporation	LK-G32
Sonda de efeito Hall e gaussímetro	Walker Scientific, Inc.	MG-4D
Módulo de aquisição de dados	Física de Dados	Quattro
Software de aquisição de dados	Física de Dados	SignalCalc Ace
Leitor de termopar	Omega	HH22
Profilômetro óptico	Bruker	Contour GT
Software de operação do perfilômetro	Bruker	Visão 64

Gerador de sinal