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

O objetivo geral do experimento a seguir é investigar a dependência da redução do atrito e do desgaste na velocidade linear na lubrificação ultrassônica. Isso é obtido primeiro realizando testes em um pino modificado no disco TER enquanto registra as forças de atrito em tempo real durante os testes como uma segunda etapa, um perfilômetro óptico é utilizado para caracterizar o desgaste, fornecendo perfis 2D e 3D, rugosidade da superfície e perdas de volume nas ranhuras. Em seguida, redução de atrito e desgaste em três.

As velocidades lineares são quantificadas usando forças de atrito medidas e taxas de desgaste calculadas. Os resultados mostram que a lubrificação ultrassônica reduz a força de atrito efetiva em até 62% e o desgaste da superfície em até 49% A redução do atrito diminui à medida que a velocidade linear aumenta, enquanto a redução do desgaste permanece essencialmente constante nas três velocidades lineares. A lubrificação ultrassônica é uma tecnologia bem estabelecida para reduzir e, de fato, controlar o coeficiente de atrito efetivo entre objetos deslizantes.

Ele funciona vibrando um ou ambos os objetos em frequências ultrassônicas, ou seja, frequências acima de 20 kilohertz. A lubrificação ultrassônica foi implementada em processos de fabricação, como extrusão e trefilação, sendo uma tecnologia de lubrificação de estado sólido. Pode ser usado em aplicações onde os lubrificantes tradicionais são indesejáveis.

Por exemplo, no espaço Para construir o TER necessário primeiro, monte o subsistema do motor do mandril, execute esta montagem em uma mesa de isolamento. Primeiro nível, um motor DC com calços e fixa sua posição usando suportes e parafusos. Em seguida, posicione a estrutura de suporte ao redor do motor.

Em seguida, conecte o eixo estriado ao eixo do motor usando uma chave, continue deslizando a placa de suporte no eixo estriado. Em seguida, posicione o rolamento de rolos de agulhas na placa de suporte. Lubrifique o rolamento com fluidos de corte, se necessário, para concluir a montagem do subsistema do motor do mandril.

Conecte o mandril a uma placa adaptadora usando três parafusos e aperte os parafusos. Coloque o mandril na placa de suporte através do rolamento de rolos de agulhas axiais. Coloque o conjunto do cardan com a estrutura de suporte no lugar.

Possui uma célula de carga orientada horizontalmente conectada ao braço do cardan por um fio para medir o atrito. Em seguida, monte o atuador elétrico piso. Primeiro, insira uma haste roscada de três polegadas na pilha elétrica Piso.

Prenda-o com arruelas e porcas, deixando cerca de um oitavo de polegada da haste disponível em uma extremidade. Em seguida, aperte as porcas para pré-carregar a pilha. Em seguida, conecte as longas roscas expostas ao braço do cardan usando porcas e arruelas.

Rosqueie uma porca de bolota na outra extremidade do atuador de piso para fins de configuração, sem teste. Em seguida, insira o disco no mandril e ajuste a posição do disco de forma que a porca de bolota fique em contato com a parte superior do disco e o braço do cardan fique nivelado. Ajuste a posição do conjunto do cardan para que a porca entre em contato com o disco a cerca de 25 milímetros do centro do disco.

Para finalizar, aperte todos os parafusos da configuração e conecte a configuração ao computador. Os discos de teste e as porcas devem ser limpos com luvas. Use etanol para limpar a superfície do disco de teste e da porca de bolota.

Agora remova a porca de bolota usada para fins de configuração. Em seguida, rosqueie a nova porca limpa e aperte-a firmemente. Uma vez apertado, verifique o alinhamento e aperte o mandril para que o disco fique firme e certifique-se de que a porca de bolota esteja firmemente apertada ao atuador.

É fundamental apertar firmemente a porca de bolota no atuador elétrico epi, ou ela pode se soltar durante o teste, resultando na não transmissão das vibrações ultrassônicas e, portanto, tornando-se ineficazes. Para configurar o teste, aplique uma carga normal entre a porca de teste e o disco pendurando um peso de dois newtons em um gancho que se conecta ao braço do cardan. Em seguida, pendure mais dois pesos de Newton no outro gancho que se conecta ao braço do gimbal.

Isso fornece uma pré-tensão horizontal para a célula de carga. Em seguida, conecte o atuador e o gerador de sinal ao amplificador. Defina o gerador de sinal para fornecer um sinal senoidal contínuo.

Use uma amplitude de três volts e uma frequência de 22 kilohertz. A frequência de ressonância do atuador piso inclui um deslocamento DC de três volts para evitar tensão no atuador pizo. Agora comece a coletar dados para medir a força de atrito reduzida.

Ligue o amplificador e defina o ganho para 15, o que corresponde a um ganho real de 4,67. Em seguida, ligue o motor e defina a velocidade de rotação conforme necessário. Execute o teste por três horas, depois desligue o motor e o amplificador e encerre a aquisição de dados.

Remova a porca de bolota e o disco de teste e rotule o disco de teste com as condições de teste. Sempre use uma nova porca e superfície de teste para cada teste. Para medir o atrito intrínseco, use a mesma velocidade linear com o amplificador e o gerador de sinal desligados.

Repita o mesmo teste para outras velocidades lineares. Deve haver seis ranhuras de desgaste criadas no final. Na preparação, limpe os discos de teste imediatamente antes das medições.

Como antes, é importante limpar os discos de amostra antes das medições mais adequadas e prender frouxamente as partículas de desgaste ou materiais estranhos na ranhura de desgaste. Foram comprometidas a posição dos perfis medidos e a perda de volume. Em seguida, faça oito marcas uniformemente distribuídas ao redor da borda do disco.

Agora abra o software profilometer usando o software. Levante a lente para que haja espaço suficiente entre a lente e a plataforma de amostra. Em seguida, nivele a plataforma de amostra e coloque um pedaço de lenço de laboratório na plataforma.

Coloque suavemente a amostra em cima do tecido com uma das oito marcas voltada para a frente do barômetro. Configure os parâmetros de digitalização no software. Digitalize a ranhura e salve as imagens de perfil e os dados de rugosidade.

Em seguida, gire a amostra no sentido anti-horário até que a próxima marca fique voltada para a frente do perfilômetro e repita o processo para as marcas restantes. Uma vez feito com um disco, repita as medições para os cinco discos restantes. A força de atrito foi amostrada a 400 hertz usando janelas de amostragem de dois segundos, os valores médios de atrito medido foram calculados e plotados em relação à distância percorrida pelo pino.

As forças de atrito intrínsecas são representadas com pontos, enquanto as forças de atrito com vibrações ultrassônicas são mostradas. Com xs, a força de atrito permaneceu praticamente constante uma vez que uma operação em estado estacionário foi alcançada. Em seguida, a porcentagem de redução em cada velocidade linear foi plotada em relação à distância percorrida pelo pino.

As vibrações ultrassônicas reduziram a força de atrito em estado estacionário em cada velocidade linear testada. No entanto, os benefícios diminuíram à medida que a velocidade linear aumentou onde os sulcos com e sem vibrações ultrassônicas foram comparados. Pode-se ver que as ranhuras parecem mais irregulares e não reflexivas quando as vibrações ultrassônicas foram aplicadas.

Perfis 3D, valores de rugosidade superficial e perdas de volume dos sulcos foram obtidos a partir das varreduras do perfilômetro. As ranhuras 3D com vibrações ultrassônicas eram estreitas, ásperas e rasas quando comparadas àquelas sem vibrações ultrassônicas. Isso apóia a noção de que as vibrações ultrassônicas reduzem o desgaste, as taxas de desgaste e os parâmetros de rugosidade da superfície eram menores quando as vibrações ultrassônicas estavam presentes, o que também é um indicador de redução do desgaste.

A porcentagem de redução de desgaste permaneceu praticamente constante à medida que a velocidade aumentava. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar testes de lubrificação ultrassônica em um pino modificado no disco e caracterizar onde usar a profilaxia óptica Usando este atrito ultrassônico e a redução do desgaste podem ser estudados em relação não apenas à velocidade linear, mas também a parâmetros-chave, como tensão normal, combinações de materiais, e consumo de energia ultrassônico.