Kietųjų kūnų vidinės trinties nustatymas laisvųjų svyravimų metodu

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Įvadas Tribologija tai mokslas apie trintį ir su ja susijusius procesus. Ji apima teorinius ir eksperimentinius fizikinių, cheminių, biologinių ir kitų reiškinių tyrimus, kurie yra susiję su trintimi. Tribologija yra mokslas apie išorinę ir vidinę kietųjų ir skystųjų kūnų trintį. Tribologinė sistema tai yra elementų kompleksas, kuris yra susijęs tam tikrais ryšiais. Jau nuo senų laukų buvo naudojama trinties reiškiniai, daigtus žmonės transportuodavo rogėmis. Po rogių pavažomis padėdavo apvalius medinius rąstus, tada sumažėdavo jėga, kuri buvo reikalinga tam tikriems elementams pervešti. Jėga sumažėdavo, nes slydimo trintis virsdavo riedėjimo trintimi. Vėliau besitrinančius elementus tepdavo tepalais – tada išorinė kietųjų kūnų trintis virsdavo vidine skysčių trintimi. Buvo atrastas Leonardo da Vinči dėsnis, kuris teigė, kad trinties jėga yra tiesiogiai proporcinga apkrovai: F=f*N; Jis mane, kad trinties koeficientas f lygus 0,25. Vėliau G. Amoritonas atrado seniai užmiršta Leonardo da Vinči dėsnį, kuris teigė, jog trinties jėga yra proporcinga besitrinančių apkrovai ir ji nepriklauso nuo besitrinančių paviršių matmenų. Trinties koeficientas nekinta ir lygus 0,3. Š. Kulono darbuose buvo pastebėta adhezijos įtaka. Jis pastebėjo, kad padidinus kūnų sąlyčio paviršių padidėja ir pasipriešinimas trinčiai. Šiame darbe aptarsiu sistemos laisvuosius virpesius esant slopinimui. Tribologinė sistema Šią sistemą sudaro bent dvi detalės. 1, 2 – kietojo kūno detalės; 3 – tepimo medžiaga; 4 – aplinka. (1 pav.) Tribologinės sistemos modelis Jos gali būti išskirtos bet kurios tepimo medžiagos sluoksniu, kuri sumažintų trinties koeficientą. Tarpusavyje sąveikaujančias tribologines detales veikia aplinka, kuri paprastai ir būna dujos ar skysčiai. Pavyzdžiui, trinties poromis gali būti įvairios mašinų detalės, kurios pagamintos iš metalo ar kitų medžiagų. Detalių savybės veikia tribologinės sistemos struktūrą. Savybės priklauso nuo kūno rūšies, kuris dalyvauja tiesioginiame procese. Tribologinės sistemos jėgos Trintis kyla, kai du kūnai juda vienas kito atžvilgiu liesdamiesi išoriniais paviršiais (t.y. išorinė trintis) ar kai vienas kito atžvilgiu juda kūnų struktūros elementai: atomai ir molekulės (vidinė trintis). Kai būna vidinė trintis, kūno dalelės juda viena kitos atžvilgiu, pasireiškia pasipriešinimas dalelių sukibimo jėgoms. Esant išorinei trinčiai taip pat priešinamasi sukibimo jėgoms. Kai dviejų susiliečiančių kūnų paviršiuje yra nelygumų, jie nupjaunami arba tampriai ir plastiškai deformuojami. Kaip vienas ant kito yra sudėti kūnai reiškiasi adhezijos ir kohezijos jėgos. 1 – adhezijos jėgos; 2 – kūno sandaros elementai: atomai, jonai, molekulės 3 – kohezijos jėgos. (2pav.) Kohezija – analogiškas adhezijai reiškinys, tik šiuo atveju jėgos veikia kūno viduje. Kiekvienam poveikiui, po kurio kūno elementai atplėšiami vienas nuo kito, priešinasi kohezijos jėgos. Judant dviem kūnams , kurių paviršiai turi nelygumų , veikia ne tik adhezijos, bet ir kohezijos jėgos. Čia paviršiaus nelygumai sąveikauja tarpusavyje – jie nupjaunami, deformuojami ar įrėžiami Toks dviejų vienas nuo kito atžvilgiu judančių kūnų trinties pasipriešinimas susideda iš adhezinio ir kohezinio pasipriešinimo. Mechaniniai LMP virpesiai Virpesiais (svyravimais) vadinami bet kurio detalės taško ar mašinos grandžių (oro ar skysčio detalių) judesiai, kurie nusakomi tam tikru pasikartojimo laipsniu. Paprasčiausi mechaniniai virpesiai yra harmoniniai virpesiai. Jie aprašomi sinusinėmis bei kosinusinėmis laiko funkcijomis: ; čia y – virpančiojo taško koordinatė, atskaitoma nuo vidutinės padėties (pusiausvyros); a – virpesių poslinkio amplitudė; T – virpesių periodas; φ – pradinė virpesių fazė; t – einamojo laiko reikšmė; Virpesių amplitudė – tai didžiausio poslinkio nuo vidutinės padėties absoliutinis dydis Laisvųjų svyravimų amplitudės gesimo nustatymas Panagrinėkime masės, pakabintos ant spyruoklės, svyravimų amplitudės gesimą laike. (3 pav., a, b). Vidinis slopintuvas apibūdina energijos sklaida besikartojančiuose spyruoklės suspaudimo ir išsitempimo cikluose. (2pav. Sistemos masė, pakabinta ant spyruoklės, (a), laisvųjų svyravimų amplitudės gesimo kreivė (b) Logaritminis slopinimo koeficientas β yra nustatomas kaip dviejų gretutinių amplitudžių santykio logaritmas: čia , - amplitudės; Praktikoje šias amplitudes sunku išmatuoti net ir esant labai žemiems svyravimų dažniams, nes jų dydis labai panašus. Matuoti galima oscilografu su atmintimi ekrane, šleifiniu oscilografu, savirašių ir kt. Kad būtų tiksliau, paprastai išmatuojama amplitudė , o po to atskaitomas virpesiu periodų skaičius n kuriame amplitudė sudaro puse amplitudės : Jeigu tokia virpanti sistema bus vakuume, tai slopinimo koeficientas β bus spyruoklės vidinės trinties charakteristika – tg δ santykiu: β=πtgδ čia: πtgδ=K‘‘/K‘; K‘ – reali, K‘‘ – menamoji kompleksinio tamprumo modulio dedamosios. Pirmasis spyruoklinis Kulono prietaisas buvo vienu galu nejudamai įtvirtintas bandinys, kurio vidinę trintį reikėjo nustatyti. Antrame bandinio – paprastai vielos gale – buvo užkabintas inercinis diskas. Šios vielos skersmuo 0,23mm, ilgis 115mm, o disko svyravimų periodas 6s. Vėliau šis prietaisas buvo modifikuotas – panaudoti skersiniai strypų ir adatų svyravimai. Sistemos laisvieji virpesiai, esant slopinimui Dinaminis sistemos modelis parodytas 4c pav., o veikiančios jėgos yra tokios: (4c pav., vieno laisvės laipsnio sistemos modeliai ir virpesiai kai sistemoje veikia slopinančioji jėga) , - pasipriešinimo (pvz., oro) jėga; R ženklas rodo, kad jėga R yra nukreipta priešinga greičio dx/dt kryptimi. Sistemos judesio lygtis užrašoma taip: čia k – pasipriešinimo koeficientas arba čia - sistemos laisvųjų svyravimų dažnis; , b – slopinimo koeficientas. Jo kaip ir p, dimensija – 1/s. Šios lygties sprendinys taip pat ieškomas tokio pavidalo: Analogiškai spręsdami šią lygtį, gausime tokį bendrąjį jos sprendinį: čia ir - pastovios (priklauso nuo pradinių sąlygų) Arba: čia - dažnis esant slopinimui. Kaip matome, virpesiai, kurie vyks pagal paskutines lygties dėsnį, bus gęstantys. Šios priklausomybės grafikas parodytas 4d pav.. Suteikus tokiai sistemai pradinį judesį (atsilenkimą ), jis svyruos, kol virpesiai užges. (4d pav., vieno laisvės laipsnio sistemos modeliai ir virpesiai kai sistemoje veikia slopinančioji jėga) Virpesių periodas šiuo atveju bus toks: Jis vadinamas gęstančiųjų virpesių periodu. Matome, kad slopinimas virpesių periodą padidina. Kai bp, kūno judesys nebus virpesių pavidalo – amplitudė užges iki pusiausvyros padėties. (4e pav., vieno laisvės laipsnio sistemos modeliai ir virpesiai kai sistemoje veikia slopinančioji jėga) Pradinės sąlygos šiuo atveju bus šios: , , . Išvados: Tribologija tai mokslas apie trintį ir su ja susijusius procesus. Tokie procesai mus supa kiekvieną dieną ir to neišvengsime, jei norėsime judėti. Trintis ir jos pasekmės visur matomos. Sunku įsivaizduoti, kas būtų jei išnyktų trintis. Be trinties negali dirbti daugelis mechaninių pavarų: diržinės pavaros, frikciniai variatoriai, taip pat stabdžiai ir movos. Visame pasaulyje ieškoma būdų, kaip padidinti ratinio transporto sukibimą su keliu – padidinti trinties koeficientą.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!