Device and Measuring Method the Moments of Rolling Resistance Forces on the Contact Spot
Open Access
- 12 December 2019
- journal article
- research article
- Published by Belarusian National Technical University in Devices and Methods of Measurements
- Vol. 10 (4), 308-321-321
- https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-4-308-321
Abstract
В настоящее время изучение трения качения является одним из основных направлений в исследовании закономерностей контактного взаимодействия твёрдых тел. О сложности решения проблем, существующих в этой области, свидетельствует практически необозримое количество публикаций, список которых постоянно растёт. В данной работе внимание уделяется исследованиям моментов сопротивления качению при смещениях из положения равновесия тела в форме шарика, существенно меньших размеров пятна контакта. Цель представленной работы состояла в описании конструкции разработанного авторами одноконтактного маятникового прибора, в котором физический маятник, опираясь на плоскую поверхность исследуемого тела только одним шариком, совершает свободные малые качания со стабильной вертикальной плоскостью качаний, а также в описании специальной методики измерений с высокой чувствительностью и точностью сил сопротивления качению, в том числе, сил адгезии и упругих сил частотно-независимого внутреннего трения. Оригинальность методики измерения сопротивления качению в данной работе состоит в использовании метода нелинейной аппроксимации зависимости амплитуды и периода качаний маятника от времени. Аппроксимация проводится на основании предложенных законов затухания амплитуды и изменения периода, которые отличаются от обычного экспоненциального закона. Предполагается, что данный подход позволяет провести оценку поверхностного натяжения твёрдого тела и оценку давления сил адгезии между поверхностями контактирующих тел, а также установить аналитический вид момента сопротивления качению. Проведены эксперименты для следующих пар контактирующих тел: сталь-сталь, сталь-стекло, сталь-кремний. Построены кривые зависимости момента сопротивления качению от амплитуды качаний маятника. Разработанный одношариковый маятниковый прибор и предложенная методика измерений открывают новые широкие возможности для исследований механизмов и закономерностей сопротивления качению в условиях микрои мезоперемещений катящегося тела из состояния покоя.Keywords
This publication has 20 references indexed in Scilit:
- Coulomb's law for rolling frictionAmerican Journal of Physics, 2016
- Hardness Measurement for Metals Using Lightweight Herbert Pendulum Hardness Tester With Cylindrical IndenterExperimental Techniques, 2015
- Micro-slippage effects in pre-rolling induced by a disturbed and undisturbed pendulum with spherical supportsProceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 2013
- Improved Herbert Hardness TesterExperimental Techniques, 2011
- Measurement and Modeling of Dynamic Rolling Friction in Linear Microball BearingsJournal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2006
- Adhesion hysteresis and friction at nanometer and micrometer lengthsJournal of Applied Physics, 2006
- A non-linear model for pre-rolling friction force in precision positioningProceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 2004
- MEMS reliability from a failure mechanisms perspectiveMicroelectronics Reliability, 2003
- Comments on Rolling ResistanceJournal of Tribology, 1994
- CVI.A molecular theory of frictionThe London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 1929