Трибометр — это прибор, который измеряет трибологические величины, такие как коэффициент трения, сила трения и объем износа, между двумя соприкасающимися поверхностями. Он был изобретен голландским ученым XVIII века Мушенбруком
Триботестер — это общее название машины или устройства, используемого для проведения испытаний и моделирования износа, трения и смазки, которые являются предметом изучения трибологии. Часто триботестеры чрезвычайно специфичны в своей функции и изготавливаются производителями, которые хотят проверить и проанализировать долгосрочную производительность своей продукции. Примером могут служить производители ортопедических имплантатов, которые потратили значительные суммы денег на разработку триботестеров, которые точно воспроизводят движения и силы, возникающие в тазобедренных суставах человека, чтобы они могли проводить ускоренные испытания на износ своей продукции.
Теория
Простой трибометр описывается подвешенной массой и массой, покоящейся на горизонтальной поверхности, соединенными друг с другом посредством струны и шкива. Коэффициент трения, μ, когда система неподвижна, определяется путем увеличения подвешенной массы до момента, когда покоящаяся масса начнет скользить. Затем используем общее уравнение для силы трения:
Где N, нормальная сила, равна весу (масса x сила тяжести) сидящего груза (mT), а F, сила нагрузки, равна весу (масса x сила тяжести) подвешенного груза (mH).
Для определения кинетического коэффициента трения подвешенную массу увеличивают или уменьшают до тех пор, пока система масс не начнет двигаться с постоянной скоростью.
В обоих случаях коэффициент трения упрощается до отношения двух масс:
В большинстве тестовых приложений с использованием трибометров износ измеряется путем сравнения массы или поверхности тестовых образцов до и после тестирования. Оборудование и методы, используемые для исследования изношенных поверхностей, включают оптические микроскопы, сканирующие электронные микроскопы, оптическую интерферометрию и механические тестеры шероховатости.
Типы
Трибометры часто называют по определенному контактному расположению, которое они имитируют, или по оригинальному разработчику оборудования. Несколько расположений:
Прыгающий мяч
Трибометр с прыгающим шариком состоит из шарика, который ударяется под углом о поверхность. Во время типичного испытания шарик скользит под углом по дорожке до тех пор, пока он не ударится о поверхность, а затем отскочит от поверхности. Трение, возникающее при контакте между шариком и поверхностью, приводит к возникновению горизонтальной силы на поверхности и вращательной силы на шарике. Сила трения определяется путем нахождения скорости вращения шарика с помощью высокоскоростной фотографии или путем измерения силы на горизонтальной поверхности. Давление в контакте очень велико из-за большой мгновенной силы, вызванной ударом шарика.
Трибометры с прыгающим шариком использовались для определения характеристик сдвига смазочных материалов под высоким давлением, например, в шарикоподшипниках или зубчатых передачах.
Закрепить на диске
Трибометр со штифтом на диске состоит из неподвижного штифта, который обычно нагружается против вращающегося диска. Штифт может иметь любую форму для имитации определенного контакта, но цилиндрические наконечники часто используются для упрощения геометрии контакта. Коэффициент трения определяется отношением силы трения к силе нагрузки на штифт.
Испытание «штифт на диске» оказалось полезным для проведения простого испытания на износ и трение для покрытий с низким коэффициентом трения, таких как алмазоподобные углеродные покрытия на компонентах клапанного механизма в двигателях внутреннего сгорания.
