3. Описание установки

На вертикальной стойке 2 основания 1 размещён червячный редуктор, который осуществляет поворот и фиксацию нижнего кронштейна 3. Червячный редуктор приводится во вращение маховиком. Отсчёт угла наклона образца производится по шкале.

На нижнем кронштейне 3 крепится шкала отсчёта амплитуды колебаний маятника 5, вертикальный стержень 6, предназначенный для крепления верхнего кронштейна 7, датчик фотоэлектрический 9.

Шкала 5 представляет собой пластину с гнездом для установки сменных образцов.

По шкале определяется угол отклонения маятника от положения равновесия до 11 градусов. Шкала снабжена зеркальным отражением для уменьшения параллакса при отсчёте угла отклонения маятника.

Образцы представляют прямоугольные пластины, выполненные из различных материалов, каждый образец имеет две рабочие поверхности с различной частотой обработки.

В верхнем кронштейне 7 размещается механизм подвеса маятника, который позволяет регулировать его длину. Маятник 8 представляет собой тонкую эластическую нить с подвешенным на неё шаром, который, в свою очередь, имеет конус, предназначенный для пересечения оси фотоэлектрического датчика. Датчик размещён на нижнем кронштейне и служит для выдачи электрического сигнала на миллисекундамер 10, который жестко закреплен на основании 1 и имеет цифровую индикацию времени и количества полных колебаний маятника.

4. Данные установки и таблица результатов измерений

R=10мм, a_о =6° = 0,105 рад., a_n = 2° = 0,035 рад, β=45°

Вид трения		n1	n2	n3	nср	Kср	Qср	∆K
Al-Al	Гладкая поверхность	13	14	15	14	1,25´10-5	0,079	2,2´10-6
	Шероховатая поверхность	10	11	10	10.3	1,7´10-5	0,107	2,5´10-6
Al-Cu	Гладкая поверхность	13	14	13	13,3	1,3´10-5	0,083	1,5´10-6
	Шероховатая поверхность	10	11	9	10	1,75´10-5	0,11	4,4´10-6
Al-Fe	Гладкая поверхность	17	16	17,3	13	1,01´10-5	0,064	1,6´10-6
	Шероховатая поверхность	8	10	9	9	1,9´10-5	0,121	5,28´10-6

5. Обработка результатов измерений

1) Определим

n_с =

Al-Al:

Гладкая n_ср = (13 + 14+ 15) / 3 = 14

Шероховатая n_ср = 10,3

Al-Cu:

Гладкая, при 45° n_ср = 13,3

Шероховатая, при 45° n_ср = 10

Al-Fe:

Гладкая, при 45° n_ср = 13

Шероховатая, при 45° n_ср = 9

2) Вычислим коэффициент трения К по формуле:

К = R ´ tgb ´ ((a_o – a_n)/4´n)

Al-Al:

Гладкая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*14)=1,25´10^-5

Шероховатая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*10,3) = 1,7´10^-5

Al-Cu:

Гладкая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*13,3) = 1,3´10^-5

Шероховатая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*10) = 1,75´10^-5

Al-Fe:

Гладкая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*17,3) = 1,01´10^-5

Шероховатая, при 45° К = 0,01´1´(0,07/4*9) = 1,9´10^-5

3) Вычислим логарифмический декремент затухания по формуле:

Q = 1 / n ´ln(a_o/a_n)

Результаты вычислений занести в таблицу.

Al-Al:

Гладкая, при 45° Q = 1,099/14= 0,079

Шероховатая, при 45° Q = 1,099/10,3= 0,107

Al-Cu:

Гладкая, при 45° Q = 1,099/13,3= 0,083

Шероховатая, при 45° Q =1,099/10 = 0,11

Al-Fe:

Гладкая, при 45° Q =1,099/17,3 = 0,064

Шероховатая, при 45° Q = 1,099/9= 0,121

4) Сопоставим полученные результаты и вычислим абсолютную погрешность измерения.

*

где ∆α=0,5с=0,25°, ∆n=∆n_сл

Al-Al:

Гладкая

Шероховатая

Al-Cu:

Гладкая

Шероховатая

Al-Fe:

Гладкая

Шероховатая

Вывод:

Определили коэффициент трения качения и логарифмический декремент затухания колебаний с использованием наклонного маятника и сменных образцов из различных материалов, устанавливаемых под разными углами наклона, и опытным путём установил, что эти величины зависят от:

1. качества обработки поверхности пластин: чем лучше обработана поверхность, тем меньше коэффициент трения качения;

2. материала, из которого они сделаны: у Al-Al самый большой коэффициент трения, самый маленький у Al-Cu :

3. от угла их наклона.