Redukcja siły napędu w ruchu ślizgowym pod wpływem drgań stycznych wzdłużnych

Gutowski, P.; Leus, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Redukcja siły napędu w ruchu ślizgowym pod wpływem drgań stycznych wzdłużnych

Autorzy

Gutowski P. , Leus M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Reduction of driving force in sliding motion as an effect of longitudinal tangential vibration

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki analizy wpływu drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych na siłę tarcia i na siłę napędu w ruchu ślizgowym. W badaniach doświadczalnych mierzono zmiany siły napędu w czasie przesuwu ciała górnego po wprawianym w ruch drgający, w kierunku stycznym do przesuwu, ciele dolnym. Gdy amplituda prędkości drgań wymuszonych była większa od składowej stałej prędkości przesuwu, następowało zmniejszenie siły napędu. Było ono tym większe, im większa była różnica między amplitudą prędkości drgań wymuszonych a prędkością przesuwu. Badania symulacyjne przeprowadzono w środowisku Matlab-Simulink. W procedurach obliczeniowych wykorzystano klasyczny model tarcia Coulomba oraz model dynamiczny Dahla. W przypadku modelu Dahla uzyskano bardzo dobrą zgodność z wynikami badań doświadczalnych.

The results of the analysis of the longitudinal tangential contact vibrations effect on friction and driving forces in sliding motion are presented in this paper. In experimental tests the variations of driving force during sliding the upper body on the lower body that simulated to vibration were measured. The vibrations were simulated in the tangential direction to the sliding. When the amplitude of vibration velocity was greater than the constant component of sliding velocity, at reduction of driving force took place. This reduction was greater when the difference between the amplitude of excited vibrations velocity and velocity of sliding was greater. The simulation tests were carried out in Matlab-Simulink environment. In numerical procedures the classical Coulomb’s and dynamic Dahl’s friction models were used. In the case of Dahl’s model, a very good consistency in the results of experimental tests was achieved.

Słowa kluczowe

siła tarcia drgania kontaktowe styczne modele tarcia

friction force contact tangential vibration friction models

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2009

Tom

nr 6

Strony

13--27

Opis fizyczny

Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Gutowski P.

autor

Leus M.

Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, 70-310 Szczecin, Al. Piastów 19, pawel.gutowski@zut.edu.pl

Bibliografia

1. Bliman P.A.: Mathematical study of the Dahl's friction model. European Journal of Mechanics, A/Solids, 11, 66, 1992, 835-848.
2. Budanov B.V., Kudinov V.A., Tolstoi D.M.: Interaction of friction and vibration. Soviet Journal of Friction and Wear, 1, 1980, 79-89.
3. Canudas de Wit C., Olsson H., Astrom K.J., Lischynsky P.: A new model for control of systems with friction. IEEE, Trans. Autom. Control, 40, 3, 1995, 419-425.
4. Dahl P.R.: Solid friction model. Technical Report TOR-0158H3107-181-1, The Aerospace Corporation, El Segundo, CA, 1968.
5. Dahl P.R.: Solid friction damping of mechanical vibrations. AIAA Journal, 14, 12, 1976, 1675-1682.
6. Dupont P., Armstrong B., Hayward V.: Elasto-plastic friction model: contact compliance and stiction. Proc. of the American Control Conference, Chicago: AACC, 2000, 1072-1077.
7. Dupont P. et al.: Single state elasto-plastic friction models. IEEE Transactions of Automatic Control, 47, 5, 2002, 787-792.
8. Godfrey D.: Vibration reduces metal to metal contact and causes an apparent reduction in friction. ALSE Transactions, 10, 1967, 183-192.
9. Grudziński K., Kostek R.: Influence of normal micro-vibrations in contact on sliding motion of solid body. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 43, 1, 2005, 37-49.
10. Gutowski P., Leus M.: Analiza wpływu drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych na siłę tarcia. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 28, 4, 2008, 117-126.
11. Gutowski P., Leus M., Parus A.: Badania doświadczalne wpływu drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych na siłę tarcia. Modelowanie Inżynierskie, 35, 4, 2008, 39-44.
12. Hess D., Soom A.: Normal vibrations and friction under harmonic loads: Part I-hertzian contacts. Journal of Tribology, 113, 1991, 80-86.
13. Katoh K.: Active control of friction using ultrasonic vibration. Japanese Journal of Tribology, 38, 1993, 1019-1025.
14. Kumar V.C., Hutchings I.M.: Reduction of sliding friction of metals by the application of longitudinal or transverse ultrasonic vibration. Tribology International, 37, 2004, 833-840.
15. Kutomi H., Sase N., Fujii M.: Development of friction controller. Proc. of the Int. Conf. AMPT'99, I, 1999, 605-612.
16. Leus M., Gutowski P.: The analysis of longitudinal tangential contact vibrations effect on friction force using Coulomb and Dahl models. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 46, I, 2008, 171-184.
17. Leus M., Gutowski P.: Czynniki determinujące obniżenie siły tarcia w ruchu ślizgowym w obecności drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych. Modelowanie Inżynierskie, 35, 4, 2008, 73-78.
18. Leus M., Gutowski P.: Doświadczalna analiza sztywności kontaktowej stycznej styku. Modelowanie Inżynierskie, 37, 4, 2009.
19. Littmann W., Storck H., Wallaschek J.: Sliding friction in the presence of ultrasonic oscillations: superposition of longitudinal oscillations. Archive of Applied Mechanics, 71, 2001, 549-554.
20. Littmann W., Storck H., Wallaschek J.: Reduction of friction using piezoelectrically excited ultrasonic vibrations. Proc. of SPIE's 8th Annual International Symposium on Smart Structures and Material, Bellingham, Washington, 2001, 302-311.
21. Mitskevich A.M.: Motion of the body over tangentially vibrating surface, taking into account of friction. Soviet Physics-Acoustics, 13, 1968, 348-351.
22. Pohlman R., Lehfeld E.: Influence of ultrasonic vibrations on metallic friction. Ultrasonics, 4, 1966, 178-185.
23. Sase N. et al.: Reduction of friction without lubrication. Proc. of the Int. Conf. AMPT'95, III, 1995, 1298-1304.
24. Sase N. et al.: Control of friction coefficient between metal surfaces. Proc. of the Int. Conf. AMPT'97, II, 1997, 609-615.
25. Siegert K., Ulmer J.: Reduction of sliding friction by ultrasonic waves. Production Engineering, 5(1998), 9-12.
26. Siegert K., Ulmer J.: Superimposing ultrasonic waves on dies in tube and wire drawing. Journal of Engineering Materials and Technology, 123, 2001, 517-523.
27. Skare T., Stahl J.E.: Static and dynamic friction processes under the influence of external vibrations. Wear, 154, 1992, 177-192.
28. Tolstoi D.M., Borisova G.A., Grigorova S.R.: Friction regulation by perpendicular oscillation. Soviet Physics-Doklady, 17, 9, 1973, 907-909.
29. Tsai C.C., Tseng C.H.: The effect of friction reduction in presence of inplane vibrations. Archive of Applied Mechanics, 75, 2006, 164-176.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS1-0038-0031