A Method for the Determination of the Kinetic Friction Coefficient in Friction Pairs Based on Direct Acceleration Measurement of an Object on an Inclined Plane

• Autorzy: Gawędzki Wacław , Socha Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.4150

Warianty tytułu

PL

Metoda wyznaczania współczynnika tarcia kinetycznego par ciernych w oparciu o bezpośredni pomiar przyspieszenia obiektu na równi pochyłej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents and experimentally verifies a method for the determination of the kinetic friction coefficient of friction pairs. The method involves a direct acceleration measurement of an object sliding down an inclined plane and the determination of the momentary friction force based on acceleration. The laboratory test rig was presented and the theoretical foundations of the method were discussed in detail. The laboratory experiments were conducted for the following material pairs: steel-cast iron, steel-bronze, and for various inclined plane angles. The experiments results were presented, acceleration vs. time curves were plotted, and friction coefficients were determined. These values were compared to the values known from literature [L. 1–3]. The uncertainly analysis of kinetic friction coefficient determination was conducted. The method effectiveness and accuracy was verified, noting the sources of possible measurement errors and the ways to eliminate them.

PL

W artykule zaproponowano oraz eksperymentalnie zweryfikowano metodę wyznaczania współczynnika tarcia kinetycznego skojarzeń ciernych. Zastosowano metodę bezpośredniego pomiaru przyspieszenia obiektu zsuwającego się po równi pochyłej oraz wyznaczanie na podstawie przyspieszenia chwilowej wartości siły tarcia. Przedstawiono budowę stanowiska laboratoryjnego oraz szczegółowo omówiono podstawy teoretyczne metody. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla następujących skojarzeń materiałów: stal–żeliwo, stal–brąz oraz dla różnej wartości kąta równi pochyłej. Zaprezentowano uzyskane wyniki eksperymentów, przebiegi czasowe mierzonych wartości przyspieszeń oraz wartości wyznaczonych współczynników tarcia. Wartości te porównano ze znanymi wartościami z literatury [L. 1–3]. Przeprowadzono analizę niepewności wyznaczania współczynnika tarcia kinetycznego. Potwierdzono skuteczność i dokładność metody, zwracając uwagę na źródła możliwych błędów pomiaru oraz możliwość ich eliminacji.

Słowa kluczowe

EN

friction pairs; friction coefficient; acceleration; inclined plane

PL

skojarzenia cierne; współczynnik tarcia; przyspieszenie; równia pochyła

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 2
• Strony: 57--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Gawędzki Wacław

• AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Socha Mirosław

• AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Standard Guide for Measuring and Reporting Friction Coefficients, ASTM Annual Book of Standards, Volum 03.02, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2008, pp. 492–503.
• 2. Blau P. J.: The significance and use of the friction coefficient. Tribol Int 34(9), 2001, pp. 585–591.
• 3. Blau P. J.: Friction Coefficient. In: Wang Q.J., Chung YW. (eds) Encyclopedia of Tribology. Springer, 2013 Boston, MA.
• 4. Lepiarczyk D., Tarnowski J., Gawędzki W.: The stand for measurement of kinetic and static friction coefficient in friction pairs, Bimonthly Tribologia 2009, 228 (6), pp. 69–79.
• 5. Tarnowski J., Gawędzki W., Lepiarczyk D.: Determination of the slide bearing friction coefficient on the basis of heat balance, Bimonthly, Tribologia 2011, 240 (6), pp. 219–225.
• 6. Konopka S., Kolankowska E.: Methodological aspects of determining the coefficient of kinetic friction of wheat kernels on an inclined plane, Bimonthly Tribologia, 2018, 278 (2), pp. 45–50.
• 7. Ming-Hsiang Shih, Wen-Pei Sung: Developing Smart Measurement Device to Measure Kinetic Friction Coefficients of Bi-Tilt Isolator, Advances in Civil Engineering, Vol. 2019, Article ID 4392506, 12 pages.
• 8. Gawędzki W.: Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.
• 9. Application Note AN-1057: Using an accelerometer for inclination sensing, Analog Devices, http://www.analog.com.
• 10. Datasheet NI9215, NI cDAQ-9191, National Instruments, http://www.ni.com.
• 11. Datasheet ADXL335, Analog Devices, http://www.analog.com.
• 12. Fischer U., et al., Poradnik mechanika. Wyd. REA, Warszawa 2008.
• 13. Stöcker H., Nowoczesne kompendium fizyki. PWN Warszawa 2010.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).