Приложение В (справочное). Методы определения коэффициента или силы трения проводов

Приложение В
(справочное)

Методы определения коэффициента или силы трения проводов

B.1 Общие положения

Настоящее приложение содержит рекомендуемые для изготовителей и потребителей методы определения коэффициента или силы трения проводов.

B.2 Испытание А. Метод определения статистического коэффициента трения

B.2.1 Метод испытания (для круглых эмалированных проводов с жилой номинальным диаметром от 0,050 до 1,600 мм включ.)

Статический коэффициент трения определяют по углу наклона пластины (см. рисунок В.1) в момент начала скольжения блока по образцу провода. Образец провода сматывают с катушки через одну из щек. Перед испытанием верхние слои провода на катушке удаляют, если его поверхность грязная или пыльная. Одну часть образца провода выпрямляют и размещают на пластине, изогнув его вокруг стоек и закрепив двумя зажимами. Эта часть образца образует дорожку скольжения. Другую часть образца крепят на скользящем блоке аналогично.

Блок с образцом помещают на дорожку скольжения так, чтобы провода на блоке и пластине пересекались в месте соприкосновения под прямым углом.

Затем пластину медленно наклоняют (со скоростью около 1°/с) до тех пор, пока блок не начнет скользить вниз. В этот момент по шкале фиксируют значение угла наклона .

Статический коэффициент трения определяют по формуле

.

(B.1)

B.2.2 Испытательное устройство

Схема испытательного устройства приведена на рисунке В.1.

Устройство имеет пластину 2, которая может быть наклонена на угол а вращением вокруг оси 9. На основании 8 укреплена шкала 7 для определения угла наклона или коэффициента трения tg .

На пластине имеются устройства для крепления образца провода 3, например две стойки 5 и два зажима 6. Параллельные части провода должны находиться на расстоянии 110 мм. Они образуют дорожку скольжения от шкалы до оси пластины.

Для крепления образца 4 на блоке 1 имеются зажимы и стойки. Параллельные части образца должны находиться на расстоянии 60 мм друг от друга. Во избежание дополнительного трения размер блока должен быть таким, чтобы зажимы и стойки находились на некотором расстоянии от пластины 2. Масса блока должна быть:

- около 50 г для провода с жилой номинальным диаметром до 0,150 мм включ.;

- около 500 г для провода с жилой номинальным диаметром св. 0,150 мм.

Масса блока при испытаниях непостоянна, поскольку она зависит от массы образца провода 4.

Угол наклона медленно изменяют с помощью электрического или механического привода.

B.3 Испытание В. Первый метод определения динамического коэффициента трения

B.3.1 Принцип

Коэффициент трения рассчитывают по силе трения провода С при воздействии на него груза определенной массы E по следующей формуле

(В.2)

B.3.2 Метод испытания

Схема испытательного устройства приведена на рисунке В.2.

Эмалированный провод проходит через направляющий ролик и подтормаживающее устройство 3 поверх металлической плиты 2. С помощью поворотных роликов провод протягивают под плитой 2 и возвращают назад, параллельно первому проходу, снова поверх плиты. С помощью привода 1 провод протягивают со скоростью 0,25 м/с. Груз 5 помещают на проходящий поверх плиты провод и соединяют с датчиком измерителя силы трения.

Датчик измерителя силы трения может иметь линейный самописец (диапазон измерения 1 - 250 мВ), который фиксирует изменение и общий уровень степени гладкости провода на достаточно большой длине.

B.4 Испытание С. Второй метод определения динамического коэффициента трения

В.4.1 Метод испытания (для круглых эмалированных проводов с жилой номинальным диаметром от 0,050 до 1,600 мм включ.)

Образец провода протягивают при приложении испытательной нагрузки. Сила трения создается между поверхностью провода и соприкасающейся поверхностью блока нагрузки и регистрируется соответствующим измерительным устройством. Динамическим коэффициентом трения является отношение показания измерительного устройства (в ньютонах) к нагрузке.

Образец провода сматывают с катушки через одну из ее щек или из контейнера, или с барабана. Перед испытанием верхний слой провода удаляют, если поверхность провода грязная или пыльная.

Шлифованную плиту 7 (рисунок В.4) устанавливают горизонтально, используя регулировочные винты и поплавковый уровнемер 8.

Чувствительность электронного динамометра 6 (см. рисунок В.4) настраивают на соответствующий диапазон, а графический самописец - на полную шкалу показаний с помощью калибровочного груза 9 (рисунок В.3), удовлетворяющего размеру испытуемого провода. После регулировки датчика и самописца груз удаляют.

Если используют механический динамометр, выбирают диапазон измерения, соответствующий размеру испытуемого провода:

0 - 0,49 Н - для провода с жилой номинальным диаметром от 0,050 до 0,125 мм включ.;

     0 - 1,96 Н "    "    "   "    "    " св. 0,125 " 1,600 "   "

Соответствующим растворителем очищают контактирующие с проводом поверхности искусственных сапфиров на блоке 5 (рисунок В.4), после чего их просушивают.

Амортизирующую лопатку 3 (рисунок В.4) опускают в масло:

- с полным погружением для провода с жилой номинальным диаметром св. 0,224 до 1,600 мм включ.;

- с погружением наполовину для провода с жилой номинальным диаметром от 0,050 до 0,224 мм включ. Провод пропускают через направляющие устройства 3 (рисунок В.3) и 9 (рисунок В.4) так, чтобы он находился в контакте с двумя сапфирами.

Прикладывают следующий испытательный груз 4 (рисунок В.4):

0,98 Н - для провода с жилой номинальным диаметром св. 0,050 до 0,071 мм включ.;

     1,96 Н  "   "   "   "   "    "   " 0,071 " 0,125 "    "

     5,88 Н  "   "   "   "   "    "   " 0,125 " 0,450 "    "

     9,87 Н  "   "   "   "   "    "   " 0,450 " 1,600 "    "

Испытательный груз 4 (рисунок В.4) помещают на плиту 7 (рисунок В.4) при нулевом показании датчика измерителя силы трения или динамометра.

Регулировочным устройством 1 (рисунок В.4) груз устанавливают параллельно плите. Включают двигатель и приводят испытуемый провод в движение.

Натяжное устройство 2 (рисунок В.3) должно обеспечивать равномерное движение провода.

Через 15 с после пуска, в течение которых должны прекратиться колебания провода, фиксируют среднее значение показаний динамометра с точностью до 1 Н.

Среднее значение коэффициента трения определяют по формуле

,

(В.3)

где F - среднее значение усилия по показаниям динамометра, Н;

L - испытательный груз, Н.

B.4.2 Испытательное устройство

Схема испытательного устройства приведена на рисунках В.3 - В.5.

Тяговое устройство 7 (рисунок В.3) с двигателем 8 должно протягивать образец провода по гладкой поверхности плиты 10 со скоростью 15 м/мин. Набор грузов 4 (рисунок.В.4) обеспечивает приложение усилия в диапазоне 0,98 - 9,81 Н. Контактными элементами груза являются искусственные сапфиры, шероховатость поверхности которых должна быть не более 0,5 мкм. Размеры сапфиров и их крепление показаны на рисунке В.5.

Испытательное устройство имеет ролики 3 (рисунок В.3) и направляющие 9 (рисунок В.4), а также ролик 1 и натяжное устройство 2 (рисунок В.3), обеспечивающие требуемое натяжение провода.

B.4.3 Измерительный узел

Измерительный узел имеет электронный измеритель силы трения или датчик измерителя силы трения 5 (рисунок В.3), совмещенный с графическим самописцем для фиксации силы трения. Электронный измеритель должен обеспечивать графическую регистрацию изменения силы трения по всей длине провода. Датчик измерителя силы трения имеет диапазон измерения усилия 0 - 4,9 Н, входное напряжение графического самописца от 0 до 5 В. Время срабатывания в пределах всего диапазона измерения - 0,5 с.

На рисунке В.4 показано использование механического динамометра вместо электронного датчика и графического самописца. Динамометр должен иметь диапазоны измерения усилия 0 - 0,49 и 0 - 1,96 Н.

Система амортизации 3 (рисунок В.4) состоит из лопатки и контейнера, заполненного на глубину 5 мм маслом, вязкость которого около 10200 при 25°С.

Для удаления смазки при испытании применяют соответствующий растворитель.

В.5 Испытание D. Определение усилия трения методом скрученной пары

В.5.1 Круглые эмалированные провода с жилой номинальным диаметром от 0,100 до 1,500 мм в ключ.

Образец эмалированного провода скручивают, как при испытании 13 (пробивное напряжение) по 4.4 IEC 60851-5. Конец одного отрезка проволоки скрутки закрепляют в неподвижном зажиме, к противоположному концу другого отрезка через, например, динамометр прикладывают усилие, под действием которого отрезок начинает скользить, не вращаясь. Усилие, необходимое для разделения двух отрезков, принимают за силу трения скольжения.

В.5.2 Проведение испытания

Образец провода длиной около 400 мм складывают пополам и скручивают на длине 125 мм, как показано на рисунке В.6. Усилие, прикладываемое к паре при скручивании, и число кручений указаны в таблице В.1.

Петлю на конце скрученного участка разрезают в двух местах, чтобы обеспечить максимальное расстояние между разрезанными концами. При разделении отрезков провода следует избегать резких изгибов или повреждения изоляции на скрученном участке и нескрученных концах.

Конец одного отрезка надежно закрепляют в зажиме, а к противоположному концу другого отрезка прикладывают усилие, обеспечивая скольжение отрезка без вращения. Испытание проводят на трех образцах.

Таблица В.1 - Параметры скрученной пары

Номинальный диаметр жилы, мм	Усилие, прикладываемое к паре провода, Н	Число кручений на длине 125 мм
Св. 0,10 до 0,25 включ.	0,85	17
" 0,25 " 0,315 "	1,40	15
" 0,315 " 0,400 "	2,40	13
" 0,400 " 0,500 "	3,40	12
" 0,500 " 0,710 "	6,00	11
" 0,710 " 0,800 "	8,50	10
" 0,800 " 0,900 "	10,00	9
" 0,900 " 1,000 "	12,50	8
" 1,000 " 1,120 "	15,00	7
" 1,120 " 1,250 "	20,00	6
" 1,250 " 1,500 "	27,00	5

Рисунок В.1 - Испытательное устройство для определения статического коэффициента трения

Рисунок В.2 - Испытательное устройство для определения динамического коэффициента трения

Рисунок В.3 - Испытательное устройство для определения динамического коэффициента трения

Рисунок В.4 - Схема головной части испытательного устройства с механическим динамометром

Рисунок В.5 - Блок нагрузки с сапфирами

Рисунок В.6 - Блок нагрузки с сапфирами