轴承中的摩擦力矩对转动的影响

轴承中的摩擦力矩对转动的影响秦宏伟，王德安，段吉辉（山东大学）（山东轻工业学院）（山东大学）关于滚动轴承中摩擦力矩的知识早已有专门的著作作了阐述．本文只讨论在刚体转动惯量实验仪器中滚珠轴承的摩擦力矩对刚体转动的影响．根据刚体转动定律所设计的测定刚体转...     

用阿特伍德机精确测量重力加速度

阿特伍德机是普通物理力学部分的一个常见模型，涉及刚体定轴转动过程中转动角速度、角加速度等物理量的相关计算。本文利用PASCO转动传感器搭建了一个简单的阿特伍德机装置，在考虑到滑轮转动惯量对实验影响的情况下测出重力加速度为g=9.618±0.051m/s²,之后本文进一步考虑转动轴承摩擦力矩的影响，使用改变装置释放条件的方式对摩擦力矩进行修正，测得重力加速度为g=9.791±0.028m/s²。搭建的装置和实验方法具有通用性，可作为大学物理实验的内容提高学生实践动手能力和理实结合能力。     

某光电吊舱内方位电机组件低温摩擦特性分析研究

为提升产品可靠性和环境适应性，需对某光电吊舱内方位电机组件在-50℃的摩擦特性进行改善。分析了可能影响电机组件摩擦特性的因素，并针对各因素提出相应的改善措施，借助仿真与试验相结合的研究方法，对改善措施的效果进行了验证。经研究:-50℃时，电机组件摩擦力矩的增大既有低温单独作用的结果，也有低温和电机组件潜在因素共同作用的结果。电机组件在低温下的微变形不足以引起摩擦力矩的增大，通过增加电机保护罩和在电机与电机座之间增加厚度为1 mm的软磁合金薄片，能使电机的摩擦力矩降低到0.063 N·m。该改善措施适用于光电吊舱电机组件的设计及类似产品的开发研制。     

转动法测转动惯量实验中定滑轮的高度调节

在用恒力矩转动法测量刚体转动惯量的实验中,分析了定滑轮的高度对刚体所受恒力矩的影响,找到了实验的最佳条件.     

定滑轮中的力学原理

定滑轮是最简单的机械,但其运行原理却涉及诸多方面;它内涵丰富,几乎可涵盖非物理专业力学部分的全部教学范围.本文全面分析定滑轮运行涉及的力学原理,包括选取的体系不同动力学方程有不同的表现形式,或同一种表现形式适用不同体系时有不同的解释;着重讨论摩擦力矩是定滑轮的转动动力.为此选择与轮缘接触的任一无穷小绳元,其两端张力合力的法向分量产生绳元和轮缘间的摩擦力.所有绳元对轮缘的摩擦力矩的总和使轮子的角动量变化,而轮缘对绳元的摩擦力则与张力合力的切向分量平衡.静摩擦力起中介作用将定滑轮两边悬挂的重物和地球体系势能变化的一部分转化为轮子的转动动能.文章最后指出随着选取的体系不同重力既可理解为外力也可理解为内力,从而功能原理的具体表现也有所区别.     

用霍尔开关测量刚体转动惯量实验中的时间变量

本文使用集成霍尔开关传感器改进刚体转动实验，计算刚体转动惯量和摩擦力矩，提高了测量精度。     

光学仪器 天文光学仪器

TH751 2006043733大型天文望远镜摩擦传动系统低速特性的研究=Ultra-lowspeed research on friction drive for astronomical tele-scope[刊,中]/汪达兴(中科院国家天文台南京天文光学技术研究所.江苏,南京(210042)) ,杜福嘉∥光学精密工程.—2006 ,14(2) .—274-278研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也…     

刚体转动惯量实验误差分析

本文指出,在单通道计时法测量刚体转动惯量的实验中,当刚体系轴上摩擦力矩较小时,可通过取较大的予置数Ｎ,来减少由于测量时间的涨落引起的转动惯量的测量误差;同时指出,外力矩中不考虑物体下落的加速度ａ时所引起的转动惯量测量偏差不能忽略;前者使测量结果偏小,后者使测量结果偏大,ａ的计入使总的测量误差变小。     

制冷剂润滑的径向波箔气体轴承承载特性分析

制冷离心压缩机采用制冷剂作为润滑介质,不仅能保证整个制冷系统无油,而且可以显著提高制冷能效。以离心压缩机中分别采用R410A和R407C润滑的径向波箔动压气体轴承为研究对象,基于有限差分法对定常雷诺方程和气膜厚度方程进行耦合迭代求解,通过数值计算得到了承载力和摩擦力矩随转速、偏心率和名义半径间隙的变化规律。结果表明：工质为R410A和R407C时,承载力和摩擦力矩均随转速和偏心率的增大而增大,随名义半径间隙的增大而减小。偏心率越大,承载力增大的梯度越大。在相同的蒸发温度条件下,工质为R410A时的承载力更大。名义半径间隙较小时,两种工质的承载力相差较大,但随着名义半径间隙的增大,承载力之间的差值逐渐减小。摩擦力矩是压力流和剪切流的共同作用,工质的动力粘度对摩擦力矩有着直接的影响,动力粘度越大,摩擦力矩也越大。     

温度对微界面摩擦影响的研究

以微观界面摩擦为研究对象,分析了温度变化对材料摩擦性能的影响.基于Towle剪切强度-温度经验公式和晶格热动力学理论,推导出摩擦力与温度之间的理论计算公式.理论分析表明:当界面温度低于材料的德拜温度时,摩擦力随着温度的增加而降低.理论计算结果与原子力显微镜实验结果对比,发现二者趋势一致,表明本文提出的理论和方法可行. 关键词： 界面摩擦 真实接触面积 温度 摩擦力     

气垫转盘测转动惯量的数据处理及误差分析

本文介绍用气垫转盘验证转动定律、测量刚体的转动惯量。利用最小二乘法对实验数据进行一元线性回归，求得的转动惯量与理论值进行了比较。并对实验数据处理中出现摩擦力矩为负的现象进行了分析和讨论。     

刚体转动惯量测定实验中阻力矩与角速度关系的研究

利用通用计数器测量了刚体转动过程中阻力矩与角速度之间的定性关系,并对在推导刚体转动惯量的测量公式时所采用的近似方法以及测量刚体转动惯量时由于仪器使用的选择对阻力矩带来的影响作以分析,降低误差。     

摩擦力对非弹性蹦球倍周期运动的影响

分析了摩擦力对竖直振动台面上完全非弹性蹦球动力学行为的影响.当控制参数Γ由1逐渐增大时,作用在蹦球上的恒定摩擦力不会改变倍周期分岔的序列,但会使倍周期分岔点的数值变大.与无摩擦力时的情况相比,在飞行时间的分岔图中也存在倍周期分岔密集区,只是被横向拉伸纵向压缩,且具有不同的分形特性.与受振颗粒体系中的倍周期分岔过程做了比较,发现当摩擦力取值为颗粒总重量的20%—30%时两者符合很好.     

涂覆聚甲基丙酸甲酯的磁性膜外磁场作用下的往复滑动摩擦行为研究

磁性材料被广泛应用于磁记录和磁润滑等领域,聚甲基丙烯酸甲酯因其良好的介电性,能够用作磁性材料的表面涂层.本文对外磁场作用下,外加载荷和磁场强度对往复滑动的聚甲基丙烯酸甲酯/磁性薄膜双膜系摩擦性能的影响开展了研究.实验结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯/磁性双膜体系的摩擦性能随载荷和磁场强度改变而变化;但在干摩擦和硅油润滑两种模式下,磁场对其摩擦学性能的影响规律不同.理论分析了磁场作用下磁场诱发的磁性力与摩擦副物理性质变化对摩擦力和摩擦系数的影响,与实验结果符合良好.研究结果为磁性薄膜的界面介质设计与控制提供了依据.     

速度对聚四氟乙烯摩擦系数影响的分子动力学模拟

基于分子动力学方法建立了双层聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)摩擦模型,研究了不同速度下PTFE的摩擦过程.通过分析不同速度下接触区内下层PTFE分子键长、键角、分子形状的变化及接触过程中摩擦力和正压力的变化,从微观角度研究了速度对PTFE摩擦系数的影响.研究结果表明:随着速度的增加,接触区内PTFE粒子间的键长变短,键角变小,分子链沿x;方向的变形量增加.变形后的PTFE分子产生的回弹力导致上、下层PTFE分子间相互作用力增加,从而增加了摩擦力.当速度进一步增大时,接触区内下层PTFE粒子间的键长和键角多处于平衡位置,分子链沿x方向的变形量减小.这很可能是由于接触区内下层PTFE分子沿速度方向倾斜,使上、下层PTFE分子趋于平行滑动,从而降低了摩擦力.不同速度下正压力几乎保持不变.因此,当上层PTFE所受外载荷固定时,摩擦系数随着速度的增加先增大后减小,临界速度为1.2 m/s,这与实验研究结果一致.     

纳米摩擦中极性有机分子超薄膜的结构、对称性及能量机理

采用分子动力学方法, 模拟了由脂肪酸C_nH_2n+1COOH和C₁₇H₃₅COOH (n=12,13,14,15,16,17) 按1:1比例组成的7种混合单层Langmuir-Blodgett (LB)膜和由C₁₆H₃₃COOH 分子组成的单层膜的摩擦性质. 结果显示: 1) 随着混合单层膜内的不同分子链长差的减小, 其剪切压随之减小, 摩擦力主要来自单层膜间的库伦作用; 2) 混合膜内的两种不同分子的尾基排列对其摩擦性能影响较大, 当混合LB膜中所有分子尾基全同排列时剪切压较小. 当分子链长差为1 个C-C键长时, 分子尾基排列对膜的摩擦性质影响较大. 3) 同种分子尾基全同排列组成的单层膜, 当上下两单层膜的尾基呈镜面对称时, 其剪切压随着分子链长的增加而减小, 摩擦力主要来自膜间的库伦作用; 当上下两单层膜的尾基呈中心对称时, 膜间摩擦力主要来自膜间的范德华 (VDW) 作用. 关键词： 分子动力学模拟 纳米摩擦 薄膜 库伦能     

体操运动为什么用滑石粉

我们多年在物理课堂作业上和新出版的考卷、资料上,遇到在单杠或双杠、举重等运动中,运动员比赛前都要在手上或杠上涂上滑石粉,它的作用是什么这类题,参考答案都是为了增大摩擦力或防滑脱,可是我们通过实验后分析认为此举主要是防接触部位受伤,同时,也有增大摩擦或减小摩擦的作用,理由有以下几点: 一、在举重运动中,如果是为了增大摩擦,在举起沉重而质量很大的杠铃时,这个过程中手腕要改变方向,由于摩擦力大就难以完成或由于转变手腕方向时,有改变运动状态的过程或趋势,而杠铃由于惯性可能要在手中转动,若摩擦力太大,杠就难以转动,它就要改变手的运动状态使任务难以完成,甚至使手被摩起血泡.为了使举杠铃任务顺利完成又不至于使手受伤,用滑石粉应是减小摩擦力.     

魔术套环的动力学分析

定量分析了"魔术套环"的动力学过程,一定的初始转动动能的存在是"魔术套结"的首要条件,即初试转动动能使得圆环可克服铁链的压力矩做功,通过计算可知圆环可转入铁链的最大角度为φ时圆环转动动能为0.在α=φ处圆环所受力矩不平衡,仍有压力矩M_F(线性恢复力矩)的存在,如果忽略空气阻力且铁链无限长,则圆环会在有竖直向下加速度的非惯性系中做简谐运动,只要铁链长度可使得圆环与Z轴角度α满足π/2αφ,就可以使圆环套结.     

掺硅类金刚石薄膜摩擦过程的分子动力学模拟

掺硅类金刚石(Si-DLC) 薄膜表现出优异的摩擦学性能, 在潮湿空气和高温中显示出极低的摩擦系数和很好的耐磨性, 但是许多实验表明Si-DLC膜的摩擦性能受其硅含量的影响很大. 因此, 本文采用分子动力学模拟的方法分别研究干摩擦和油润滑两种情况下不同硅含量的Si-DLC膜的摩擦过程. 滑移结果表明干摩擦时DLC膜和掺硅DLC膜之间生成了一层转移膜, 而油润滑时则为边界膜. 因此干摩擦时的摩擦力明显大于油润滑时的摩擦力. 少量添加硅确实能降低DLC膜的摩擦力, 但是硅含量大于20%后对DLC膜的摩擦行为几乎无影响. 干摩擦时硅含量对转移膜内键的数量影响很大, 转移膜内CC键和CSi键都先增加后减少, 滑移结束时几乎不含CSi键.     

基于COMSOL的磁流变液盘式制动器仿真优化与研究

采用Bingham流体模型分析了磁流变液盘式制动器的制动力矩,设计出一种外绕线圈的单盘式制动器结构,利用COMSOL软件对该结构进行建模、电磁场仿真、制动力矩计算与结构参数优化。研究表明,制动力矩基本与旋转盘的角速度无关,制动过程中制动器可获得相对稳定的制动力矩;在一定的磁动势下,当旋转盘半径增加时,盘式制动器的制动力矩会逐渐增加;增加导磁外壳的厚度有利于约束磁力线,进而提高制动力矩。