Размещено на http://www.allbest.ru/

Понятие о хороших и плохих материалах, предназначенных для работы в узлах трения, весьма относительно. Давно известно, что износостойкость материала зависит от условий его работы. Фрикционные свойства зависят в равной мере как от природы материалов, так и от конструкции узла трения и режимов его работы. Наличие большого количества факторов, влияющих на трение и износ, и необходимость изучения их действия в совокупности и взаимодействии приводит к необходимости проведения большого количества экспериментов. Для этого в современном машиностроении используется целый комплекс машин для испытания материалов на трение и износ.

По кинематическому признаку все машины для испытания на износ малых образцов можно разделить на два класса: I - машины поступательного движения и II - машины возвратно-поступательного движения. Внутри каждого класса машины разделяются на две группы:

1) машины торцового трения;

2) машины трения по образующей.

Внутри каждой группы различают две подгруппы: а) машины с коэффициентом взаимного перекрытия, стремящимся к единице; б) машины с коэффициентом взаимного перекрытия, стремящимся к нулю (пальчиковые машины).

Таким образом, имеется восемь различных типов машин. Такое подразделение необходимо в связи с надобностью сохранения видов разрушения поверхностей трения.

При поступательном и возвратно-поступательном движениях характеры разрушения резко отличаются. Так, возвратно-поступательное движение приводит к значительному износу (например, в результате фреттинг-коррозии).

Изменение коэффициента взаимного перекрытия изменяет износ на несколько порядков. Торцовое трение и трение по образующей дают резко различный эффект в условиях граничной смазки, так как меняются условия образования пленки смазки.

Для определенного типа машины необходимо соблюдать тепловой режим и характер окружающей среды.

Простейшим способом контролирования нужного температурного режима является применение термопар (не менее двух: одну на глубине, другую близ поверхности); возможно также и применение термокрасок.

Оценка износа и коэффициента трения металлических и неметаллических материалов

Для оценки износа и коэффициента трения металлических и неметаллических материалов традиционно используется машина И-47-К-54 (рис.1). На концах валов укреплены головки с гнездами для образцов. Головка на приводимом во вращение валу имеет шаровую опору для гнезда, что обеспечивает самоустановку образца. Общий вид головок с образцами показан на рис. 2. Испытания ведутся на двух кольцевых образцах, трущихся торцами. Внешний диаметр образцов 28 мм, внутренний 20 мм, высота 10-15 мм. Машина обеспечивает вращение образцов со скоростью 100-5000 об/мин и возможность регулирования скорости вращения при изменении числа оборотов. Нагрузка на образец создается нажимным устройством. Сила трения и коэффициент трения определяются по предварительно оттарированному отклонению маятника. Для изменения теплового поля имеются сменные головки, которые или нагреваются током, или охлаждаются водой (жидким воздухом); с изменением теплового поля изменяется коэффициент трения и износ. Преимуществом машины И-47-К-54 является возможность получения на ней широкого диапазона температур (до 1000°). Она позволяет оценивать теплостойкость фрикционных и антифрикционных материалов.

Стандартные испытания материалов на фрикционную теплостойкость проводятся при стационарном режиме трения. Испытания при нестационарном режиме проводятся на установке, имеющей инерционную приставку.

Рис. 1. Схема машины И-47-К-54: 1 - электродвигатель; 2 - станина; 3 - подвижная бабка с вращающимся валом; 4 - неподвижная бабка, в которой вал закреплен на подшипниках; 5 - нагрузочное устройство; 6 - прибор для намерения температуры, развиваемой при трении; 7 - прибор для измерения числа оборотов образцов

Рис. 2. Общий вид головок с образцами к машине И-47-К-54

Машина И-47-К-54 для определения фрикционной теплостойкости материалов выпускается под маркой МФТ-1. Техническая характеристика ее приводится в таблице.

трение износ материал кинематический

Техническая характеристика машины МФТ-1

Схема торцового трения цилиндрических образцов имеет широкое применение в машинах трения: для испытания материалов на фрикционную теплостойкость в вакууме была предложена установка И-47-В-2, для испытания материалов на трение в агрессивных средах - машина МТ-3 конструкции И.В. Васильева, машина конструкции М.Д. Безбородько, Г.В. Виноградова и других для испытания пластмасс, исследования адгезии и схватывания материалов.

Исследования трения и износа резины по металлической поверхности

При исследовании износа резины при ее скольжении с большими скоростями по металлической поверхности возникает необходимость проведения испытаний в термостатированных условиях трения. Машина с термостатированием и терморегулированием процесса трения (рис.3) разработана на базе машины И-47-К-54. Модернизация заключалась в разработке узлов "термоголовки", клапанно-мембранного механизма, замера температуры, силы трения и системы автоматического терморегулирования и термостатирования процесса трения.

Контроль температуры на поверхности трения осуществляется термопарой, выведенной на поверхность трения. При регулировании процесса трения сигнал от термопары включает регулирующее устройство, смонтированное на реле типа ТКЕ-56-ПД и включенное в измерительную цепь электронного потенциометра типа ЭПП-09-М-1, которое автоматически регулирует подачу охлаждающего агента и включение системы электрообогрева. Истирающий металлический образец 8 приводится в соприкосновение с резиновым образцом 9. После соприкосновения резиновому образцу задается скорость, регулируемая в широких пределах (от 20 до 4000 об/мин). Скорость фиксируется по измерителю частоты 17 типа ЧЗ-7 (И4-7). Нагрузка на образец осуществляется при подаче давления в клапанно-мембранный механизм 1 через вентиль 21 и редуктор 20.

Рис. 3. Схема машины трения с терморегулированием: I - узел терморегулирования процесса трения; II - термоголовка; 1 - клапанно-мембранный механизм; 2 - подвижная бабка; 3 - корпусу; 4 - штуцер; 5 - нагревательная спираль; 6 - термопара; 7 - переходник; 8 - истирающий образец; 9 - резиновый образец; 10 - оправка крепления резинового образца; 11 - вращающаяся головка; 12 - неподвижная бабка; 13 - шкив; 14 - фотосопротивление ФСА-4; 15 - диск с прорезями; 16 - лампочка накаливания; 17 - частотомер ЧЗ-7; 18 - каналы для дренажирования воздуха; 19 - маятник; 20, 23 - редукторы; 21, 22, 24, 30 - вентили; 25 - ЭПК; 26 - ванна со змеевиком; 27 - тумблер; 28 - ЛАТР; 29 - потенциометр ЭПП-09-М-1; 31 - фильтр.

В дальнейшем процесс терморегулирования зависит как от собственного режима трения, т.е. от температуры, возникающей на поверхности трения в зависимости от заданных давлений и скорости, так и от заданного значения температуры трения. Так, если заданная температура равна 150 ?С, а собственная температура трения составляет величину порядка 200 ?С, то включается система охлаждения, сжатый воздух поступает в термос-головку и снижает собственную температуру трения до нужного значения. Если же собственная температура трения меньше заданной, то через ЭПП-09-М-1 происходит включение системы обогрева, и температура на поверхности трения достигает заданной величины. Когда происходит попеременное увеличение или уменьшение температуры от заданной, то системы обогрева и охлаждения включаются попеременно, тем самым поддерживая заданную температуру.

Исследования износа при возвратно-поступательном движении.