ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рациональный цикл триботехнических испытаний из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " Для подбора пар трения и смазочных материалов и выявления их служебных свойств для условий работы реального узла трения обычно используют рациональный цикл триботехнических испытаний (РЦИ), который дает возможность ускоренно установить препо-лагаемую долговечность элементов пары трения и узла трения в целом и потери на трение при заданном его конструктивном оформлении [2, 13, 15, 16]. [c.465] Триботехнические испытания весьма трудоемкие и дорогостоящие. Исследователи всегда стремятся уменьшить объе.м испытаний, соблюдая заранее заданные требования к их точности и достоверности. Этому способствует применение метода планирования триботехнического эксперимента [1, 2, 5, 13, 24]. [c.466] На первом этапе необходимо и достаточно установить влияние определяющего параметра на коэффициент трения и интенсивность изнашивания. В зависимости от назначения узла трения таким параметром обычно являются либо температура, либо нагрузка на пару трения и иногда выбрационная (динамическая) нагрузка с заданной частотой и амплитудой. [c.466] Среда оказывает заметное влияние на эксплуатационные свойства поверхности элемента пары трения, в частности на совместимость. В качестве среды, например, рассматриваются смазочные материалы. [c.466] Обязательным начальным этапом РЦИ является выявление границ совместимости пары трения в зависимости от значений определяющего параметра температуры или нагрузки (также в сочетании с температурой). Примером таких испытаний, при которых обязательно определяются фрикционные характеристики и интенсивность изнашивания, являются реализуемые на серийных триботехнических комплексах типа УМТ испытания на фрикционную теплостойкость, когда температура в зоне трения изменяется за счет фрикционного разофева при ступенчатом повышении скорости скольжения и различных фиксированных нагрузках [2, 7, 8, 12, 13, 23, 24, 27, 30]. [c.467] Сущность этого стандартизированного метода заключается в том, что вращающийся и неподвижные малогабаритные кольцевые образцы (наружный диаметр образца 28 мм, внутренний 20 мм, высота 15 мм, номинальная площадь трения 3 см ) исследуемого сочетания материалов устанавливают соосно, прижимают друг к другу торцовыми рабочими поверхностями с заданной осевой силой, ступенчато изменяют температуру фрикционного разофева путем дискретного изменения частоты вращения подвижного образца. В ходе испытаний при данной фиксированной нафузке определяют значения интенсивности изнашивания и коэффициента трения для каждой ступени температуры, а фрикционную теплостойкость сочетания материалов оценивают по зависимости этих величин от температуры поверхности трения. Этот метод испытаний разработан И.В. Крагельским и А.В. Чичинадзе [7, 8, 27]. [c.467] Полученные при испытаниях по начальному этапу РЦИ результаты сопоставляют с требованиями к паре трения по предельным силовым и тепловым нагрузкам, износостойкости и стоимости. Выявленные экспериментально критические точки, после которых наблюдается или заметное изменение силы трения, или бифуркации коэффициента трения, или заметное уменьшение износостойкости, являются естественной границей применения пары трения. Нормативная граница применения должна предусматривать некоторый резерв по определяющему параметру в зависимости от назначения узла трения. Этот резерв необходим, так как в процессе изготовления имеет место заметная дисперсия свойств материалов в пределах полученных зон (см. рис. 12.2). [c.468] Следует иметь в виду, что перемещение критических точек вправо, т.е. увеличение значения определяющего параметра (температуры, нагрузки), существенно удорожает материалы узла трения. Например, в тормозах вместо недорогих и легких фрикционных полимерных материалов приходится применять более тяжелые и дорогие композиции из порошковых материалов, а вместо порошковых материалов - еще более дорогие композиции из углеродистых фрикционных композиционных материалов. Обычно после этого этапа РЦИ остается не более 10 % пар трения от первоначально предложенных. [c.468] В зависимости от дополнительных условий при расчете МКП (например, тождественности значений температуры у модели и натурного трибосопряжения) в ходе испыгания применяют сжатый, растянутый или нормальный масштаб времени. Так, сжатый масштаб позволяет выполнять моделирование при ускоренных испытаниях. После расчета МКП обязательно выполняется анализ возможности их реализации при испытаниях на испытательных установках по следующим параметрам режима испытаний скорости, нагрузке, температуре (учитывая необходимость дополнительного подогрева или охлаждения), моменту инерции маховых масс (в задачах нестационарного трения). [c.468] Для нестационарных процессов учитывается только часть элемента пары трения, ограниченная эффективной глубиной проникновения теплоты, которая определяется по А.В. Чичинадзе [12, 13, 24, 27, 30]. Численные значения а следовательно, МКП в значительной мере зависят от размеров образцов. Характерный размер элементов пары трения 51 2 учитывает геометрию и механику контактирования при трении, а также условия теплопроводности и теплопередачи. [c.468] Модельные испытания фрикционных пар для тормозов выполняют по стандартному методу теплоимпульсного трения, позволяющему воспроизводить нестационарные режимы теплового нагружения. [c.468] В результате модельных испытаний с использованием МКП с высокой достоверностью устанавливается пара трения в большей мере, чем другие фрикционные пары, удовлетворяющая техническим требованиям для конкретного узла трения с учетом конкретных условий эксплуатации (стационарных и нестационарных). [c.470] На третьем этапе для определения влияния конструктивного оформления пары трения в заданном диапазоне режимов силового, теплового и скоростного нагружения на работоспособность трибосопряжения применяют стендовые и натурные испытания. Простейшим способом проведения натурных испытаний является использование машины с установленным в ней узлом трения. Однако в этом случае весьма трудно получить достаточно полную и достоверную картину работы узла трения. [c.470] Исследователь в этом случае может располагать только усредненной информацией о режимах эксплуатации, как правило, без знания экстремальных значений нагрузок и обычно без измерения температуры и силы трения. В лучшем случае таким способом можно получить информацию об износе элементов пары трения или наработке узла трения на отказ. Поэтому такие натурные испытания узлов трения непосредственно на машине, работоспособность которой изучается, малоэффективны и должны применяться сравнительно редко. [c.470] Стендовыми испытаниями часто управляют ЭВМ по различным программам с обязательной автоматизированной обработкой результатов эксперимента. При стендовых испытаниях выявляется наилучшее конструктивное оформление узла трения. [c.470] Обычно при натурных испытаниях выявляются просчеты конструктора, которые приводят к перегрузке отдельных участков поверхности (при чрезмерно широких или длинных фрикционных элементах), к повышенному износу или шаржированию (если не предусмотрено удаление продуктов износа), к перегреву контакта (когда оба элемента пары трения выполнены из материалов с низкой теплопроводностью) и т.п. [c.470] Рассмотренный РЦИ наиболее эффективен при разработке принципиально новых конструкций машин и моделировании рабочих характеристик мощных машин. В первом случае на стадии проектирования удается разработать узлы трения, которые обеспечивают заданный ресурс. Во втором случае, кроме существенной экономии материалов за счет того, что модельные образцы малогабаритны, сокращения времени, необходимого для подготовки эксперимента, связанного с монтажом и демонтажом узла трения, удается значительно уменьшить машинное время. В результате экономический эффект при сопоставлении вариантов, когда в качестве основных испытаний назначаются лабораторные или эксплуатационные, слагается из экономии материалов и уменьшения затрат на монтаж и демонтаж узла трения, на численность обслуживающего персонала и, самое главное, на простои машины в период эксплуатации в связи с ремонтами. Разработка и выполнение РЦИ для узлов трения крупных машин позволяет экономить значительные средства и время при наличии у предприятия (фирмы) испытательной лаборатории. [c.471] В тех случаях, когда в машине применяют типовые конструктивные решения и серийные пары трения, достаточно использовать только этапы РЦИ, основанные на моделировании. При таких испытаниях не обязательно уделять большое внимание уровням точности моделирования при натурных или эксплуатационных испытаниях. [c.471] Структура рационального цикла триботехнических испытаний применяется для всех типов триботехнических материалов, в том числе и для оценки работоспособности смазочных материалов. [c.471] Вернуться к основной статье