Способ ускоренных испытаний пар трения скольжения в смазочной среде

 

Изобретение относится к области ускоренных триботехнических испытаний . Цель изобретения - повышение достоверности оценки износостойкости за счет оптимального подбора значений давления и температуры смазочной среды. Способ реализуется следуюцщм образ ом. Прирабатывают пары трения при перегнанной нагрузке, определяют значения давления и температуры смазочной среды, соответствующие минимальному, коэффициенту трения, проводят испытания при нормальном и форсированном режимах и по результатам прогнозируют ресурс пары трения. Изнашивают пару трения, состоящую из колодки и ролика. Определяют давление Р 10 МПа и температуру Т , соответствующие минимальному коэффициенту трения. Проводят испытания при чередовании нормального и форсированного .режимов, определяют износ колодки и ролика, по которым оценивают ресурс пары трения. 3 ил. с СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 G 01 N 3/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3951132/25-28 (22) 13.09.85 (46) 07.06.88. Бюл. Р 21 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Ф.Х.Бурумкулов, А.M.Îñèí и С.А.Поляков (53) 620.178 (088.8) (56) Карасик И.И. Прирабатываемость материалов для подшипников скольжения, M. Наука, 1978. (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫИ ИСПЫТАНИЙ ПАР

ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ В СМАЗОЧНОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к области ускоренных триботехнических испыта" ний. Цель изобретения — повышение достоверности оценки износостойкости за счет оптимального подбора значений давления и температуры смазочной среды. Способ реализуется следующим образом. Прирабатывают пары трения при переменной нагрузке, определяют значения давления и температуры смазочной среды, соответствующие минимальному коэффициенту трения, проводят испытания при нормальном и форсированном режимах и по результатам прогнозируют ресурс пары трения.

Изнашивают пару трения, состоящую из колодки и ролика. Определяют давление Р = 10 MIIa и температуру Т 1, 100 С, соответствующие минимальному коэффициенту трения. Проводят испытания при чередовании нормального и форсированного режимов, определяют износ колодки и ролика, по которым оценивают ресурс пары трения, .

3 ил.

1401348

Изобретение относится к области ускоренных триботехнических испытаний.

Цель изобретения — повышение дос5 товерности оценки износостойкости пары трения за счет оптимального подбора значений давления и температуры смазочной среды.

На фиг.1 приведены совмещенные по времени испытаний 1 диаграммы давления P и силы трения F; на Фиг. 2— зависимости коэффициента трения Г от давления Р; на фиг. 3 — зависи-.. мость силы трения F от температуры 15 смазочной среды Т„,.

Способ реализуется следующим 66разом.

Испытывают контрольные эталонные, контрольные опытные, эталонные и 20 опытные пары трения при переменной нагрузке, постоянных коэффициенте перекрытия и скорости скольжения. Во время испытаний контролируют износ, температуру смазочной среды, силу 25 трения, давление, скорости роста силы трения и давления.

В начале испытаний пары трения притирают. Затем прирабатывают контрольные эталонные и контрольные опыт- 30 ные пары трения при постоянной скорости роста давления и определяют для каждой из них давление Р„ц заедания. Определяют значения критической скорости Р роста сил трения, сооткр ветствующих значениям давления

P 40,9 Р „. Прирабатывают эталонные и опытные пары трения при постоянной скорости роста давления до значения давления Р 4 Р „, продолжают приработ- > ку эталонных и опытных пар трения с периодическим режимом нагружения, состоящим из этапа с постоянным дав,лением в течение времени t n и этапа с постоянной скоростью роста давления на величину dP в течение времени 6tH . О продолжительности этапов судят по изменению контроли".:., руемых параметров — этап с постоянной скоростью роста давления начинают при падении значения силы трения на

20% и заканчивают при достижении критической скорости F z< роста силы трения, этап с постоянным давлением начинают после достижения критической скорости F „ роста силы трения и заканчивают при падении силы трения.„на 20%, Определяют скорости роста несущей способности пары трения после каждого периода нагружения по формуле V „ = ЛР/(д1 „; + а1 „,.), Прекращают приработку при уменьшении значения скорости роста несущей способности после очередного периода режима нагружения по сравнению с первым периодом не менее чем в 10 раз. Определяют давление P „ заедания при периодическом режиме нагружения. Для приработанных пар трения определяют зависимость коэффициента трения от давления и по ней находят значения давления, соответствующие минимальному коэффициенту трения, превышение которых вызывает увеличение коэффициента трения. Определяют оптимальные значения давления и температуры смазочной среды, для чего производят испытания приработанных пар трения при ступенчатом режиме нагружения, состоящем из этапов изменения давления и этапов постоянного нагружения, На каждом этапе постоянного нагружения определяют зависимость коэффициента трения от температуры смазочной среды. По полученным зависимостям определяют значения давления Pz и температуры Тм„ смазочной среды, соответствующие минимальному значению коэффициента трения., при превышении каждого из которых коэффициент трения монотонно возрастает. Испытания продолжают, если соблюдаются условия

Ро /Р Кду Рм93рэмкд; Тюк Ъ Тмэ где

P > H Р > cooTBeтственно среднее H максимальное давления в эксплуатации; Тм — максимальная температура смазочной среды в эксплуатации;

К,1 — коэффициент динамичности. Для последующих этапов испытаний выбирают параметры форсированного и нормального режимов испытаний с давлением соответственно Ро и Рз и температурой смазочной среды Т „ и Тм .

Проводят испытания поочередно в нормальном и форсированном режимах,после каждого режима измеряют износ и заканчивают испытания в нормальном режиме. По полученным данным определяют зависимости износа испытанных пар трения от наработки. На основании сравнения результатов испытаний эталонной и опытной пар трения, а также характеристик изнашивания эталонной пары трения в эксплуатации, оценивают эксплуатационные триботехнические характеристики опытной пары трения.

1401348

Пример. Изготовили ролики для контрольных опытных и опытных пар трения из шеек коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 восстановленных электродуговой наплавкой стали

30ХГСА и подвергнутых азотированию.

Ролики для контрольных эталонных и эталонных пар трения вырезали из шеек серийного коленчатого вала ЗИЛ-130.

Колодки для всех пар трения вырезали из серийных вкладышей подшипников коленчатого вала.

Испытания проводили при скорости скольжения 1,02 м/с. Смазочной средой было масло АС-8. Для испытаний использовали машину трения CMT-1.По самопишущим приборам машины непрерывно контролировали температуру смазочной среды, силу трения, давление, а также скорости роста силы трения и давления.

Контрольную опытную пару трения установили в машину и притерли до получения контурной площади касания, 25 составляющей 90Х от номинальной. Приработали эту пару трения при скорости роста давления 0,3 МПа/с, доведя ее до заедания. В результате этого по диаграммам приборов определяли численное значение давления Р н заедания неприработанной пары трения, которое составило 8,5 MIIa. По тем же диаграммам определяли значение критической скорости F qp роста сил трения F = F/4t где 4F и соответственно приращение силы трения и промежуток времени, соответствующие изменению давления от 0,8 до

0,9 Рцц. Значения этих величин сос- 40 тавили: 4F 11 Н; 4t 3 с; 4F к 11/3

3,6 Н/с.

Установили в машину опытную пару трения и притерли до получения контурной площади касания, составляющей 45

90Х от номинальной. Произвели ее приработку при скорости роста давления

0,3 MIIa/с до значения давления

Р 8 МПа ((Р „), (промежуток времени фиг.1 ), Этап с постоянной скоростью роста давления начинали при падении силы трения на 207. и заканчивали при достижении критической скорости роста силы трения F „

3,6 Н/с. После этого прекращали увеличение давления и продолжали испытания при его достигнутом знач нии до тех пор, пока сила трения не уменьшится на 20/. После каждого периода нагружения определяли значения скорости роста несущей способности пары трения. В первый период нагружения ее значения составило V <, = 4P,/

/(4t „) + 4t < ) 0,1 МПа/с (фиг.1 ) . .В пятый период нагружения скорость роста несущей способности составила

V p 4 Р5/(4t н + 41 p5) 0,004 MIIa/с (фиг.1). Так как Vp5 меньше Vp, в

25 раз, приработку прекратили и сняли нагрузку (момент времени фиг.1). По диаграмме самопишущего прибора определили давление заедания при периодическом режиме нагружения

Р„,„ 1б,8 МИа (фиг.1).

Продолжая испытания, ступенчато повышали давление на приработанную пару трения (период времени t > — t<, фиг.1). По полученным данным определяли зависимость коэффициента трения 1 от давления (кривая 1), На этой зависимости нашли значение давления

Р, 11 МПа, соответствующее минимальному значению коэффициента трения.

Затем при постоянном нагружении с давлением Ро ступенчато повышали температуру масла Т . По полученным данным построили зависимость .силы (коэффициента) трения от температуры масла (фиг.3), на которой определили значение температуры Т А, 100 С, соответствующее минимуму силы (коэффициента) трения. Затем нагрели масло до температуры Т и ступенчато изменяли нагрузку, а по результатам снова построили зависимость коэффициента трения от давления (кривая 1, фиг.2). Минимум на этой зависимости соответствует уточненному значению давления Ро 10 МПа.

Для определения пригодности испытываемой пары трения к применению проверили соблюдение условий: Ро

= 10 MIIa) PÇКА = 7 5 Мпа 1,2

9 11IIa; Р рр = 16,8 MIIa) Р,„К д — 12 MIIa-1,2 = 14,4 MIIa; T „

100 С Т мз = 80 С. Так как данные условия соблюдаются, испытываемая пара трения признается пригодной и ее испытания продолжаются.

Далее провели испытания пары трения на износостойкость. Для этого установили нормальный режим: P

7,5 IIIIa — температура масла, определяемая фрикционным разогревом. После испытаний с наработкой t, 12 ч измерили износы ролика и колодки, определили их суммарный износ, соот1401348 в тственно W н = 0,62 мкм; W

= 2,27 мкм; W с„ = 2,89 мкм. В соотв тствии с определенными ранее оптим ьными значениями давления и тем5 и ратуры установили форсированный р жим: P = Р, = 10 KIa; T = „„ =

100 С. После 12 ч испытания измерил износы: W ф = 6,8 мкм;, W ф, 32,4 мкм; W = 39,2 мкм. Повтори- 10 испытания в нормальном режиме с н работкой t 12 ч и получили: W ри = — 0,48 мкм; W „„= 1,63 мкм1 М си

= 2,11 мкм. Вычислили для ступени ф рсирования эквивалентную наработку нормального режима

2Мф

50

Например, для коленчатого вала, который изготовлен из того же материала, что и ролик испытуемой пары трения, значения этих параметров соста!вят y = 1,185; К „ = 0,178.

Используя вычисленные значения параметров динамики изнашивания и

1 1Н1 WH

t, t 20

Численное значение эквивалентной н работки, например, для образца-рол ка составляет t . = 272 ч .

По значениям износов и наработок

25 в ех нормальных и форсированных ремов испытаний вычислили параметры л бораторной динамики изнашивания.

Н ример, для ролика получена закон мерность динамики изнашивания W „„ = сР = 0,045.t î,99Â (W м "" 30

t ч).

Провели такие же испытания эталонн и пары трения и определили параметр ее закономерности динамики изнаания для ролика W cn = Кси

= 0,0414. Известны эксплуатационные д нные эталонного (серийного) колен11с9 К сз t — 0,038 х х 7 (М, мкм; Г, тыс.км пробега

1 а томобиля!. е

:Io этим данным для эксплуатационнс и динамики изнашивания 11 „ = К „ испытуемых элементов пары трения и/ или ™ля пары трения в целом вычисляМтся прогнозируемые параметры значение предельного износа W и

100 мкм, оценим ресурс опытного коленчатого вала в эксплуатации R (W„l K „ ) 209 5 TbIC KM Cpep, ний межремонтный ресурс автомобиля составляет 164 тыс.км, поэтому испытанный материал коленчатого вала обеспечивает достаточный ресурс и может быть рекомендован к применению. формулаизобретения

Способ ускоренных испытаний пар трения скольжения в смазочной среде, О заключающийся в том, что испытывают контрольные эталонные, контрольные опытные, эталонные и опытные пары трения при переменном давлении, постоянных коэффициенте перекрытия и скорости скольжения, контролируют износ, температуру смазочной среды, силу трения, давление, скорость роста силы трения и давления, притирают пары трения, прирабатывают контрольные эталонные и контрольные опытные пары трения при постоянной скорости роста давления и определяют для каждой пары трения давление Р„ заедания, прирабатывают эталонные и опытные пары трения при постоянной скорости роста нагрузки до значения нагрузок Р (Р, продолжают приработку эталонных и опытных пар трения с периодическим режимом нагружения, состоящим из этапа с постоянным давлением в течение времени 4t и, и этапа а постоянной скоростью роста давления в течение времени 4 н,, о продолжительности этапов судят по изменению контролируемых параметров, определяют скорости роста несущей способности после каждого периода нагружения по формуле

ЛР ч

Р

4tpi + 4t q> проводят испытания пары трения при чередовании этапов с постоянным давлением и постоянной скоростью роста давления, определяют давление Р и заедания при периодическом режиме нагружения, для приработанных пар трения определяют зависимость "коэффициента трения от давления и по ней находят значения давления, соответствующие минимальному коэффициенту трения, превышению которых вызывает увеличение коэффициента трения, и по результатам испытаний производят

Рр 7j Р Кр Рм Рум Kgi Teu iT<р а где P и Р— соответственно, среднее и максимальное, давление в эксплуатации;

Т вЂ” максимальная температура смазочной среды в эксплуатации;

К вЂ” коэффициент динамичности, выбирают параметры форсированного и нормального режимов испытания с давлением соответственно P д и P з и тем" пературой смазочной среды Т „и Т „, проводят испытания поочередно в нормальном и форсированном режимах, пос" ле каждого режима измеряют износ и заканчивают испытания в нормальном режиме, а на основании полученных данных определяют зависимость износа от наработки.

7 140134 сравнение триботехнических характеристик эталонных и опытных пар трения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки износостойкости пары тре5 ния за счет оптимального подбора значений давления и температуры смазочной среды, определяют значения критической скорости F роста сил

kp трения, соответствующих значениям давления P 0,9 Р, этап с постоянной скоростью роста давления начинают при падении критической

cKopocTH F p роста силы тре ния, этап с постоянным давлением начинают после достижения критической скорости У„ роста силы трения и заканчивают при падении значения силы трения на 20Х, прекращают приработку при уменьшении значения скорости v роста несущей способносР ти после очередного периода режима нагружения по сравнению с первым периодом не менее чем в 10 раз, производят испытания приработанных элементов пар трения при ступенчатом режиме нагружения, состоящем из этапов увеличения нагрузки и этапов постоянного нагружения, на каждом этапе пос- З0 тоянного нагружения определяют зависимость коэффициента трения от темпе" ратуры смазочной среды, по получеиным зависимостям определяют значения нагрузки Ро и температуры Т „ смазочной среды, соответствующие минимальному значению коэффициента трения, при превышении каждого из которых коэффициент трения монотонно возрастает, испытания продолжают при соблюдении условий

1401348

tl 4

Составитель Д.Дергобузов

Техред М.Дидык

Редактор Л,Гратилло

Корректор В.Бутяга

:-1аказ 2780/42

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4