Способ определения температуры смазочного слоя в контакте трущихся тел

 

Изобретение относится к машино-и приборостроению, а именно к методам триботехнических испытаний смазочных материалов для узлов трения. Целью изобретения является повышение точности определения температуры смазочного слоя в контакте трущихся тел путем введения в смазочный материал ферромагнитного индикатора, обладающего температурным гистерезисом фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное. В исследуемый смазочный материал вводят индикатор, представляющий собой ферромагнитный порошок, обладающий температурным гистерезисом фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное. Осуществляют ступенчатое изменение режима трения в сторону увеличения тепловыделения в контакте трущихся тел. На каждой ступени режима трения определяют магнитные свойства индикатора в смазочном слое в интервале температур от температуры фазового превращенияпри охлаждении до температуры фазового превращения при нагреве, а по температуре указанного фазового превращения определяют температуру смазочного слоя в контакте трущихся тел. 3 ил.

„„SU„„1582083

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (1)5 G 01 N 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ 1

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "--«

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 44 70812/25-28 (22) 20. 06. 77 (46) 30.07.90. Бюл. Ф 28 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È.Êàëèíèíà (72) В.И.Егоров, П.Л.Ливотов, П.П.Селюта и А.П.Тюрин (53) 620.178.16 (088.8) (56) Порохов В.С. Трибологические методы испытания масел и присадок.

М.: Машиностроение, 1983, с. 183. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

СМАЗОЧНОГО СЛОЯ В КОНТАКТЕ ТРУЩИХСЯ

ТЕЛ (57) Изобретение относится к машинои приборостроению, а именно к методам триботехнических испытаний смазочных материалов для узлов трения. Целью изобретения является повышение точности определения температуры смазочного слоя в контакте трущихся тел путем введения в смазочный материал

Изобретение относится к области машино- и приборостроения, а именно к метбдам триботехнических испытаний смазочных материалов для узлов трения.

Целью изобретения является повышение .точности определения температуры смазочного слоя в контакте трущихся тел путем введения в смазочный материал индикатора в виде ферромагнитного порошка, обладающего температурным гистерезисом фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное. ферромагнитного индикатора, обладаюшего температурным гистерезисом фазового превращения иэ ферромагнитного состояния в парамагнитное. В исследуемый смазочный материал вводят индикатор, представляющий собой ферромагнитный порошок, обладающий температурным гистерезисом фазового превращения иэ ферромагнитного состояния в парамагнитное. Осуществляют ступенчатое изменение режима трения в сторону увеличения тепловыделения в контакте трущихся тел. На каждой ступени режима трения определяют магнитные свойства индикатора в смазочном слое в интервале температур от температуры фазового превращения при охлаждении до температуры фазового превращения при нагреве, а по температуре указанного фазового превращения определяют температуру смазочного слоя в контакте трущихся тел.

3 ил.

На фиг. 1 изображена упрощенная схема узла трения для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— зависимость магнитной проницаемости ферромагнитного индикатора от температуры при наличии температурного гистерезиса фазового превращения иэ ферромагнитного состояния в парамагнитное; на фиг. 3 — зависимость температуры смазочного слоя в . контакте от параметров (скорости скольжения V „ и давления P) режима работы узла трения, полученная при осуществлении способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемый смазочный материал вводят индикатор, представляющий собой ферромагнитный порошок, обладающий температурным гистерезисом фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное. Параметры режима работы узла трения подбираются так, чтобы обеспечить в контакте трущихся тел существование устойчивого смазочного слоя.

Размеры и концентрацию частиц индикатора подбирают такими, чтобы тол- 15 щина смазочного слоя в контакте и среднее расстояние между частицами не менее, чем на порядок, превышали характерный размер самих частиц.

Затем осуществляют ступенчатое изменение режима трения в сторону увеличения тепловыделения в контакте трущихся тел путем увеличения скорости относительного скольжения или давления . 25

На каждой ступени режима трения определяют магнитные свойства индикатора в смазочном слое, проводя измерения при температурах, находящихся в интервале: от температуры фазового превращения при охлаждении до температуры фазового превращения при нагреве. При этом фиксируют значения параметров режима трения (скорость скольжения, давления и др,), соответствующие фаэовому превращению индика35 тора из ферромагнитного состояния в парамагнитное, а по температуре указанного фазового превращения определяют температуру смазочного слоя в контакте трущихся тел .

На фиг. 2 приведена зависимость магнитных свойств (например, магнитной проницаемости p ) ферромагнитного индикатора от температуры при наличии температурного гистерезиса фазового превращения.

При нагревании ферромагнитного индикатора до температуры Т „ (кривая Х, фиг. 2) он переходит иэ ферромагнитного состояния в парамаг50 нитное и теряет свои магнитные свойства: его магнитная проницаемость . (ф резко падает до величины р„.

Температура Т к „ является температурой фазового превращения при нагре- 55 ве (температурой Кюри при нагреве) и опрецеляется составом ферромагнитного индикатора. Таким образом, если

1582083 е ферромагнитный индикатор внезапно теряет свои магнитные свойства, это св>. детельствует о том, что его температура превысила температуру фазового превращения при нагреве Т z нцг

При охлаждении ферромагнитного индикатора ниже температуры фазового превращения при охлаждении Т < он вновь восстанавливает свои магнитные свойства (кривая II, фиг. 2). Температурный гистерезис фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное заключается в том, что температура исчезновения магнитных свойств при нагревании Т „ „„ значительно отличается от температуры их появления при охлаждении Т „,„.

На фиг. 2 показано, что ферромагнитный индикатор восстанавЛивает свои магнитные свойства при температуре

Т< >„ (кривая II) которая значи» тельно ниже температуры фазового превращения при нагреве Т „ и„„ . Таким образом, при охлаждении от температуры Т „ „„„ до температуры

Tк ок (KpHBdH II) индикатор находится в парамагнитном состоянии.

Пример. В качестве индикатора испольэовапи ферромагнитный порошок сплава Fe — Ni — Mo при содержании ингредиентов, мас.7: никель (Ni)

78,5; молибден Мо 7-14; железо (Fe) остальное. Температура фазового превращения при нагреве (температура

Кюри при нагреве Т «< практически линейно изменяется от Одо 300 С при уменьшении содержания молибдена от 14 до 7Х. Температурный гистерезис (ДТ = Т q, наср — Т < окл ) примерно равен 100 С, Элементы узла трения ролики 1 и

2 (фиг, 1) приводились во вращение с различными угловыми скоростями и прижимались друг к другу с усилием

Р (привод вращения роликов и механизм нагружения не показаны). Выбор угловых скоростей роликов и усилия прижима Р производился для обеспечения устойчивого смазочного слоя в контакте.

В смазочный материал, например

ЦИАТИМ-221, вводили О, 17. порошка сплава Fe - Ni — Мо (Ni 78,57:, Мо

10,5Е, Fe остальное), обладающего температурой фазового превращения при нагреве Т „ „ = 150 С и температурным гистереэисом Т около о

100 С. Размер вводимых частиц не

1582083

Спо со б опр едел ения темпер а туры смазочного слоя в контакте трущихся

40 тел, заключающийся в том, что в процессе трения определяют параметр, по которому судят о температуре смазочного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, в смазочный материал вводят индикатор в виде ферромагнитного порошка, обладающего температурным гистерезисом фазового превращения из ферромагнитного состояния в парамагнитное, осуществляют ступенчатое изменение режимов трения в сторону увеличения тепловыделения в контакте, определяют на каждой ступени режима трения магнитные свойства ин55 дикатора в смазочном слое в интервале от температуры фазового превращения при охлаждении до температуры фазового превращения при нагреве, фиксируют режимы трения, соответствующие превышал 0,1 мкм, что позволило практически. исключить влияние ферромагнитного индикатора на значение максимальной температуры в контакте трущихс я р оли к о в .

Смазочный материал с индикатором наносили на поверхности трения роликов 1 и 2 узла трения. Задавали параметры режима трения: усилие прижима роликов, определяющее давление в контакте роликов; скорости вращения роликов, определяющие величину скорости относительного скольжения в контакте. После. этого ролики приводились во вращение. Спустя определенное время (через 10-20 мин), когда температура в контакте роликов принимала установившееся значение, определяли магнитные свойства индикатора в смазочном слое .на поверхностях трения роликов. Для этого брали микропробу смазочного материа.;а с поверхности трения и исследовали магнитные свойства находящихся в нем частиц индикатора, При этом объемная температура микропробы не должна опускаться ниже температуры фазового превращения индикатора при охлаждении Т к „ (в данном примере Т „„ = 50 С).

Технически осуществимо определение ферромагнитных свойств даже отдельно взятой микрочастицы.

Если индикатор сохранил свои маг-. нитные свойства, то температура в контакте не достигла температуры,. фазового превращения при нагреве

Т„ „ „ . В этом случае изменяли один иэ параметров режима трения в сторону увеличения тепловЫцеления в контакте. Например, увеличивали усилие прижима роликов P на величину P. Далее выводили узел трения на установившийся режим тепловыделения и вновь определяли магнитные свойства индикатора в смазочном слое.

Ступенчатое изменение режима трения в сторону увеличения тепловыделения в контакте осуществляли до тех пор, пока индикатор в смазочном слое не переходил в парамагнитное состояние. Параметры режима трения, при которых произошел переход индикатора в парамагнитное состояние, фиксировался, так как при этих параметрах температура смазочного Слоя в контакте роликов достигала температуры фазового превращения при нагреве

Тк, „«p = 150о С.

5 !

О

6

Очевидно, что эта температура может быть достигнута при различных сочетаниях параметра режима трения (давления в контакте P и скорости скольжения 7 „), которь е в координатах P = V „ образуют изотермическую кривую (фиг. 3, кривая Х). Каждой точке изотермы I на фиг. 3 соответствуют параметры режима трения, при которых температура в контакте равна 150 С.

Затем аналогичная последоватс. ьность действий повторялась при введении в смазочный материал ферромагнитного индикатора с другими температурамч фазовых превращений.

Для получения таких порошков могут быть использованы сплавы Fe †. Ni — Мо (Ni 78,57.; Mo 9,57.; Fe остальное) и

Fe — N — Мо (N 78,57.; Мо 8,5%; Fe остальное), имеющие температуры фазового превращения при нагреве

T „ „ соответственно 107 и 64 С. о

По результатам испытаний на фиг. 3 для этих ферромагнитных индикаторов строятся изотермы ТТ и

В случае необходимости могут быть использованы и другие ферромагнитные индикаторы с отличающимися от приведенных температурами фазовых превращений. В итоге получается зависимость температуры смазочного слоя в контакте трущихся тел от параметров режима трения (фиг. 3) .

Формула изобретения

1582083

Фиг. f

7ê, нагр.

Тк, 0A /f.

Составитель Д.Пичугин

Техред П.Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор Е.Копча

Заказ 2084 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 фазовому превращению индикатора в парамагнитное состояние, а в качестве

1 параметра определяют указанного фазового температуру превращения.