Способ определения времени работоспособности пары трения
Изобретение относится к машиностроению , а именно к прогнозированию долговечности работоспособности деталей машин. Цель изобретения - обеспечение прогнозирования интервала времени возможного наступления критического износа пары трения. Способ определения времени работоспособности пары трения включает пропуср кание тока через сопряженные контактг ные поверхности пары трения. Через равный интервал времени замеряют сопи ротивление области контакта пары тре|- ния до наступления критического износа . Строят график аппроксимированной зависимости сопротивления от времени , определяют время возможного наступления критического износа пары трения. По результатам рассчитывают интервал времени возможного . наступления критического Износа. Спо - соб позволяет осуществить прогноз интервала времени возможного наступления критического износа пары трения . Ц ил. S (Л с
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСйУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР 1 (21) 4663159/27 (22) 12. 01.89 (46) 15.12.91. Бюл. 46, (71) Московский станкоинструментальный институт (72) В. А. Ильиных, М. Г. Косов и А.В. Тарасов (53) 658.562.012.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1472787, кл. G 01 М 13/04, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПАРЫ ТРЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к прогнозированию долговечности работоспособности деталей машин. Цель изобретения - обеспечение прогнозирования интервала времени возможного наступления криИзобретение относится к машиностроению, а именно к прогнозированию долговечности работоспособности деталей машин. Цель изобретения - повышение точности определения интервала времени наступления критического износа пары трения. На фиг.1 изображена пара трения, реализующая способ; на фиr.2 - граФическая зависимость изменения величины интенсивности изнашивания пары трения в зависимости от сопротивления контактирующих поверхностей пары трения; на Фиг.3 - аппроксимированная зависимость сопротивления от времени; на Фиг.4 — устройство машины, на которой реализуется способ. „„SU„„1698667 А 1 2 тического износа пары трения. Способ определения времени работоспо1 собности пары трения включает пропусГ 1 кание тока через сопряженные контакт ные поверхности пары трения. Через равный интервал времени замеряют соп," ротивление области контакта пары тре1. ния до наступления критического из" носа. Строят график аппроксимированной зависимости сопротивления от вре мени, определяют время возможного наступления критического износа пары трения. По результатам рассчитывают интервал времени возможного наступления критического износа. Сйо соб позволяет осуществить прогноз интервала времени возможного наступ- @ ления критического износа пары тре" ния. 4 ил. Способ определения времени работо", способности пары трения состоит в следующем. Берут пару трения - вал 1 со сферической головкой 2 и пластину 3 (Фиг.1) и устанавливают с обеспечением точечного контакта между ними. С целью имитации износа пары трения к валу 1 прикладывают пульсационную нагрузку Р, равную максимальной рабочей нагрузке, при этом через обе детали пропускают электрический ток через прибор замерения сопротивления пятна контакта пары трения. После переработки проводят замеры сопротивления пятна контакта пары трения R(t) через равное количество интервалов времени tp/и, где р— 667 41. g = arctg —, Г "I4-е R +1 35 40 з 1698 среднее статистическое время равномерного износа пары трения; n - количество интервалов. Замеры выполняют до наступления критического износа. Первый замер выполняют после вре мени приработки пары трения (зона I фиг.3). С этой целью создают разность потенциалов, используя прибор Щ-300, и определяют сопротивление. пятна контакта пары трения R.; где x — за1 10 мер (i = 1,...,m). Выбор равного количества интер:валов обусловлен тем, что s процессе эксплуатации изменяется рельеф контактируемых поверхностей, фактическая площадь пятна контакта, а следо вательно, и сопротивление стыка пары трения. Для каждого i-го измерения ! фиксируется сопротивление стыка пары трения R . Далее строят аппроксими1 У рованную зависимость R от t и рас,считывают интервал времени наступI ления критического износа по зави симости 0,5 t
Ш критического износа носит нелинейный характер (фиг.3). В дальней шем определяют величины и знаки уг, ла g для эоны равномерного износа по Формуле в ида ! ! где В., - сопротивление области конМ такта пары трения в момент времени аппроксимированной зависимости R+ от t, i = 1,...m; величину и знак угла Ь(1, для зоны III критического износа определяют по формуле вида (. + ССк = > R 1142 t„+2 4где RÄ 1 â сопротивление стыка пары 114 1 трения для момента времени tn+l, если К не соответствуетМ1Р по знаку и величине, то координату точки, перехода линейной зависимости в йели50 нейную определяют как точку пересечения прямых, проведенных через координаты R;(t;), R;„(t;+,), и соответствен"o" Rrl l(t„t ) Rni2("pH>Ско ордината тОчки их пересечения) соответ55 ствует времени наступления критического износа пары трения и характеризу-ет ее работоспособность. Работоспособность пары трения рассмотрим на примере взаимодействия профильного соединения вала со ступицей, имеющих в поперечном сечении РК-профиль. С целью имитации. рабочей нагрузки воспользуемся машиной для исследова1 ния профильных соединений на износ. Устройство машины основано на резонансном принципе возбуждения колебаний. Две нагружающие массы 1 и 2 (Фиг.4) с жестко закрепленными в них ступицами, соединенные между собой РК-профильным валом 3, представляют собой свободную колебательную систему, установленную на спиральных пружинах 4, допускающих колеба-. .ния в горизонтальной плоскости. Колебания полностью поглощаются пружинами. Это исключает необходимость изготовления специального фундамента. Циклические колебания возбуждаются инерционным вибратором 5, который вмонтирован в одну из нагружающих масс. Вибратор состоит из двух неуравновешенных грузов, эксцентрично закрепленных на валу. Эксцентриситет неуравновешенной массы вибратора мож-, но регулировать. Вибратор приводится во вращение электродвигателем 6 постоянного тока. Вал вибратора связан с валом электродвигателя посредством гибкого вала, допускающего относительные поперечные перемещения указанных валов, возникающие во время работы машины. Число оборотов двигателя регулируется с помощью реостата. Для создания величины предварительного натяга в соединении ступица - вал — ступица с гарантированным зазором на вал через сильфон 7 с помощью приспособления 8 передается крутящий момент М<. Величину его можно регулировать посредством замены сменных грузов 9, закрепляемых на рычаге 10. В целях осуществления асимметричного цикла нагружения в колебательную систему включен специальный упругий элемент, состоящий из тяги 11, которая жестко закреглена в одной из нагружающих масс и проходит через отверстие в другой массе 2. На свободном конце тяги размещается пружина 12 соответствующей жесткости, предварительный натяг которой с помощью гайки 13 позволяет осуществить цикл нагружения с практически любой степенью асимметрии. Величина нагружения в испытуемом PK-профильном соединении устанавли=вается изменением эксцентриситета не уравновешенной массы вибратора, регулированием скорости ее вращения, заменой сменных грузов или одновременным изменением трех этих величин. Величина нагрузки (крутящего момента и радиальной силы) была принята равной 1 00 Н.м и 40 Н, что соответствует максимальной рабочей нагрузке, возникающей в коробке скоростей горизонтально-фрезерного станка. При этом упругие перемещения вала относительно ступицы составляли 450 мкм, что соответствует реальным условиям работы соединения. Измерения микроперемещений проводили с помощью соточного индикатора. С целью определения работоспособности соединения (пары трения) были выполнены следующие действия. На машину устанавливали испытуе- . мую пару трения (в данном, случае РК=профильное соединение типа валвтулка). Прикладывали максимальную рабочую нагрузку. Запускали машину. Пасле приработки, которая по экспериментальным данным для.данной пары трения. составляет 40 ч, Фиксировали Сопротивление стыка R с помощью при.бора 8-7 -. 27. Для этого испытательную машину останавливали, однако соединение было под действием рабочей нагрузки, т.е. не нарушался контакт сопрягаемых деталей пары трения, Смазка отсутствовала, рабочие поверх" ности перед испытанием были обезжирены (технический спирт). Далее машину запускали и измерения проводили через интервал времени, равный t /n = 10 ч в течение 780 ч работы пары трения, т.е. сопротивление стыков измеряли каждые десять часов m количество раз (m=78}. При каждом измерении машину останавливали, затем опять включали. Частота нагружения пары трения составляла 2500 кол/мин. Таким образом соединение нарабатывало необходимое количество циклов нагружения, равное 12 107. Интервал времени, равный 760 ч работы, соответствовал времени t Г среднее статистическое время равно98667 б мерного износа данной пары трения. После 760 ч работы наблюдалось рез- кое изменение сопротивления стока соединения. По результатам измерения: 5 г сопротивления R (см. таблицу) строили график аппроксимированной зависимости R+ от t (см.фиг.-2), а затемопределяли величину и знак углаМрдб, для зоны равномерно износа Ф (= arctg(R ° — R ) / ) э абаи, + а такжа величину и знак угла 0(k< для эона III критического износа Ф (—. arctg(- — ) R g+q Rn+2 kp tn 20 далее определяли координату точ ки пересечения прямых, проведенных через координату PR;+, (;, (1+ ) 3 соответственно. Время t,к = 74Ж ч 25 (см. таблицу) соответствует времени наступления критического износа. Таким образом, сйособ позволяет повысить точность определения интервала времени наступления критическо" 30 ro износа пары трения. формула изоб Ретенця ! Способ определения времени работо 35 способности пары трения, включающий пропускание тока через сопряженные контактные поверхности пары трения, замерение сопротивления области К0Н такта пары трения и регистрацию арЕ40 мени критического износа, о т л и. " чающий с я тем, что, с целью повышения точности определения инар -l вала времени наступления критическо го износа пары трения, сопротивление 45. замеряют через равный интервал време ни t>/n, где t> - среднее статисти1 ческое время равномерного износа па-. ры трения; и - количество интервалов до наступления критического износа, 50 строят. график аппроксимированной за висимости сопротивления от времени и определяют время наступления критического износа ск пары трения, после чего рассчитывают интервал времени наступления критического износа по зависимости „ + 0,5с /n. 1698667 -Г Т m Е,Ом g, град 1 „, град t<, ч уам ср +0,С5 0,11 74 740 О, >1 75 750 О, 01 76 760 О, 07 77 770 0,09 78 780 0,10 745 5 -0,34 -0,11 -О, 05 7 2 7 2 Ig У 7 Численные значения контролируемых параметров 0,04 0,03 0,01 0,01 1698667 Составитель В. Ситушкин Редактор А. Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор ". Патай Заказ 4386 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,101, г °
