Способ приработки трибосистемы

 

Изобретение относится к способам триботехнических исследований, преимущественно к исследованиям режимов приработки. Целью изобретения является сокращение времени и оптимизация режима приработки. Сущность изобретения состоит в том, что в начале каждой ступени нагружения трение осуществляют в режиме смешанного трения, одинаковом для всех степеней, и при этом обеспечивают уменьшение приростов силы трения от ступени к ступени. Получаемый при этом уэжим приработки (изменение нормальной нагрузки м скорости скольжения) является функцией триботехническмх свойств элементов трибосистемы. Результаты, получаемые при проведении приработки по данному способу , могут быть использованы при разработке режимов обкаточных испытаний механизмов. 6 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLl ËАЛ ИСТИН Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК з,)з Q 01 N 3/56

ГОСУДАРСТВ . НЫЙ KOVNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРБП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856742/28 (22) 01.08.90 (46) 30.08.92. Бюл. ¹ 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) А. В, Волченков и Н. А. Буше (56) Хрущов M. М„Исследование приработки подшипниковых сплавов и цапф. M., Издво АН СССР, 1946.

Савченко Н. 3. Теоретические и экспериментальные основы процесса приработки сопряжений деталей машин двн".àòeïåé внутреннего сгорания: Автореф. докт. дис.—

Киев, 1971, Кагэасик И. И. Прирабатываемость материалов для подшипников скольжения, — M.:

Наука, 1978, с, 82-85. (54) СПОСОБ ПРИРАБОТКИ ТРИБОСИСТЕМЫ

Изобретение относится к способам триботехнических испытаний материалов, преимущественно к исследованиям режимов приработки и может быть использовано также при разработке режимов приработки механизмов, Известен способ приработки материалов при ступенчато растущей внешней нагрузке, не зависящей от протекания приработки, в котором одному из элементов пары сообщают вращательное движение, а прикладываемую к паре чагрузку ступенчато увеличивают с постоянным размером ступеней.

Известен также способ приработки материалов при бесступенчатом росте нормальной нагрузки и скорости скольжения, при котором к паре трения прикладывают

„.,5U „„1758505 Al (57) Изобретение относится к способам триботехнических исследований, преимущественно к исследованиям режимов приработки. Целью изобретения является сокращение времени и оптимизация режима приработки, Сущность изобретения состоит в том, что в начале каждой ступени нагружения трение осуществляют в режиме смешанногс трения, одинаковом для всех степеней, и npl- этом обеспечиваютуменьшение приростов силы грения от ступени к ступени. Получаемый при этом режим приработки (изменение нормальной нагрузки и скорости скольжения) является функцией триботехнических свойств элел-;ентов триЪ босистемы. Результаты, получаемые при проведении приработки по данному способу, могут быть использованы npv. разработке режимоь обкаточных испытаний механизмов. 6 ил. внешнюю нагрузку, нормальная-нагрузка и скорость скольжения возрастают ра вномерно, причем скорость их повышения устанавливают из условия одновременного достижения максимальных значений.

Из известных способов приработки наиболее близким по технической сущности является способ приработки трущейся пэры в предельном режиме.

В этом способе трибосистему нагруж- .ют с контролем параметров трсния так, ° образом, чтобы поддерживать нагрузку на уровне, близком к достигнутой грузоподьемности, т.е. HB максимально возможном из условия заедания уровне, при этом в каждый данный момент времени проработки при увеличении нагрузки паступает заедание, а при снижении — уменьшается интен1758505

RP+ R3

35 мых нормальной нагрузки и скорости 40 скольжения — собственно режим приработПредлагаемый способ позволяет сокра- 45

«тить время приработки, позволяет исклю-50 сивность приработочных процессов, и, следовательно, повышается продолжительность приработки.

Недостатком этого способа является то, что грань заедания материалов является весьма неустойчивой границей работоспособности сопряжения трения, которая обуславливается целым рядом как взаимозависимых, так и независимых факторов, Явления трибоактивации, которые сопровождаются спонтанным возрастанием силы трения, фрикционного разогрева поверхностей и т.п. после завершения догружения предопределяют при этом способе высокую вероятность перехода процесса приработки за грань заедания, особенно при достаточно высоких значениях параметров нагрузочного воздействия, когда материалы пары трения работают с малым запасом до своей предельной нагрузочной способности. Положение при этом усугубляется тем, что приработочные процессы на каждой ступени нагружения не доводятся до своего завершения, Цель изобретения — сокращение времени и оптимизация режима приработки, Указанная цель достигается тем, что согласно способу трибосистему смазывают, осуществляют трение, нагружают ступенчатой внешней нагрузкой с контролем текущих параметров трения до достижения предельной нагрузочной способности таким образом, что в начале каждой ступени приработки в сопряжении устанавливают одинаковый (эквивалентный) режим сме. шанной смазки и при этом обеспечивают убывание приростов начальной силы трения по мере роста внешнего воздействия. Получаемое при этом изменение прикладываеки — является функцией триботехнических свойств системы трения. чить повреждения поверхностей трения при приработке, т,е. снизить приработочный износ, достичь максимальной предельной несущей способности материалов пары трения при минимальном коэффициенте трения.

В известных способах приработка материалов трибосистемы из-за нарушений режима смешанной смазки сопровождается повреждениями поверхностей трения, значительным фрикционным разогревом, повышенным износом трущихся поверхностей. Вследствие этого становится невозможным достижение максимального

30 значения предельной нагрузочной способности материалами трибосистемы.

Сущность предлагаемого способа поясняется следующим;

Приработку в режиме смешанного трения графически интерпретируют с помощью семейства диаграмм Герси Штрибека, каждая из которых представляет общую характеристику смазанных движущихся поверхностей в зависимости о« вязкости смазки, скорости и нормальной нагрузки или давления, Области режимов трения можно представить, перестроив кривую Герси-Штрибека, используя в качестве функции отношение толщины масляной пленки Н к сумма ной шероховатости поверхностей вала R z n подшипника R z — коэффициент и режима трения

Зависимости коэффициента трения f u коэффициента режима трения оь от параметра Зоммерфельда $о схематически показаны на фиг, 1. При помощи представленных диаграмм можно выявить два перехода: переход от жидкостей смазки к смешанной, происходящей при gI 1 в начало непрерывного контакта микронероьностей, наблюдаемое при go+0. Значение gI определяется параметрами внешнего воздействия и свойствами материаrIîâ.

Внешние воздействия обеспечивают эффективную прлработку в том случае, если работа сопряжения будет проходить в режиме устойчивого смешан ного режима трения, На фиг. 1 область эффективной приработки показана как область в окрестностях критических значений параметров Зоммерфельда, ограни генная с одной стороны прямой, характеризующей достижение в начале каждой ступени догружения режима смешанной смазки без перехода к граничному трению. С другой — режим ограничен областью перехода к жидкостному -:ðåíèþ, Таким образом, реализуется такое изменение внешних параметров, при котором сопряжению на протяжении всей приработки обеспечиваются эквивалентные условия контактирования поверхностей при постоянной относительной доле разрушения разделяющего слоя смазки, Область эффективной приработки разделяет диаграмму,фиг, 1) на области опасной (в окрестностях границы заедания) и неэффективной (â окрестностях границы перехода к жидкостной смазке) прлработки и

1758505 показывает взаимосвяэ : изменei:ия параметров внешних воздействий vði., переходе из одной области в другук ..

На фиг, приee-де!!а схемe B:. .".ординатах Герси, п.ясняющя;, предл.;. Земый способ; на ф . . 2 — схема проведения пр>лрасотки:! Изменения KoH7poë>ëp èìûõ параметров; на фиг. 3 — гисто. рамма времени достижения предельной «агрузочно!.= способности (нагрузка эаедания) P„-„ê !!екоторых исследова;!ных материалов iio ра::личным способам приработки; на фиг. 4— гистограмма дости>ну!ых нагрузок заеда.-!ля Рмакс некоторi> >i;;:c iедоc- н>-.ых а;ериалоR пс различHыk» cпосоl ам приработки; на фиг. 5 — ход кривых, накопления износа и ри и ри работке спла ва ."; К:: по различным способам; на фиг. 5 — характер

:.".зменения нормальной нагрузки г ри приработке по различным способам.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пару трен>ля смазывают и осуществляют трение, Выбирают контролирующий параметр режима трения, ступенчато нагружают трибосистему внешним воздействием таким образом, что в начале каждой стугени сопряжение оказывае ся а одина-!.овь!х (эквивалентных) условиях с :,эзки. Be:iичина зна ения ко!Ятоолирующего параметра выбирается такой, чтобы приросты на ьзльной с:злы тр ния(в момен г завершения догружения на каждой степени) убывали по мере роста пр|кладываемого внешнего воздействия, Получаемые таким образом изменения нормальной нагрузки и скорости скольжения — собственно режим приработки — я вляется функцией триботехнического свойства приоабатывающихся материалов.

Пример 1, Проводили приработку различных трибосистем = ла îðàòîðíû,õ условиях на триботехническом испыта!Сльном комплексе по схеме колодка-роли:a.

Нагрузка возрастала ступенчато от 0 до заедания, Скорость вращения возрастала также ступенчато, от 0,4 м/с до 1.5 м/с.

Приработка проводилась при обильной смазке маслом М143р темг ературой 59 С.

Контролировались следующие текущие параметры трения: нагрузка, скорость скольжения, сила трения, температура в зоне трения, износ, электрическая проводимость стыка, производился непрерывный счет коэффициента трения.

Контртелом во всех случаях служил ролик из высокопрочного чугуна ВПЧХНМД (Н8=-34,5 МПа).

Критерием оценки режима трения в начале каждой ступени служила электричеr с

1i0

> >," ! с

Д0

З

55 ская проводимость стыка, которая под:тзрживалась постоянной на уровне >1. 5 10

>1 0 :,", При этом приросты начальной

:..;:,.;.ы трения Ь F убыл-":лн.

0", ускоренной (!>Иг.,:) оп;м !!з,:>!>л!;: >еРОХСВатОСтИ ПОВЕРХНОСтЕИ B пРО .Е,С:-.. Г;Р> расотки по этому сГ:эссо>> . !!лзт ». Зуе более б !строе возрас>а:."., . г:,, адп к.>". !акта, ССОТВЕТСТВ>- : —:!!O ПОЯВЛЯс,) :.. .. ., .>! >, :ность бплее быс !",о >! o уг>ели>!ен,,>;> я !з>, паояf: -пclB припабоiK!ë (>>>и 4,-.!i Г>п > » то !!,>м об>к!> ме смазки меж v при;>а>>э

B !oB>+3: с>Гя !,оверх! > Г-г.ч :> П - > /

Hi: >»ЯЕO OB. .TO с!., T> li, ie МРС, пленки::. ::врастает, т.::.;;cэфф !!,>« ; i >:!:;-:,B;pe«èÿ или электрик"= ая npoeoä!»; ;: ь ко:-ггакта постоянны, !«ее: место сдвиг параметра Зом .::арфельда, т,е. рэс!!! .;. - -,ие области безопасной! работы ре>киме cìeшанного трения, co>!ряжение и.:ест п:.:: этом самый низкий стабильный коэффициент трения. В силу реализации г ои приработке по предлагаемому способу наиболее. выгодных механизмов приспособляемости, величина накопленного износа при этом минимальная (фиг. 51. В результа !е приработки сплава БК- .> !о пре:. агаемо! у способу дос игнута нагрузка 3:> ианиЯ 24 !>>г!:;а flpM скооости скольженv! .,5 м/с За 50 с !!нут при линейном износа 240 мкм. Полученный хаоактер изманени=. Hop:...,Bëüíoé нагрузки при приработке. по предлагаемому с особу представле«на ф! г, 6, Пример 2, Провод> лп приработку антифоикционных материалов в тех же условиях, что и в примере 1.

Критерием оценки режима трения в начале каждой ступени служила электрическая проводимость стыка А, которая воэрас,ала по мере приработки от 3 до 5 10 (Ом-.i) .

При этом приросты начальной силы трения

F поддерх(ивались постояннь!ми.

Нагрузка заеданиЯ вЂ” 21,0 М! !а, при скорости скольжения 1,5 м/с достигнута за 125 мин при накопленном линейном износе 190 мкм, что свидетельствуе о низкой эфч>ективности приработочных процессов, выс:.>кой повреждаемости поверхно:. гей, больших энергозатратах на прира >откi>, Пример "=. Проводили ппиработку антифрикцианных материалов в тех же ловиях, что и в примере 1. !!. ри;ерие!- сценки режима трения в начале каждой с-у!->е и служила электрическая проводимо!..ть ст;-гка

А, которая псдд рживалась по мере приработки "6 16 (Ом м), при этом приросты начальной силы трения Л Г возрастали

Приработка пэ этом;. Cooco5i/ сопровождается повышенной теплонапряженно1758505 стью, усиленным износом, низким общим результатом приработки: нагрузка заедания — 18,0 МПа достигнута за 70 мин. При накопленном линейном износе 175 мкм.

Полученный при этом характер изменения нормальной нагрузки показан на фиг. 6.

Аналогичные результаты получены для всех исследованных материалов: А020-1;

БрС вЂ” 30; СЧХН; БрОСΠ— 10; АΠ— 9 — 1 и т,д, Формула изобретения

Способ приработки трибосистемы, заключающийся в том, что трибосистему смазывают, осуществляют трение и нагружают ступенчатой внешней нагрузкой до достижения предельной нагрузочной способности рибосистемы, о т л и ч а ю щ v и с я тем, чт, с целью сокращения времени и оптими5 зации режима приработки путем исключения повреждения поверхностей трения и достижения максимальной нагрузочной способности, в начале каждой ступени нагружения трение осуществляют в режиме

10 смешанного трения, одинаковом для всех ступеней, и при этом обеспечивают уменьшение приростов силы трения от ступени к ступе HM.

1758505