Способ определения свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность
Изобретение относится к методам определения противопиттинговых свойств смазочнцх масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность. Цель изобретения - повышение информативности путем определения не только толщины масляной пленки, но и противопиттинговых свойств смазочного масла при кинематическом переходе от трения качения к трению качения со скольжением. Роликовые образцы пары трения приводят во вращение, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения -до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов ив начальный момент подачи смазки в зону их контакта. Затем . по разности этих падений электрического напряжения определяют толщину масляной пленки, и оценивают противопиттинговые свойства смазочного масла: При этом толщину масляной пленки определяют при трении качения и трении качения с не более, чем 10%-ным проскальзыванием образцов, изменяя температуру подаваемой в их контакт смазки. А противопиттинговые свойства смазочного масла оценивают по влиянию температуры подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки на изменение коэффициента толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10%-ным проскальзыванием . 5 ил..
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 3/56
ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932172/28
- (22) 05.05.91 (46) 07.06.93, Бюл. М 21 (75) Ю.M,Ãóýåíêî (56) Райко Н.В. Смазка зубчатых передач, Киев: Техника, 1970, с.184-189.
Авторское свидетельство. СССР
Я 1649250, кл. G. 01 В 7/06; G 01 И 3/56, 1989, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ . СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ
МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ HA
КОНТАКТНУЮ ПРОЧНОСТЬ (57),Изобретение относится к методам опре.. деления противопиттинговых свойств смазочйых масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность.
Цель изобретения — повышение информ тивности путам определения не только толщи. ны масляной пленки, но и протиеопиттинговьи свойств. смазочного масла йри кинематиче= ском переходе от трения качения к трению качения со скольжением. Роликовые обравцы пары трения приводят во вращение, нагруИзобретение относится к методам определения: противопиттинговых свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную
:. прочность.
Цель изобретения — повыеение информативности определения противопиттинговых свойств смазочных масел при . испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность путем учета характера динамического изменения толщины масляной пленки при кинематическом пере-.
„„5LJ„„1820299 А1 жают образцы сжимающей силой. пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего ра. -„:;яда. измеряют падение электрического напряжения.до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта. Затем по разности этих падений электрического напряжения определяют толщину масляной пленки, и оценивают противопиттинговые свойства смазочного масла; При этом толщину масляной пленки определяют при трении качения и трении качения с не более, чем 10 -ным проскальзыванием образцов, изменяя температуру подаваемой в их контакт смазки. А противопиттинговые свойства смазочного масла оценивают по влиянию температуры подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки на изменение коэффициента толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10$-ным проскальзыванием. 5 ил. ходе роликовых образцов от трения качения к тренйю качения со скольжением.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения противопиттинговых свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность, заключающемуся в том, что роликовые образцы пары трения приводят во вращение, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение
1820299 электрического напряжения до подачи смазки в зону контакта вращающихся об разцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта, затем по разности этих падений электрического напряжения определяют толщину масляной пленки, и оценивают . противопиттинговые свойства смазочного масла, толщину масляной плен. ки определяют при трении качения и трении качения с не более, чем 10 -ным проскальзыванием образцов, изменяя температуру подаваемой в их контакт смазки, а противопиттинговые свойства смазочного масла оценивают по влиянию температуры подаваемой s контакт вращающихся образцов смазки на изменение коэффициента толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10 проскальзыванием, который вычисляют из выражения .
1Ь =(Ж2 Л01)/ й2» где Кь — коэффициент толщины масляной пленки;.
h0> = Uz — U1 — падение электрического напряжения, пропорциональное толщине масляной пленки при трении качения образцов;
U1 и Uz — падение электрического напряжения, измеренное соответственно до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта при трении качения;
bib = 04 — 0з — падение электрического напряжения, пропорциональное толщине масляной пленки при трении качения с не более, чем 10, проскальзыванием образцов; в
0з и 04 — падение электрического напряжения, измеренное соответственно до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта при трении качения с не более, чем 10 -ным проскальзыванием.
На фиг.1 изображены зависимости изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач, полученные до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов (кривая 1) и в начальный момент подачи смазки (масла "индустриальное 45") в зону их контакта (кривая 2); на фиг.2 изображена зависимость действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач пропорционально толщине масляной пленки; .на фиг.З изображены зависимо ти изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач, полученные до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов (кривая 1) и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта при температуре 303 К(кривая 2),температуре 333 К (кривая 3) и температуре 363
10 К(кривая 4); на фиг,4 изображены зависимости действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач пропорционально толщине масляной пленки при температуре смазки образцов 303 К (кривая 1), температуре 333 К (кривая 2) и температуре
363 К (кривая 3); на фиг.5 изображено влияние температуры подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки на изменение
20 коэффициента толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с
10 проскальзыванием (противопиттинговая характеристика смазочного масла).
Предлагаемый способ: определения противопиттинговых свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность осуществляется следующим образом, ЗО Вначале роликовые образцы пары трения приводят во вращение (не показано), обеспечивают в контакте образцов трение качения, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоян35 ныи ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения до подачи смазки в зону кон- такта вращающихся образцов 01(фиг,1, точка а1 кривой 1) и в начальный момент подачи
40 смазки в зону их контакта 0т (фиг.1, точка by кривой 2). Затем в контакте роликовых образцов обеспечивают трение качения с не более, чем 10 -ным проскальзыванием, нагружают образцы сжимающей силой, рав45 ной сжимающей силе их нагружения при трении качения, пропускает через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда снова измеряют падение электрического напряжения 0з до подачи
50 смазки в зону контакта вращающихся образцов (фиг,1, точка а2 кривой 1) и U4 в начальный момент подачи смазки их контакта (фиг,1, точка Ь2 кривой 2). После этого, по разности падений электрического напряже55 ния 0> и 02 определяют толщину масляной пленки при трении качения образцов BUD =
=02-0> (фиг.2. точка с1 кривой) и по разности падений электрического напряжения 0з и Uq определяют толщину масляной пленки при трении качения с не более, чем 10$
1820299 проскальзыванием образцов ЛО2 = U4-Оз (фиг;2, точка с2 кривой).
В такой же последовательности производят измерение падения электрического напряжения 011 при трении качения (фиг.3, точка а11 кривой 1) и трении качения с не более, чем 10 проскальзыванием образцов Оз1(фиг.3, точка а21 кривой 1) до подачи смазки в зону их контакта, затем в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов гтри трении качекия 0 1 (фиг.3, точка Ь11 кривой 2), Un (фиг.3, точка Ь12 кривой 3), Орз (фиг.3, точка
Ь|з кривой 4) и трении качения с не более,, чем 1(ф проскальзыванием образцов 04> (фиг.3, точка ьг1 кривой 2), О ц (фиг.3, точка
Ьж кривой 3), 04з(фиг.3, точка Ь з кривой 4), изменяя температуру Т,г подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки. После этого, по разности падений электрического напряжения 011 и Оэ>, 011 и Un, Ои и Огз . определяют толщину масляной пленки при трении качения и различных температурах
Т1, Tj и Тз подаваемой в их контакт смазки
Ж>11 - 021-011 (фиг.4, точка сн кривой 1), hU<2 " "Un-Ои (фиг.4, точка с1 кривой 2), Жйз = 02з-011 (фиг.4, точка с1з кривой 3)„а по разности падения электрического напряжения Оз1 и 04т, Оз1 и 042, Оз1 и Олз определяют толщину масляной пленки при трении качения с не более, чем 10$ проскальзыванием образцов и тех же температурах Т1, Т2 и Тз подаваемой в их контакт смазки AUD>=
Upt-Оз1 (фиг.4, точка сг1 кривой 1), hUn= Ue-Оз1 (фиг.4, точка с22 кривой 2); Ж4з- 3
- 04з-Оз1 (фиг.4, тчока сиз кривой 3).
Противопиттинговые свойства сма-зочного масла оценивают по влиянию температуры Т» nîäçâàåìoé в контакт вращающихся образцов смазки на изменение коэффициента толщийы масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10 проскальзыванием, который вычисляют из выражения:
15 (фиг.5, точка е1 кривой), при температуре Т2
20 подаваемой в контакт вращающихся образ25 скальзыванием будет равен Khz = hU22— — Aging)/ ЛОг (фиг.5, точка ег кривой) и при
30 ском переходе роликовых образцов от тре ния качения к трению качения с не более, 40
Kh =(а32- ЬО )/ ЛО
55 где Kh — коэффициент толщины масляной . пленки; . ЛО1 Lb-01 — падение электрического напряженйя, пропорциональное толщине масляной пленки при трении качения образцов . О1 и Оэ — падение электрического напряжения, измеренное соответственно до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта при трении качения;
ЛО2 = Uq — Оз — падение электрического напряжения, пропорциональное толщине масляной пленки при трении качения с не более, чем 10 проскальзыванием образцов;
Оз и Од — падение электрического напряжения, измеренное соответственно до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта при трении качения с не болев, чем )0 проскальзыванием, В результате, при температуре Т1 подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки коэффициент толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10 (проскальзыванием будет равен Kh1 = (M21 AU11}/ 2t цов смазки коэффициент толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10;ь, протемпературе Тз подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки коэффициент . толщины масляной пленки при кинематичечем 10% проскальзыванием будет равен
Кьз= (ЛО2з — Л01з)/ ЬО2з (фиг,5, точка ез кривой).
По данным изменения коэффициента толщины масляной пленки Кь1. Кы и Кьз в зависимости от температуры Т1, Т2 и Тз подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10 проскальзыванием строят противопиттинговую характеРистикУ Kh = фч ) длЯ каждого конкРетно используемого е качестве смазки смазочно го масла (кривая на фиг.5).
Для получения изображенных на фиг.15 кривых использовались роликовые образцы одинакового диаметра 50 мм иэ стали 45 (HB 200-220), которые устанавливались на модернизированной по авт.св. СССР №
1348714 (МКИ: G.01 N 3/56, 1985 г.) машине трения СМЦ-2 (см., напр., Гузенко Ю.М., Райко M.Â., Стадник В.А, Модернизация машины трения СМЦ-2. Технология и органиэация производства. ¹ 1, 1989 г., с.51).
Скорость скольжения образцов изменялась от нуля до 0,628 м/с через каждые 0,157 м/с, а коэффициент относительного проскальзывания образцов изменялся от нуля до 80
1820299 через каждые 20%. Кроме того, на модернизированной машине трения СМЦ-2 обеспечивалась скорость скольжения 0,0785 м/с и относительное проскальзывание роликовых образцов 10 при том же их диаметре 50 мм, Через образцы пропускался постоянный ток величиной 1,5 А. Контактное напряжение образцов соответствовало величине он = 500 МПа. Шероховатость рабочих поверхностей образцов находилась в пределах 8-9 класса шероховатости (Ra = 0,32 мкм). В качестве смазки использовалось масло "индустриальное 45". Обьемная температура смазки в масляной ванне с помощью специального устройства (см., напр., Стадник В.А., Гузенко Ю.М, Устройство для испытания масел в широком диапазоне температур.
Технология и организация производства. М 2, 1989 i„c.58) изменялась в пределах от 303 Кдо
363 К через каждые 30 К.
В результате проведенных автором испытаний, падение электрического напряжения до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов при трении качения было равно 01= 011 = 300 мВ (фиг.1, точка а1 кривой 1 и фиг.3, точка a i > кривой 1), а при трении качения с 10% проскальзыванием образцов до подачи смазки в зону их контакта падение электрического напряжения было равно Оз = Ugt = 5 мВ (фиг,1, точка а кривой 1 и фиг.3, точка а . кривой 1). Такое же падение электрического напряжения 5 мВ было измерено и при неподвижном положении роликовых образцов, а также при относительном проскальзывании образцов от 10% до 80%, которое равно внутреннему падению .электрического напряжения во внешних по отношению к смазочной пленке элементах электричсекой цепи постоянного тока — образцах, проводниках, токосъемниках и т.д. (см., напр., Стадник B,А;, Гузенко
Ю,М. Модернизация машины трения СМЦ2. Технология и организация производства, I+ 1, 1990 г„с,55-56), При температуре T> = 303 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки и трении качения образцов падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки между ними было равно
Vz1= 570 mB (фиг;3, точка Ь 1 кривой 2), а при этой же температуре T> = 303 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки и трении качения с 10 проскальзыванием образцов падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки между ними было равно 041 = 545 мВ (фиг.3, точка bz> кривой 2). При температуре Tz =
-333 К подаваемой в контакт вращающихся
30
35 масляной пленки будет пропорциональна
45
50 качения будет пропорциональна падению
20 образцов смазки и трении качения образцов падение электрического напряжения в начальный момент оодачи смазки между ними было равно Uz = Uzz = 375 мВ (фиг.1, точка
Ь1 кривой 2 и фиг.3, точка Ь 12 кривой 3), а при этой же температуре Tz = 333 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки и трении качения с 10% проскальзыванием образцов падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки между ними было равно 04 = U4z = 380 мВ (фиг.1, точка bz кривой 2 и фиг,3, точка bzz кривой 3). При температуре Тз = 363 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки и трении качения образцов падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки между ними было равно Uza =330 м В (фиг.3, точка be кривой 4), а при этой же температуре Тз = 363 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки и трении качения с 10% проскальзыванием образцов падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки между ними было равно 0 д = 55 мВ (фиг,3, точка bzg кривой 4) В соответствии с этими данными измерения падения электрического напряжения, голщина масляной пленки при температуре
T> = 303 К и трении качения будет пропорциональна падению электрического напряженя bU» = Uz> — 011 = 570 — 300 = 270 мВ (фиг.4, точка с11 кривой 1), а при этой же температуре Т1 = 303 К и трении качения-с
10% проскальзыванием образцов толщина падению электрического напряжения
ЛО21= 041 — 0з1 = 545-5 = 540 мВ (фиг.4, точка
czar кривой 1). Толщина масляной пленки при температуре Tz = 333 К и трении качения будет пропорциональна падению электрического напряжения Ь0и = Uzz — 011 = 375— 300 = 75 м В (фиг.4, точка c
-363 К и трении качения с 10% проскальзыванием образцов толщина масляной пленки будет пропорциональна падению электрического напряжения Л0гз = Паз-Ua1 = 55 — 5=
= 50 мВ (фиг.4, точка czar кривой 3).
1820299
При кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с 10 проскальзыванием и температуре T1 = 303 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки коэффици- 5 енттолщины масляной пленки будет равен
Kh1 = (6 021 6011)/ Л021 =(540 270)/540 = 0,5 (фиг.5, точка е1 кривой), при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с 10 проскальзы- 10 ванием и температуре Т2 = 333 К подаваемой в контакт вращающихся. образцов смазки коэффициеНт толщины масляной пленки будет равен Кьг = (Жlгг- Л0 12)/ Mzz = (375-75)/375 = 0,8 (фиг.5, точка ег кривой), а при 15 кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с 107, проскальзыванием и температуре
Тз = 363 К подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки коэффициент тол- 20 щины масляной пленки будет равен Kha=(Л02з — Ь01з)/ЬОгз = (50 — 30)/50 = 0,4 (фиг.5. точка е3 кривой). Далее, по точкам е1, е2 и е строят противопиттин говую характеристику
Кь = f(T ) для используемого в качестве 25 смазки смазочного масла "индустриальное . 45" (кривая на фиг,5).
В зависимости от используемого в качестве смазки смазочного масла, его вязкостно-температурной характеристики (см., 30 напр., Рещиков В;Ф. Трение и износ тяжелонагруженных передач. М., Машиностроение, 1975, с.203-205. рис.130), вязкости масла и температуры Т подаваемой в кон-. такт вращающихся образцов смазки, проти- 35 вопиттинговые характеристики этих смазочных масел также будут различными, а каждый из найденных экспериментально коэффициентов толщины масляной пленки
Кьч может изменяться от нуля до единицы, 40 т.е. находиться в пределах 0 < Кь < 1. Кроме того следует отметить, что чем больше будет величина коэффициента толщины масляной пленки Кьч на получаемой экспериментально противопиттинговой характеристике 45 смазочного масла, тем хуже п.ротипопиттинговые свойства этого смазочного масла при какой-либо конкретной температуре Т подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки, и наоборот. 50
Так, из полученной на фиг.5 противопиттинговай характеристики видно, что используемое в качестве смазки смазочное масло "индустриальное 45" наихудшими противопиттинговыми свойствами облада- 55 ет при температуре подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки, равной
Tz - 333 К, при которой коэффициент толщины масляной пленки равен величине Кьг0,8 (фиг.5, точка ег кривой) и достигает максимальной своей величины, а несколько лучшими противопиттинговыми свойствами это смазочное масло обладает при температуре подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки„равной Т1 - 303 К и ниже, при которой коэффициент толщины масляной пленки равен величине не более. чем
Kh1 = 05 (фиг5, точка е1 кривой), а также при температуре подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки, равной Тз = 363 K u выше, при которой коэффициент толщины масляной пленки равен величине не более, чем Kha = 0,4 (фиг.5, точка сз кривой).
В связи с этим, можно сделать вывод, что при использовании для смазки зубчатых передач смазочного масла "индустриальное
45" наиболее благоприятным температурным режимом, снижающим прогрессивное усталостное выкрашивание является температура смазочного масла в картере зубчатого редуктора, которая ниже или выше температуры, равной величине Т2 = 333 К.
Такой же вывод о влиянии температуры смазочного масла на образование усталостного выкрашивания можно встретить и в других источниках информации. в которых отмечается, что наиболее прогрессивное усталостное выкрашивание зубчатых передач обеспечивается при средних температурных режимах их смазки, а менее прогрессивное усталостное выкрашивание зубчатых передач достигается при более низких и высоких температурных режимах их смазки относительно указанного выше среднего температурного режима смазки.
Поскольку используемые в качестве смазки зубчатых передач смазочные масла имеют различную вязкостно-темпе ратурную характеристику (см., напр., Рещиков В,Ф.
Трение и износ тяжелонагруженных передач. М., Машиностроение, 1975, с,203-205, рис.130), а также противопиттинговые свойства, то для каждого смазочного масла температурные режимы смазки, вызывающие менее или более прогрессивное усталостное выкрашивание, также находятся в различных диапазонах. В связи с этим, для каждого смазочного масла противопиттинговую характеристику (кривая на фиг.5) необходимо исследовать отдельно и индивидуально, так как в зависимости от используемого в качестве смазки смазочного масла, его вязкостно-температурной характеристики и температуры Т подаваемой в контакт вращающихся образц .в смазки, коэффициент толщины масляной пленки
Кь может изменяться в пределах от нуля до единицы. Следует также отметить. что на получаемой противопиттинговой характе1820299
12 ристике смазочного масла, чем больше будет достигаться величина коэффициента толщины масляной пленки Кьч, тем хуже оказываются противопиттинговые свойства этого смазочного масла
Из представленных на фиг.4 и 5 кривых видно, что наиболее высокий коэффициент толщины масляной пленки КЬ достигается при ус ловиях, когда падение электрическаro напряжения, пропорциональное толщине масляной пленки при трении качения и трении качения с не более, чем 10 проскальзыванием образцов, достигает наибольшей между собой разности. кривых видно, что при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения со скольжением первоначально происходит увеличение толщины масляной пленки до определенной величины, достигает при трении качения с не более, чем 10;(, проскальзыванием. образцов, максимальной своей толщины, затем по мере дальнейшего увеличения скорости скольжения и относительного проскальзывания образцов происходит уменьшение толщины масляной пленки в соответствии с ранее известными закономерностями (см., напр., Рещиков В.Ф, Трение и износ тяжелонагруженных передач; М„Машиностроение, 1975, с.108-111, рис.74-76).
В зависимости от темпера ";ры Tq подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки происходит также изменение и переходного участка толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10 проскальзыванием, который характеризуется коэффициентом толщины масляной пленки Кьг
При эком поведении толщины масляной пленки в условиях работы реальных зубчатых передач и мгновенном переходе их зубьев от трения качения к трению качения с не более, чем 10%-ным проскальзыванием, по мнению автора, происходит увеличение гидродинамического давлЕния масляной пленки на этом участке между рабочими поверхностями зубьев, что при появлении на них усталостных трещин способствует более сильному проникновению смазочного масла в эти трещины и более быстрому развитию усталостного выкрашивания, Кроме того известно, что именно на этом участке происходит увеличение коэффициента трения, зависящего от толщины масляной пленки (см., напр„Рещиков В.Ф.
Трение и износ тяжелонагруженных перерис.72), а также наиболее интенсивное развитие усталостного выкрашивания именно в околополюсной зоне зацепления зубьев и преимущественно на их ножках (см., напр., 5 Кудрявцев B.Н, Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. Л., Машиностроение, 1980, с.2930, рис.2.12). Поскольку коэффициент трения и усталостное выкрашивание в усло10 виях работы зубчатых передач тесно связа- . ны с толщиной масляной пленки, то отсюда следует, что на противопиттинговые свойства смазочных масел весьма сильное влияние оказывает характер динамического изменеКроме того, из представленных на фиг.4 15 ния толщины масляной пленки при кинематическом переходе рабочих поверхностей от трения качения к трению качения с не более, чем 10 -ным проскальзыванием.
Необходимость измерения падения
20 электрического напряжения именно при трении качения и трения качения с не более,. чем 10%-ным проскальзыванием связана с тем, что при трении качения и трении качения с малым относительным проскальзыванием
25 образцов (до 10 ) происходит значительное падение электрического напряжения между металлическими поверхностями вращающих-,; сяобразцов, которое необходимо вычитать из падения электрического напряжения, изме30 ренного в начальный момент подачи смазки в зону их контакта (см., напр., авт.св. СССР по заявке на изобретение M 4697179!24-28 от 24.05.1989 r.).
В результате такой последовательности
35 определения толщины масляной пленки из приведенных на фиг.4 кривых видно, что при средних температурных режимах смазки зубчатых передач происходит наибольший перепад толщины масляной пленки при
40 кинематическом переходе рабочих поверхностей зубьев от трения качения к трению. качения с не более, чем 10ь их проскальзывании, поэтому при средних температурных режимах смазки зубчатых передач достигает-:
45 ся наибольшее гидродинамическое давление смазочного масла между рабочими поверхностями зубьев, наиболее интенсивное проникновение смазочного масла в усталостные трещины и наиболее прогрессивное развитие
50 усталостного выкрашивания зубьев. При таких же температурных режимах смазки зубчатых передач согласно предлагаемому изобретению достигается и максимальная величина коэффициента толщины масляной
55 пленки Кь.т, характеризующего противопиттинговые свойства смазочного масла при . этих температурных режимах смазки зубчатых передач.
При более низких и более высоких темдач. М., Машиностроение, 1975, с,103;104, пературных режимах смазки зубчатых пере1820299
10 f5
20 зочных масел при испытаниях материалов
25- зубчатых передач на контактную прочность
40 разности этих падений электрического на55 пряжения определяют толщину масляной дач происходит менее выраженный перепад толщины масляной пленки при кинематическом переходе рабочих поверхностей зубьев от трения качения к трению качения с не более, чем 10% их проскальзыванием, поэтому при менее или более высоких температурных режимах смазки зубчатых передач относительно среднетемпературного режима их смазки достигается намного меньшее гидродинзмическое давление смазочного масла между рабочими поверхностями зубьев, менее интенсивное проникновение смазочного масла в усталостные трещины и менее прогрессивное развитие усталостно- . го выкрашивания зубьев. При этих же температурных режимах смазки зубчатых передач согласно изобретению достигается и намного меньшая величина коэффициента толщины масляной пленки Кь, характеризующего противопиттинговые свойства смазочного масла при этих температурных режимах смазки зубчатых передач.
Крометого, по мнению автора, меньшее или большее развитие гидродинамического давления между рабочими поверхностями зубьев зубчатых передач связана еще и с тем, что при мгновенном кинематическом переходе зубьев от трения качения к трению качения с не более, чем 10% проскальзыванием происходит появление своеобразного
"гидродинамического клина". который в зависимости от температурного режима смазки зубчатых передач имеет различный свой подъем. Так, при средних температурных режимах смазки зубчатых передач этот
"гидродинамический клин" развивает наибольший свой подъем и вызывает наиболее выраженное проявление усталостного -выкрашивания зубчатых передач, а при менее или более высоких температурных режимах смазки зубчатых передач относительно среднего температурного режима их смазки этот "гидродинамический клин" развивает намного меньший свой подъем и вызывает менее выраженное проявление усталостно- 4 го выкрашивания зубчатых передач.
Таким образом, определение толщины масляной пленки при трении качения и трении качения с не более, чем 10% проскальзыванием образцов, изменяя при этом 5 температуру подаваемой в их контакт смазки, и оценка противопиттинговых свойств смазочного масла по влиянию температуры подаваемой в контакт вращающихся образцов смазки на изменение коэффициента толщины масляной пленки К ц при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10% проскальзыванием, кроме образования в процессе трения усталостного выкрашивания на рабочих поверхностях образцов. а также подсчета количества получившихся ямок на выбранной площади контакта их трущихся поверхностей через определенные промежутки- времени. поэволяет.учитывать еще и характер динамического изменения толщины масляной пленки при кинематическом переходе роликовых образцов от трения качения к трению качения с не более, чем 10% их проскальзыванием, что в свою очередь дает возможность глубже раскрыть природу многих и роисходящих при работе зубчатых передач явлений. например. устзлостного выкрашивания, позволяет повысить информативность предлагаемого способа в определении противопиттинговых свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность и составляет технико-экономический эффект данного изобретения. . Кроме того, предлагаемый способ определения противопиттинговых свойств смазанимает по своей продолжительности намного меньше времени по сравнению со временем образования самого устэлостного выкрашивания на рабочих поверхностях используемых для испытания образцов, что в свою очередь позволяет также получить ускоренную экспресс-информацию о противопиттинговых свойствах любого используемого в качестве смазки зубчатых передач смазочного масла без образования на рабочих поверхностях образцов какого-либо усталостного их выкрашивания и также в определений мере составляет технико-экономический эффект данного изобретения.
Формула изобретения
Способ определения свойств смазочных масел при испытаниях материалов зубчатых передач на контактную прочность, заключающийся втом,,что роликовые образцы пары трения приводят во вращение. нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения до подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в начальный момент подачи смазки в зону их контакта и по пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только толщины масляной пленки, но и противопиттинговых свойств смазочного масла при кинемэтическом пе1820299
У, и8
300 (00
0,4 0,2 0,9 о,и ОГ1cpr м(с
Фу8. Л реходе от трения качения к трению качения со скольжением, вращение образцов осуществляют в режиме трения качения и трения качения с не более чем 10 (,-ным проскальзыванием образцов, осуществляют измене- 5 ние температуры смазки, подаваемой в контакт образцов, а противопиттинговые . свойства смазочного масла оценивают по влиянию температуры смазки на изменение коэффициента Kg толщины масляной плен- 10 ки, который определяют из соотношения
Kh = (Ж4- Ь01)/ F2. где 01и 02 — падение электрического напряжения соответственно до подачи смазки в зону контакта и в начальный момент подачи смазки в зону контакта при трении качения, Ж1 = 02-01, 0з и 04 — падение электрического.напряжения соответственно до подачи смазки в зону контакта и в начальный момент подачи смазки в зону контакта при трении качения с не более чем 107-ным проскальзыванием; ©2 = 04-03.
1820299. ФОО
1820299
273 ГУЗ 3(3 333 353 7, К РО8. 5
Составитель Ю. Гузенко
Техред М.Моргентал Корректор А. Обручар
Редактор.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2027 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., 4/5
