Способ оценки эффективности смазочных материалов

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами. Достигается возможность расширения диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов.

 

Изобретение относится к способам исследования трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении.

Известен способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях пары трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, а в качестве параметра используют их отношение [а.с. 1054732 СССР, МКИ3 G01N 3/56. Способ определения смазывающей способности масел / БИ Ковальский, Г.М. Сорокин, А.П. Ефремов. №3468408/25-28 приор. 08.07.1982 Опубл. 15.11.83, бюл. №42].

Известна машина для испытания материалов на трение типа 2168 УМТ, осуществляющая испытания фрикционных, антифрикционных и смазочных материалов на трение и износ (сайт http://www.tochpribor-nw.ru/production/frictiontesting, http://lib.madi.ru/fel/fel1/fel16M509.pdf). Схемы испытаний: диск-палец, диск-колодка. Привод машины - электромеханический с плавным регулированием скорости вращения диска. В процессе работы с помощью пневматического устройства прижимают образец к диску и измеряют силу прижима. При испытаниях измеряют момент трения, силу прижима, температуру, частоту вращения, путь трения (суммарное число оборотов диска).

Недостаток данных способов состоит в том, что результаты испытаний не дают возможности оценить степень молекулярной ориентации в смазочном слое и его эффективную толщину. При этом наличие ориентированных слоев и эффективная толщина смазочного слоя также определяют качество смазочных материалов.

Известна машина трения МТУГ-01, предназначенная для проведения испытаний на трение и износ металлических и неметаллических материалов в условиях применения различных смазочных материалов (сайт http://www.nanotech.ru/pages/about/mtu-1.htm).

Испытания основаны на взаимном перемещении прижатых друг к другу с заданным усилием испытываемых образцов в среде смазочных материалов или без них. В процессе испытания регистрируют момент трения с графическим отображением его изменения, а также температуру испытуемых образцов. Схема контакта: торец вращающегося ролика и неподвижный диск. Момент трения регистрируется тензодатчиком, температура - термопарой.

К недостаткам описанного способа относится недостаточная точность определения смазывающей способности испытуемого материала, так как здесь нет возможности идентифицировать толщину и оценить степень молекулярной ориентации в смазочном слое.

Известна универсальная машина трения СМЦ-2 (сайт http://www.gubkin.ru/faculty/mechanical_engineering/chairs_and_departments/Uchebn_nauch_proizv_centr_po_remontu/experiment/experimentl.php), осуществляющая испытания материалов на трение и изнашивание при качении, качении с проскальзыванием и скольжении по схемам «диск-палец», «диск-диск», «кольцо-кольцо», «диск-колодка», «торец-торец», «цилиндр-цилиндр». Диск (цилиндрический образец) устанавливают на валу привода машины, вращение которого производится электродвигателем через ременную передачу. Нагружение образцов производится через контртело, установленное в колодке и взаимодействующее с диском, а каретка перемещения уравновешивается противовесом, что позволяет проводить испытания при малых нагрузках на пару трения.

К недостаткам машины трения СМЦ-2 следует отнести погрешности измерения, вызванные массивным механизмом нагружения и биением поверхности трения, трением в подшипниках, кроме того, нет возможности идентифицировать эффективную толщину и оценить степень молекулярной ориентации в смазочном слое.

Известно устройство, осуществляющее способ определения коэффициента трения материалов по схеме диск-колодка, содержащее колодку с контртелом и диск, установленный на валу привода. Диск (образец) закрепляют на выходном валу привода, который взаимодействует с двумя диаметрально расположенными колодками с контртелами, натруженными через систему рычагов, образующую замкнутый силовой подвижный контур и взаимодействующую с измерительным устройством. При измерении возникающий при вращении диска момент трения передается на измерительное устройство, по показаниям которого осуществляется определение коэффициента трения. Температура в зоне контакта регистрируется термопарой [патент 2461811 Российская Федерация, МПК G01N 19/02 (2006.01). Устройство для определения коэффициента трения материалов / В.А. Борисенко, С.А. Барышников, В.В. Ерофеев, Н.В. Кравченко, У.В. Парамонова.; заявитель и патентообладатель ФГОУВПО "Челябинская государственная агроинженерная академия" - №2011116403/28; заявл. 25.04.2011; опубл. 20.09.2012, бюл. №26]

К недостаткам способа, осуществляемого данным устройством, также и в вышеописанном способе, следует отнести неспособность оценить степень молекулярной ориентации в смазочном слое и его эффективную толщину. При этом наличие ориентированных слоев и эффективная толщина смазочного слоя определяет качество смазочных материалов.

За прототип принят способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях пары трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, при этом величину тока измеряют за период от начала испытания до стабилизации его значения при установившемся режиме трения в зависимости от времени трения, нагрузки, скорости скольжения, механических свойств материалов пары трения и температуры масла. Далее строят их графические зависимости и оценивают смазочную способность масла по параметрам: приспосабливаемости, скорости приспосабливаемости масла к данным условиям трения и коэффициенту совместимости масла, приспосабливаемость масла определяют по периоду времени от начала уменьшения тока до его стабилизации, скорость приспосабливаемости - по углу наклона графических зависимостей к оси ординат, коэффициент совместимости масла КС определяют по формуле

где IЗ - заданная величина тока, пропускаемого через пару трения при неподвижности;

IС - величина постоянного тока при его стабилизации в процессе трения [патент 2186386 Российская Федерация, МПК G01N 33/30, G01N 3/56 Способ определения смазывающей способности масел / Б.И. Ковальский, С.И. Васильев, С.Б. Ковальский, Д.Г. Барков; заявитель и патентообладатель Красноярский государственный технический университет - №2001106404/04; заявл. 06.03.2001; опубл. 27.07.2002, бюл. №21].

К недостаткам прототипа относится то что, при таком способе также нельзя оценить степень молекулярной ориентации в смазочном слое и толщину смазочного слоя. При этом наличие ориентированных слоев и эффективная толщина смазочного слоя также определяет качество смазочных материалов

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов и, как следствие, повышение качества и полноты их оценки, что, в свою очередь, позволяет разрабатывать наиболее эффективные смазочные средства.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения смазывающей способности масел эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, согласно изобретению определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами.

Технический результат, заключающийся в расширение диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов, достигается за счет контроля диэлектрической проницаемости смазочного средства и эффективной толщины смазочного слоя.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Пару трения подключают по схеме «палец-диск». В неподвижном состоянии в присутствии слоя смазочного материала с помощью измерителя емкости (измеритель RLC-параметров GW 78105G) производят измерение емкости и с помощью лазерного измерителя толщины (лазерный измеритель RAS-TM-10) определяют толщину смазочного слоя. Далее придают вращение диску до заданной угловой скорости, добиваясь установившегося режима трения путем стабилизации частоты вращения, и производят новые измерения емкости, а также одновременно с этим - толщины смазочного слоя. Необходимость одновременного измерения толщины слоя обусловлена тем, чтобы рассчитывать удельные величины сдвиговых деформаций по толщине слоя и контролировать режим граничного трения при работе фрикционной пары, что сделает оценку ориентационных эффектов более достоверной. По полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала (так как она пропорциональна электрической емкости) и степени ориентации молекул в слое. При этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца.

Способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, отличающийся тем, что определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности.

Изобретение относится к области испытания материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости поверхностей и покрытий. Сущность: осуществляют склерометрирование наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал с последующим измерением геометрических параметров деформации поверхности покрытия.

Изобретение относится к технике испытания строительных материалов Стенд содержит термостатированную камеру с размещенным в ней узлом создания усилия на испытуемый образец, имеющим обрезиненное колесо, закрепленное в держателе; выводящимися на пульт управления терморегулятором и измерителем глубины образующейся колеи; выполненным с возможностью движения по горизонтальным направляющим штангам посредством привода с электродвигателем испытательным столом.

Изобретение относится к области исследования износостойкости материалов, используемых в стоматологии. Сущность изобретения: замеряют массы, геометрические размеры и шероховатость поверхности образцов эталона и исследуемого материала и помещают их на дно емкости.

Группа изобретений относится к области оптических измерений одновременно нескольких параметров изделий, в частности к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении.

Изобретение относится к области исследования механических свойств металлов, в частности их износостойкости, и касается подготовки образцов типа «вкладышей» для испытаний.

Изобретение относится к области трибометрии для исследования процессов трения, износа и трибоЭДС как при сухом трении, так и со смазкой. Машина трения содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с ведущей головкой с контрэлементом, к которому прижимается торцом образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом образец закреплен в образцедержателе, расположенном на валу в подвижной бабке, и вал, вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся вдоль оси для передачи усилия на образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом момент трения уравновешивается маятником, жестко связанным с образцедержателем с определением момента по шкале.

Изобретение относится к технике испытаний на трение и износ материалов и покрытий в условиях атмосферы и в высоком вакууме. Установка содержит форвакуумный насос, измерительный рычаг со вставкой с контртелом, установленным во фланце оправки карданной крестовины, герметично соединенным с гибким сильфоном с неподвижно установленной вакуумной камерой, привод с эксцентриковым валом, связанным тягой с рычагом карданной крестовины, рычаг с грузом, испытываемый образец, закрепленный в крышке неподвижной вакуумной камеры.

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ при трении и предназначено для определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин при их абразивном изнашивании в почве в реальных условиях.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий при определении их механических свойств и предназначено для контроля технического состояния канатов шахтных подъемных установок.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности.

Изобретение относится к области автоматического измерения физико-химических параметров жидкостей. Устройство содержит блок регистрации и управления, состоящий из вычислителя с программным обеспечением, включающего в себя алгоритм вычисления численных значений степени засоленности ДЭГ, который соединен передающими кабелями с терминалом ввода и отображения информации, дискретного модуля для управления установкой абсорбционной осушки газа и аналогового модуля для преобразования сигнала, полученного от кондуктометрического датчика, соединенных с вычислителем и блоком питания, измерительный модуль, состоящий из преобразователя сигналов и кондуктометрического датчика, соединенный с преобразователем сигналов специальным кабелем.

Изобретение относится к области испытания материалов с помощью нагрева, в частности к технологии определения температуры вспышки смазочных масел без применения поджога паров, и может быть использовано при оценке эксплуатационных характеристик товарных и работающих смазочных масел.

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. При осуществлении способа испытывают пробы смазочного материала постоянной массы в присутствии воздуха, при оптимальных температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, фотометрируют ее, определяют параметры термоокислительной стабильности и проводят оценку процесса окисления.

Изобретение относится к области анализа материалов, преимущественно смазочных масел, в частности для оценки влияния масел на поверхности деталей цилиндропоршневой группы и коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания в зонах высоких температур.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения качества нефтепродуктов, и может быть применено для контроля температурной стойкости и термоокислительной стабильности смазочных материалов.

Изобретение относится к технологии классификации жидких смазочных материалов. При осуществлении способа испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием, постоянного объема, минимум, при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. Предложен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробы смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальных, как минимум трех, температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения смазочного материала и группы эксплуатационных свойств в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств моторных масел в условиях динамического тонкослойного окисления и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в частности в лабораториях при производстве новых видов моторных масел.

Изобретение относится к оценке лакообразующих свойств моторных масел в условиях динамического тонкослойного окисления и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в частности в лабораториях при производстве новых видов моторных масел.

Изобретение относится к способам оценки внешних и внутренних параметров узлов трения тормозных устройств в стендовых условиях, в частности пар трения ленточно-колодочных тормозов буровых лебедок. Предложен способ оценки внешних и внутренних параметров узлов трения при испытании в стендовых условиях, при которой механические системы объектной и модельной структуры, состоящие из подсистем, при их контактно-импульсном электротермомеханическом фрикционном взаимодействии подсистем, находящемся во взаимодействии с конструктивными особенностями, линейным или полиноминальным законами изменения тахограмм металлического фрикционного элемента пары трения, а также со скоростной, силовой, электрической, тепловой и химическими характеристиками узла трения, составляющими его единое поле энергетического взаимодействия при условии, что между внешними и внутренними параметрами «объекта» и «модели» обеспечивают необходимые соотношения. Достигается повышение достоверности результатов определения эксплуатационных параметров пар трения. 12 табл., 57 ил.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое, а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами. Достигается возможность расширения диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов.

Наверх