Способ ускоренных испытаний пар трения скольжения в смазочной среде

(51 )4 3/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ стия ИЙ ПАРСРЕДЕбласти ОРЕННЫХ ИСПЫТАН ИЯ В СМАЗОЧНОЙ е относится к о отехнических ис етения - повыше ценки износосто имального подбор(54) СПОСОБ УСТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕ(57) Изобретен ускоренных триний, Цель изобдостоверностити за счет опт н знаОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Карасик И.И. Прирабатываемостьматериалов для подшипников скольжения, М,: Наука, 1978. чении давления и температуры смазочной среды. Способ реализуется следующим образом, Прирабатывают пары трения при переменной нагрузке, определяют значения давления и температуры смазочной среды, соответствующие минимальному коэффициенту трения, проводят испытания при нормальном и форсированном режимах и по результа" там прогнозируют ресурс пары трения. Изнашивают пару трения, состоящую из колодки и ролика. Определяют давление Р = 10 МПа и температуру Т 1,00 С, соответствующие минимальному коэффициенту трения. Проводят испытания при чередовании нормального и Форсированного режимов, определяют износ колодки и ролика, по которым оценивают ресурс пары трения, 1401348Изобретение относится к областиускоренных триботехнических испытаний.Цель изобретения - повышение дос 5товерности оценки износостойкостипары трения за счет оптимального подбора значений давления и температурысмазочной среды.На фиг,1 приведены совмещенные повремени испытаний 1 диаграммы давления Р и силы трения У; на фиг. 2 -зависимости коэффициента трения Гот давления Р; на фиг, 3 - зависи-мость силы трения Р от температуры 15смазочной среды Т,.Способ реализуется следующим образом.Испытывают контрольные эталонные,контрольные опытные, эталонные и 20опытные пары трения при переменнойнагрузке, постоянных коэффициенте перекрытия и скорости скольжения. Вовремя испытаний контролируют износ,температуру смазочной среды, силу 25трения, давление, скорости роста силы трения и давления,В начале испытаний пары тренияпритирают. Затем прирабатывают контрольные эталонные и контрольные опытные пары трения при постоянной скорости роста давления и определяютдля каждой из них давление Рц заедания, Определяют значения критическойскорости 1" роста сил трения, сооткрветствующих значениям давленияР (0,9 Р . Прирабатывают эталонныеи опытные пары трения при постояннойскорости роста давления до значениядавления Р 4 Р , продолжают приработку эталонных и опытных пар трения спериодическим режимом нагружения,состоящим из этапа с постоянным дав,лением в течение времени В 1 и, иэтапа с постоянной скоростью ростадавления на величину дР в течениевремени й 1 н О продолжительностиэтапов судят по изменению контроли".:.,руемых параметров - этап с постояннойскоростью роста давления начинаютпри падении значения силы трения на20% и заканчивают при достижении критической скорости Г к роста силытрения, этап с постоянным давлениемначинают после достижения критической скорости Рроста силы тренияи заканчивают при падении силы тренияна 207, Определяют скорости роста несущей способности пары трения после каждого периода нагружения поформуле 7 ь = дР/(в 1 ; + а 1 и;). Прекращают приработку при уменьшении значения скорости роста несущей способности после очередного периода режима нагружения по сравнению с первымпериодом не менее чем в 10 раз.Определяют давление Рзаедания припериодическом режиме нагружения. Дляприработанных пар трения определяютзависимость коэффициента трения отдавления и по ней находят значениядавления, соответствующие минимальному коэффициенту трения, превышениекоторых вызывает увеличение коэффициента трения, Определяют оптимальныезначения давления и температуры смазочной среды, для чего производят испытания приработанных пар трения приступенчатом режиме нагружения, состоящем из этапов изменения давленияи этапов постоянного нагружения, Накаждом этапе постоянного нагруженияопределяют зависимость коэффициентатрения от температуры смазочной среды. По полученным зависимостям определяют значения давления Ро и температуры Т смазочной среды, соответ-.ствующие минимальному значению коэффициента трения., при превышении каждого из которых коэффициент трениямонотонно возрастает, Испытания продолжают, если соблюдаются условияРзРК.д, Р,зР К,; Т ,Т, гдеРэ и Р, соответственно среднее имаксимальное давления в эксплуатации; Т- максимальная температура смазочной среды в эксплуатации;К 1 - коэффициент динамичности, Дляпоследующих этапов испытаний выбирают параметры форсированного и нормального режимов испытаний с давлением соответственно Ро и Рз и температурой смазочной среды Ти Т,Проводят испытания поочередно в нормальном и форсированном режимах,после каждого режима измеряют износ изаканчивают испытания в нормальномрежиме. По полученным данным определяют зависимости износа испытанныхпар трения от наработки. На основании сравнения результатов испытанийэталонной и опытной пар трения, атакже характеристик изнашивания эталонной пары трения в эксплуатации,оценивают эксплуатационные триботехнические характеристики опытной пары трения.П р и м е р, Изготовили роликидля контрольных опытных и опытныхпар трения из шеек коленчатого валадвигателя ЗИЛ, восстановленныхэлектродуговой наплавкой сталиЗОХГСА и подвергнутых азотированию,Ролики для контрольных эталонных иэталонных пар трения вырезали из шеексерийного коленчатого вала ЗИЛ,Колодки для всех пар трения вырезали из серийных вкладышей подшипниковколенчатого вала.Испытания проводили при скоростискольжения 1,02 м/с, Смазочной средой было масло АС, Для испытанийиспользовали машину трения СМТ,Посамопишущим приборам машины непрерывно контролировали температуру смазочной среды, силу трения, давление,а также скорости роста силы тренияи давления,Контрольную опытную пару тренияустановили в машину и притерли до получения контурной площади касания, 25составляющей 907. от номинальной, Приработали эту пару трения при скорости роста давления 0,3 МПа/с, доведяее до заедания. В результате этогопо диаграммам приборов определяличисленное значение давления Рмн заедания неприработанной пары трения,которое составило 8,5 МПа, По темже диаграммам определяли значениекритической скорости Рроста силтрения Р= Р/С, где 4 Р исоответственно приращение силы трения и промежуток времени, соответствующие изменению давления от 0,8 до0,9 Рмц. Значения этих величин составили: дР 11 Н; дС 3 с; дР 11/3З,б Н/с.Установили в машину опытную парутрения и притерли до получения контурной площади касания, составляющей 4590 Х от номинальной. Произвели ее приработку при скорости роста давления0,3 МПа/с до значения давленияР 8 МПа ( ( Р ), (промежуток временифиг,1), Этап с постояннои 50скоростью роста давления начиналипри падении силы трения на 207. и заканчивали при достижении критическойскорости роста силы трения РЗ,б Н/с. После этого прекращали увеличение давления и продолжали испытания при его достигнутом знач. нии дотех пор, пока сила трения не уменьшится на 20/. После каждого периода нагружения определяли значения скорости роста несущей способности парытрения, В первый период нагруженияее значения составило 7 , = 4 Р,//(ДС н 1 + 4 С) 0,1 МПа/с (фиг,1), Впятый период нагружения скорость роста несущей способности составилаЧ= 4 Р/(зС+ дС) 0,004 МПа/с(фиг.1). Так как 7меньше 7 , в25 раз, приработку прекратили и сняли нагрузку (момент временифиг.1), По диаграмме самопишущегоприбора определили давление заеданияпри периодическом режиме нагруженияРм 1 б,8 МИа (фиг.1),Продолжая испытания, ступенчатоповышали давление на приработаннуюпару трения (период времени С- С,фиг.1), По полученным данным определяли зависимость коэффициента трения 1 от давления (кривая 1), На этойзависимости нашли значение давленияР, 11 МПа, соответствующее минимальному значению коэффициента трения.Затем при постоянном нагружении сдавлением Ро ступенчато повышалитемпературу масла Т , По полученнымданным построили зависимость .силы(коэффициента) трения от температуры масла (фиг.З), на которой определили значение температуры Тм 100 С,соответствующее минимуму силы (коэффициента) трения. Затем нагрели масло до температуры Ти ступенчатоизменяли нагрузку, а по результатамснова построили зависимость коэффициента трения от давления (кривая 1,фиг.2), Минимум на этой зависимостисоответствует уточненному значениюдавления Ро 10 МПа.Для определения пригодности испытываемой пары трения к применениюпроверили соблюдение условий: Ро10 МЛа ) Р,К = 7,5 МПа 1,29 МЛа; Р мп = 1 б,8 МЛа) РмК д- 12 МПа 1,2 = 14,4 МПа; Т мк100 СТ мэ = 80 С. Так как данныеусловия соблюдаются, испытываемаяпара трения признается пригодной иее испытания продолжаются.Далее провели испытания пары трения на износостойкость. Для этогоустановили нормальный режим: Р7,5 М 11 а - температура масла, определяемая фрикционным разогревом. После испытаний с наработкой С, 12 чизмерили износы ролика и колодки,определили их суммарный износ, соот5 14013 втственно И н = 0,62 мкм; 11 к = 2,27 мкм; М с = 2,89 мкм. В соотв тствии с определенными ранее оптим ьными значениями давления и тем 5 п ратуры установили форсированный ржим: Р = Ро = 10 М 11 а; Т = Т=100 С. После 12 ч испытания измерил износы: Ж ф = 6,8 мкм;, М ф ,32,4 мкм; М = 39,2 мкм. Повторииспытания в нормальном режиме с н работкой С12 ч и получили: У ри = - 0,48 мкм; У ц, = 1,63 мкмжд Ъ сн = 2,11 мкм. Вычислили для ступени ф рсирования эквивалентную наработку 15нормального режима 2 Мф 40 Ы. У сРд ъЫс/ - Ы"( ф Ксэ Кн )дНЪ К 71 ф 50 Например, для коленчатого вала, который изготовлен из того же материала, что и ролик испытуемой пары трения, значения этих параметров составят = 1,185; К= 0,178,Используя вычисленные значения параметров динамики изнашивания и 11 н-Ш +ФЮ20Численное значение эквивалентной н работки, например, для образца-рол ка составляет С . = 272 ч .По значениям износов и наработок25 в ех нормальных и форсированных ремов испытаний вычислили параметры л бораторной динамики изнашивания. Н ример, для ролика получена зако" н мерность динамики изнашивания М=045 С оф (1С ч).Провели такие же испытания эталонн й пары трения и определили параметр ее закономерности динамики изнаания. Для ролика М= К С " : 35 = 0,0414. Известны эксплуатационные д нные эталонного (серийного) коленч того вала 11 с 9 - К сз 1 - 0,038 х х(М , мкм; Г, тыс.км пробега а томобиля).ф;1 о этим данным для эксплуатационнсй динамики изнашивания И= Киспытуемых элементов пары трения и/или ля пары трения в целом вычисляМтся прогнозируемые параметры значение предельного износа Чи100 мкм, оценим ресурс опытного коленчатого вала в эксплуатации В(Ч/К и ) = 209,5 тыс.км. Средний межремонтный ресурс автомобиля составляет 164 тыс.км, поэтому испытанный материал коленчатого вала обеспечивает достаточный ресурс и может быть рекомендован к применению.Формула изобретенияСпособ ускоренных испытаний пар трения скольжения в смазочной среде,О заключающийся в том, что испытывают контрольные эталонные, контрольные опытные, эталонные и опытные пары трения при переменном давлении, постоянных коэффициенте перекрытия и скорости скольжения, контролируют износ, температуру смазочной среды, силу трения, давление, скорость роста силы трения и давления, притирают пары трения, прирабатывают контрольные эталонные и контрольные опытные пары трения при постоянной скорости роста давления и определяют для каждой пары трения давление Р заедания, прирабатывают эталонные и опытные пары трения при постоянной скорости роста нагрузки до значения нагрузок Р ( Р, продолжают приработку эталонных и опытных пар трения с периодическим режимом нагружения, состоящим иэ этапа с постоянным давлением в течение времени йС и, и этапа а постоянной скоростью роста давления в течение времени ЫС ;, о продолжительности этапов судят по изменению контролируемых параметров, определяют скорости роста несущей способности после каждого периода нагружения по формулеЛРчщ Юте1 С Н 1 С и 1проводят испытания пары трения при чередовании этапов с постоянным давле" нием и постоянной скоростью роста давления, определяют давление Р и заедания при периодическом режиме нагружения, для приработанных пар трения определяют зависимость "коэффициента трения от давления и по ней находят значения давления, соответствующие минимальному коэффициенту трения, превышению которых вызывает увеличение коэффициента трения, и по результатам испытаний производятР Р К; Р,Р мК ТцДТм Где Рэ и Р эм соответственно Ф среднее и максимальное, давление в эксплуатации;Тмэ - максимальнаЯ темпеРатура смазочной среды в эксплуатации;К - коэффициент динамичностивыбирают параметры форсированного и нормального режимов испытания с дав" лением соответственно Ри Р Э и тем" пературой смазочной среды Т и Т ,проводят испытания поочередно в нормальном и форсированном режимах, пос" ле каждого режима измеряют износ и заканчивают испытания в нормальном режиме, а на основании полученных данных определяют зависимость износа от наработки. 7 140334 сравнение триботехнических характеристик эталонных и опытных пар трения, о т л и ч а ю 6 и й с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки износостойкости пары тре 5 ния за счет оптимального подбора значений давления и температуры смазочной среды, определяют значения критической скорости Р роста силйРтрения, соответствующих значениям давления Р0,9 Рм, этап с постоян,ной скоростью роста давления начинают при падении критической скорости Рроста силы тре ния, этап с постоянным давлением начинают после достижения критической скорости Р роста силы трения и заканчивают при падении значения силы трения на 20/, прекращают приработку при уменьшении значения скорости ч роста несущей способносРти после очередного периода режима нагружения по сравнению с первым периодом не менее чем в 10 раз, произ водят испытания приработанных элементов пар трения при ступенчатом режиме нагружения, состоящем из этапов увеличения нагрузки и этапов постоянного нагружения, на каждом этапе пос- З 0 тоянного нагружения определяют зависимость коэффициента трения от темпе" ратуры смазочной среды, по получеиным зависимостям определяют значениянагрузки Ро и температуры Тм смазочной среды, соответствующие минимальному значению коэффициента трения,при превышении каждого из которыхкоэффициент трения монотонно возрастает, испытания продолжают при соблюдении условий1401348 оставитель Д ехред М.Дидык обузо тор Л,Гратилло орректор В.Бутяга Заказ 2780/4 Подписи Производственно-полиграфическое предприятие роектная, 4 жгород,2 ТиражВНИИПИ Государспо делам изоб113035, Москва, Ж 1 у ФиаХвенного комитета СССРетений и открытий5, Раушская наб., д, 4/5