Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач

(51)5 6 01 В 7/06 ГОСУ ВЕДО (ГОСП ВИДЕТЕЛЬСТВУ Т.ОРСКО А пцтательия толщиенок по ния в реряда при- зубчатых нои те ны г паден жиме менит перед грани ях мат щийся приво образ мающ постотлеющ тричес ваютт СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ;Ф - = РЕСПУБЛИК АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕСТВО СССРТЕНТ СССР) 1164/28.02,93. Бюл, М 5М,Гузенкойко М.В. Смазка зубчатых передач. ехника, 1970, с, 184-189.торское свидетельство СССР 250, кл. 6 01 В 7/06, 1989,ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЧНЫХ СМАЗОЧНЫХ ПЛЕНОК ПРИ ТАНИЯХ МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХАЧобретение относится к испытательхнике и может использоваться при ении толщины граничных смазочных применительно к условиям работы цх передач, Образцы пары трения ят во вращение, подают в контакт ов смазку, устанавливают необходимпературу смазки образцов, нагру(21) 4 0(57) Иной траздепленозубчапривообразмую т обретение относится к ис нике и касается определен аничных смазочных и ю электрического напряж ормального тлеющего раз льно к условиям работы вестен способ определения толщины ных смазочных пленок при испытанириалов зубчатых передач, заключаюв том, что образцы пары трения ят во вращение, подают в контакт ов смазку, нагружают образцы сжий силой, пропускают через образцы нный ток и в режиме нормального го разряда измеряют падение элекого напряжения, по которому оценилщину граничных смазочных пленок,жают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда из. меряют падение электрического" напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов. В . установивщемся режиме вращения определяют разность падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок. С целью повышения точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов температуру смазки образцов устанавлива-.ют соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, йспользуемого в качестве смазки, 6 ил,Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения толщины граничных смазочных пленок различными смазочными маслами, так как при этом недостаточно учитывается температурный режим смазки образцов.Известен также способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающийся в том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подэчи смазки в зону контакта вращающихся образцов и вустановившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок.Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов при различных скоростях скольжения зубчатых передач.8 ызвано это тем, что каждый индивидуальныйуглеводород образует граничные смазочные пленки в определенном диапазоне температур и для каждого из них существует своя определенная температура, при которой достигается максимальная интенсивность образования граничных смазочнйх пленок иа трущихся поверхностях образцов; Так, например, среди индивидуальных углеводородов парафинового класса н-гексан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от. 178 до 263 К, н-октан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 216 до 283 К, н-декан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 243 до 333 К, н-додекан образует граничныесмазочные пленки в диапазоне температур от 263 до 363 К, н-тетрадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 279 до 433 К, н-гексадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 291 до 503 К, н-октадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 301 до : 543 К, н-генейкозан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 314 до 568 К и т.д. При этом температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексаном равна 233 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-октаном равна 243 К,температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-деканом равна 293 К, температура. максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-додеканом равна 303 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-тетрадеканом равна 363 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексадеканом равна 383 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-октадеканом равна 398 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-генейкозаном равна413 К и т.д.Таким образом, если определение общих закономерностей образования толщи 5 ны граничных смазочных пленокразличными индивидуальными углеводородами парафинового класса проводить приодной какой-либо конкретной температуресмазки образцов, например при 293 К, тоинтенсивностьобраэования граничныхсмазочных пленок этими индивидуальными углеводородами будет различной, так какн-гексан и н-октан при температуре смазкиобразцов 293 К граничные смазочные плен.15 ки уже не образуют и вызывают заеданиетрущихся поверхностей, н-декан при этойтемпературе смазки образцов обеспечиваетмаксимальНую интенсивность образованияграничных смазочных пленок, н-додекан20 при этой температуре смазки образцовобеспечивает некоторое снижение интенсивности образования граничных смазочных пленок, н-тетрадекан и н-гексадеканпри этой температуре смазки образцов25 обеспечивают еще меньшую интенсивностьобразования граничных смазочных пленок,чем н-додекан, а н-октадекан и н-генейкозан при этой температуре не образуют граничные смазочные пленки, так как30 находятся не в жидком, а в твердом состоянии.Такое же различие условий образования граничных смазочных пленок обеспечивается при смазке образцов различными35 индивидуальными углеводородами нафтенового и ароматического классов,Цель изобретения - повышение точности определения общих закономерностейобразования толщины граничных смаэоч 40 ных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового иароматического классов путем обеспеченияодинаковых условий для их образованияпри различныхскоростях скольжения зубча 45 тых передач,Поставленная цель достигается тем, чтов способе определения толщины граничныхсмазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающемся в50 том, что образцы пары трения приводят вовращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцысжимающей силой, пропускают через об 55 разцы постоянный ток в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падениеэлектрического напряжения в начальныймомент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в установившемсярежиме вращения, определяют разностьэтих адений электрического напряжения, смазки 243 К(кривая 3). о-ксилола при темпо ко орому оценивают толщину граничных пературе смазки 253 К (кривая 4), триметилсмаз чных пленок, температуру смазки об- бензола при температуре смазки 258 К разц в устанавливают соответствующей (кривая 5),дифенилметанапритемпературе макс мальной интенсивности образования 5 смазки 363 К (кривая 6) и дикумилметана грани ных смазочных пленок углеводорода, при температуре смазки 373 К (кривая 7) на испо ьзуемого в качестве смазки. фиг.6 - графики. зависимости действительН фиг.1 изображены графики зависи- ного изменения падения электрического мост изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчанапр жения от скорости скольжения зубча тых передач пропорционально толщине обтых и редач, полученные последовательно разования граничных смазочных пленок в нач льный момент подачи парафиновых при смазке образцов бензолом (кривая 1), углев дородов в зону контакта вращающих- толуолом (кривая 2), о-ксилолом (кривая 3), ся об азцов (кривая 1) и через 50 - 60 мин триметилбензолом(кривая 4),дифенилметапосле подачи в зону их контакта н-гесана 15 ном(кривая 5) идикумилметаном(кривая 6). при т мпературе смазки 233 К (кривая 2), Способ определения толщины граничн-окт на при температуре смазки 243 К ных смазочных пленок при испытаниях ма(крив я 3), н-декана при температуре смаз- териалов зубчатых передач осуществляют ки 29 К (кривая 4), н-додекана при темпе- . следующиМ образом: рату е смазки 303 К (кривая 5), 20 н-гек адекана при температуре смазки 383 Испытуемые образцы исследуемой па- К(кри ая 6) и н-генейкозана при температу- ры тренйя приводят во вращение, подают в ре см зки 413 К(кривая 7); на фиг.2 - рафи- контакт образцов смазку, устанавливают ки ависимости действительного необходимую температуру смазки образиэче ения падения электрического напря цов; нагружаютобразцысжимающейсилой, жени от скорости скольжения зубчатых пе- пропускают через образцы постоянный ток реда пропорциойально толщине и в режиме нормального тлеющего разрядйобраз вайия граничных смазочных пленок измеряют падечие электрического напряпри с азке образцовн-гексаном (кривая 1)с жения в начальный момент подачи различн-окт ном (кривая 2), н-деканом (кривая 3), 30 ных индивидуальных углеводородов в зону н-дод каном (кривая 4), н-гексадеканом контакта вращающихся образцов при обра(крив я 5) и е-генейкозаном (кривая 6); на зовании между ними масляной пленки фиг.З графики зависимости изменения па-(фиг,1, 3 и 5, кривые 1) и в установившемся дения электрического напряжения от скоро- . режиме вращения образцов (через 50 - 60 сти кольжения зубчатых передач, 35 мин после подачи в качестве смазки различполуч нные последовательно в начальный ных индивидуальных углеводородов. парамоме т ггодачи нафтеновых углеводородов финового, нафтенового и ароматического в зон контакта вращающихся образцов классов в зону их контакта), когда смазочная (крив я 1) и через 50-60 мин после падения пленка достигнет максимальной своей толе зону их контакта циклогексана при темпе щины при образовании на рабочих поверхратур смазки 293 К(кривая 2), тетралина ностях образцов твердообраэных и при т мпературе смазки 383 К (кривая 3) и самогенерирующихся в процессе трений декал на при температуре смазки 388 К граничныхсмазочных пленок(фиг.1 кривые (крива 4); на фиг,4 - графики зависимости 2 - 7; фиг.З кривые 2 - 4; фиг.5 кривье 2-7). дейст ительного изменения падения элект Затем определяют разность этих падений ричес ого напряжения от скорости сколь- электрического напряжения, по которой жения зубчатых передач пропорционально оценивают толщину граничных смазочных толщи е образования граничных смазоч- пленок, образованных различными индивинмк пгенок при смазке образное ииклогек- дуальними углеводородами парафинового саном,(кривая 1), тетралином (кривая 2) и. 50 (фиг.2, кривые 1 - 6, которые получаются пудекал ном (кривая 3); на фиг.5 - графики тем вычитания кривой 1 из кривых 2 - 7 на завис мости изменения падения электри- фиг.1),нафтенового(фиг,4 кривые 1-3, коточеског напряжения от скорости скольже- рые получаются путем вычитания кривой 1 ния убчатых передач, полученные иэ кривых 2-4 на фиг.З) и ароматического после овательно в начальный момент под (фиг,6 кривые 1 - ,6, которые получаются пуачи а оматических углеводородов в зону тем вычитания кривой 1 из кривых 2-7 на конта а вращающихся образцов(кривая 1) фиг,5) классов, при этом температуру смази чере 50-60 мин после подачи в зону их ки образцов устанавливают соответствую- конта а бензола при температуре смазки щей максимальной интенсивности 298 К кривая 2), толуола при температуре образования граничных смазочных пленок1793197 50 углеводорода, используемого в качестве смазки.Для экспериментов использовались роликовые образцы одинакового диаметра 50 мм из стали(НВ 200-220), которые устанавливались на модернизйрованной машине трения СМЦ, обеспечивающей ступенчатое изменение скорости скольжения образцов от 0 до 0,628 м/с через каждые 0,157 м/с и относительного проскальзывания от 0 до 80 через каждые 20. Суммарная скорость качения образцовсоответствовала величине 1,57 м/с Кроме того:, модернизированная машина трения СМЦ-Я обеспечивала возможность пропускания через койтакт образцов постоянного тока и измерения падения электрического напряжения в режиме нормального тлеющего " разряда. Все эксперименты проводились при силе постоянного тока 1,5 А и нагрузке в контакте образцов дн = 500 МПа. Исходная шероховатость рабочих поверхностей образцов находилась в пределах 8-9 класса (В - 0,32 мкм). Для получения приведенных на фиг.1-6 кривых в качестве смазки образцов исйользовались различйые индивидуальные углеводороды парафйнового (н-гексан, н-октан, н-декан, н-додекан, нгексадекан и н-генейкозан), нафтенового (циклогексан, тетралин и декалин) и арома. тического (бензол, толуол, о-ксилол, триметилбенэол, дифенилметан идикумилметан) классов. Устанавливаемая для каждого индивидуальйого углеводорода температура обеспечивала максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок. Молекулярная масса использованных в качестве смазки индивидуальных углеводородов изменялась от 78 до 296.Из представленных на фиг,2, 4 и 6 кривых видно, что при смазке образцов различными индивидуальными углеводородами парзфинового, нафтенового и ароматического классов для каждого иэ них существует оптимальная скбрость скольжения, при которой достигается максимальная толщина образования граничных смазочных пленок,. Ф,ормула изобретения.Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях ма. териалов зубчатых передач, заключающийся в том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы Снижение скорости скольжения образцов относительно оптимальной вызываетуменьшение образования граничных смазочных пленок на их рабочих поверхностях,5 При полном отсутствии скольжения в контакте образцов и обеспечения между нимитрения качения образования граничныхсмазочных пленок не происходит.Повышение скорости скольжения об 10 разцов относительно оптимальной и смазкаэтих образцов индивидуальными углеводородами с малой молекулярной массой такжевызывает уменьшение толщины образования граничных смазочных пленок, При до 15 стижении в контакте образцов критическойскорости скольжения пройсходит заеданиетрущихся поверхностей,Увеличение молекулярной массы индивидуальных углеводородов пзрафинового,20 нафтенового и ароматического классов способствует возрастанию толщины образования граничных смазочных пленок приоптимальных скоростях скольжения образцов и расширению области возможных ско 25 ростей скольжения без заедания ихтрущихся поверхностей. Таким образом, измерение паденияэлектрического напряжения и определение 30 толщины граничных смазочных пленок притемпературных режимах смазки образцов,обеспечивающих для каждого используемого в качестве смазкй индивидуального углеводорода максимальную интенсивность 35 образования граничных смазочных пленок,позволяет повысить точность определения общих закономерностей образования тол- .щины граничных смазочных пленок различными индивидуальными углеводородами 40 парафинового, нафтенового и ароматического классов при различных скоростях скольжения зубчатых передач и в более полной мере использовать эти данные при разработке новых сортов смазочных масел, а 45 также прогнозировать поведение каждоговходящего в их состав индивидуального углеводорода в конкретных условиях эксплуатации зубчатых передач. сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в установившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по ко1 О 1793197 тор й зоч ы сцл сма к 01 ОР О 3 ОФФиг. 1 Фа а ад аз аФФм 8, Я, Н/С оценивают толщину граничных смах пленок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, ью повышения точности, температуру и образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, используемого в качествесмазки, 17951 9 Т1793197 0 ставитель Ю.Гуз ред М.Моргента Со енкотор М.Стрельникова Тех л Корректор З.Сал да венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 493 Тираж Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5