Лекция № 13
1. НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА МАСЛЯНОЙ ПЛЕНКИ
Одной из характеристик жидкой пленки смазки является маслянистость. Под маслянистостью понимается комплекс свойств, характеризующих поведение тонкого граничного слои смазки при трении. Маслянистость в основном определяет величину коэффициента трения. Чем меньше коэффициент трения, тем лучше и маслянистость. Ясно, что маслянистость может быть оценена только применительно к паре трения и разделяющему ихслою смазки. Hardy отмечал, что на трение влияют не только свойства смазки, но и свойства материала, на который смазка нанесена. В работах Kingsbury указывается на маслянистость, как на свойство смазки, когда имеются неблагоприятные условия для образования клина масляной пленки, т.е. имеет место несовершенная смазка.
Под маслянистостью понимается термин, означающий разницу в трении, большую, чем разница в трении, объяснимая вязкостью, при сравнении различных смазочных масел в идентичныхусловиях.
Капитальные исследования маслянистости проведены Б. В. Дерягиным и его учениками . Установлена адсорбционная природа маслянистости. Существенное влияние объемных свойств нижележащей поверхности установил Forester .
Б. В. Дерягин и Е. Ф. Пичугин предложили оценивать маслянистость посредством профилометра, которым последовательно оценивается шероховатость сухой и слабо смазанной поверхностей (рис. 21).
Разностьгде
— шероховатость смазанной поверхности (среднее квадратическое отклонение неровностей); Н'ск — шероховатость несмазанной поверхности. Эта разность, увеличенная в 100 раз (100 Д), называется индексом маслянистости. Исследования показали, что индекс маслянистости не зависит от вязкости смазки. Маслянистость зависитотпродолжительности пребывания смазочной пленки на поверхности, а также от химического состава смазки. С увеличением концентрации полярных молекул, а также ароматических углеводородов индекс маслянистости возрастает.
Другим относительным критерием маслянистости следует считать критерий Н. Н. Захаваевой, являющийся отношением величины А — разности работ сил трения при несмазанных и смазанных поверхностях за время, необходимое для истирания пленки толщиной h, к толщине этой пленки, Как показали другие данные, полученные на лабораторных установках, оценки маслянистости по методу Захаваевой дает удовлетворительные результаты.
Граничный смазочный слой обладает резко выраженными реологическими свойствами. Например, известно существенное влияние латентного периода на коэффициент граничного трения, который увеличивается во времени. В исследованиях Hardy и Birkumshaw показано, что латентный период зависит от фактического давления и резко уменьшается при больших давлениях. Поэтому для сферических поверхностей он составляет доли секунды, для плоскостей — часы. Так, например, Гарди и Бирком-шоу указывают, что при экспериментировании с тремя ножками диаметром каждой 3 мм при нагрузке 20,4 Г коэффициент трения изменялся от 0,11 после 1 мин контакта до 0,338 через 8 ч.
По их представлениям, такое возрастание обусловлено тем, что плоскость падает сквозь слой жидкости, слой утопчается и сопротивление трению возрастает вследствие того, что в тонких слоях молекулы жидкости теряют свою подвижность под действием
Риc.21. Схема применения щупового профилометра при определении маслянистости
поля твердого тела.
Гарди предлагает пользоваться следующими формулами для вычисления времени, необходимого для перемещения плоского диска:
(5.7)
где h— вязкость;
а — радиус диска;
h2 и h1 — высоты;
для сферы:
(5.8 )
Важной является оценка защитной роли масляной пленки. По существу такая оценка представляет собой трудную задачу, так как смазка вступает в химическое и физическое взаимодействие с деформируемым металлом и в зоне касания протекают весьма сложные процессы. При мягких режимах трения процессами в деформативпой зоне можно пренебрегать, поэтому раньше значительное внимание уделяли оценке прочности самой пленки. Исследования проводились главным образом в статических условиях, что неверно, так Б. В. Дерягип и Н. А. Кротова на примере оценки адгезионной прочности пленки показывают, что адгезионная прочность в значительной степени зависит от скорости приложения нагрузки. Применительно к трению и износу существенна характеристика адгезионной прочности при достаточно больших скоростях приложения нагрузки. Опыты Б. В. Дерягина и Н. А. Кротовой, проведенные ими на специально конструированных приборах для определения адгезии при различных скоростях приложения нагрузки, показали на значительное влияние скорости на адгезионную прочность. При динамических испытаниях работа адгезии иногда возрастает в несколько раз.
Это обстоятельство заставляет быть особенно внимательным к моделированию условий испытания прочности масляной пленки.
2. ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ И ДАВЛЕНИЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ СМАЗКИ
Большим количеством исследований установлено, что коэффициент трения при наличии пленки смазки с увеличением шероховатости при q = const
переходит через минимум. Такой же вид зависимости имеет место при увеличении давления (шероховатость постоянна).
Левая ветвь кривой характеризуется резким падением коэффициента трения, правая вялым возрастанием. На рис.22 приведены экспериментальные данные, характеризующие изменение коэффициента трения при возрастании шероховатости при различной толщине смазочной пленки.
С. А. Суховым было выяснено влияние микрогеометрии поверхности на коэффициент кинематического граничного трения. Величина нагрузки изменялась от 100 до 1000 Г.
Рис. 22. Зависимость коэффициента трения от шероховатости в мк при различной расчетной толщине h слоя смазки (касторовое масло) |
Исследование производилось на маятниковой машине трения. Обратим внимание на то обстоятельство, что с увеличением толщины пленки смазки минимум коэффициента трения перемещается к началу координат; для толстой пленки он отсутствует. Согласно формуле
(5.9 )
Левая ветвь кривой (рис. 22 ) соответствует упругому контакту, при котором деформационной составляющей можно пренебречь; падающая ветвь кривой характеризуется соотношением
(5.10 )
С увеличением шероховатости при той же нагрузке величина qrвозрастает пропорционально отношению . Это и объясняет падение коэффициента трения. Для полированных поверхностей
составляет величину порядка не-
скольких тысяч, тогда как для грубо обработанных поверхностей,
например обработанных шкуркой № 5, является
величиной на три порядка меньшей.
Известно, что величина tв значительной степени зависит от толщины пленки. Этим и объясняется отсутствие максимума для пленки 20 000 А.
Очевидно, что для твердых смазок будет наблюдаться более интенсивное падение коэффициента трения. Указанное действительно имеет место для покрытий MoS2.
Возрастание коэффициента трения в правой ветви кривой показывает, что решающей является деформационная составляющая. Это будет иметь место как при упругом, так ипри пластическомконтакте.
Так как деформационная составляющая, вообще говоря, не очень велика, то очевидно, что пьезокоэффициент b является важной характеристикой смазки.
Такого же типа зависимость наблюдается при возрастании нагрузки на контакт в случае сохранения постоянной шероховатости.
Работами А. С. Ахматова иего учеников показано, что при значительных нагрузках имеет место возрастающая зависимость. Аналогичные результаты получили Boyd и Robertson .
Абсолютное значение коэффициента трения будет определяться в основном пьезокоэффициентом b, так как деформационная составляющая весьма не велика; что касается отношения , то оно должно быть незначительным из-за малости t (0,3—0,4 Г/см2).
При смешанном трении (т, е. наличии на контакте как жидкой, так и твердой пленок) коэффициент трения может проходить через максимум.
Расчетную зависимость можно получить, если знать величину критического давления, переводящего контакт из одного режима трения вдругой, и константы трения t0 и b.
2. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ НА ТРЕНИЕ ПРИ НАЛИЧИИ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ СМАЗКИ
При увеличении скорости скольжения, как указывает Clayton , наблюдается два типа зависимостей в интервале малых скоростей (от 0 до 0,3 см/сек). Тип А имеет место применительно к чистым минеральным маслам и подшипниковым материалам, тип В — к жирным кислотам. Объяснение этих двух типов кривых можно найти в работе/2/ . Как правильно отмечает Клайтон, смазка типа В не дает механических релаксационных колебаний в системе. Это утверждение справедливо, так как для возникновения релаксационных колебаний необходимо наличие падающей характеристики силы трения от скорости. По некоторым исследованиям, тип А соответствует фрикционному контакту, у которого ярко выражены реологические свойства. Падение коэффициента трения объясняется сокращением времени продолжительности действия фрикционной связи и соответственно уменьшением площади касания, которая не успевает увеличиться, пока относительная скорость скольжения равна нулю. Естественно, что в зависимости от соотношения свойств смазки и твердых тел может иметь место тот или иной тип кривой. В зоне больших скоростей наблюдается как для типа А, так и для типа В незначительное возрастание коэффициента трения при увеличении скорости скольжения.
3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОВЕДЕНИЕ ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ СМАЗКИ
Впервые влияние температуры па граничное трение изучили Hardy и Doubleday , которые, прогревая электрической спиралью полый образец, получили различную температуру в контакте Ими было установлено, что коэффициент трения уменьшается по мере приближении к точке плавления смазки и резко возрастает при переходе смазки в жидкое состояние, однако при уменьшении температуры этот эффект не воспроизводится(рис. 23).
Когда смазка переходит в жидкое состояние, коэффициент трения сохраняет постоянное значение в широком интервале температур. Это справедливо для инертных смазок. Если смазки наделены ярко выраженными адсорбционными свойствами (полярные углеводороды) или вступают в химическое взаимодействие с металлом, то зависимость коэффициента трения от температуры изменяется. Наиболее эффективной при высоких температурах оказывается смазка, вступающая в химическое взаимодействие с металлом. Промежуточное место занимают адсорбционно-активные смазки.
![]() |
![]() |
Рис. 24. Изменение смазочного эффекта (т кГ/мм?) в зависимости от температуры при волочении алюминия (е=7,0%): |
Рис.23. Влияние температуры смазки на коэффициент трения |
На рис.24 показана зависимость сопротивлении сдвигу от температуры для трех типов смазок, полученная В. М. Корбутом.
Боуденом было установлено, что подъем температуры мало сказывается на трении вплоть до момента, когда при некоторой фиксированной температуре начинается быстрый рост коэффи-циента трения. В этот момент наблюдается нарушение граничной пленки и повреждение поверхности. У парафинов и спиртов эта точка соответствует их температуре дезориентации. Жирные кислоты ведут себя несколько иначе. Если граничная смазка нанесена на химически активные металлы, то у жирных кислот момент роста коэффициента трения смещается в сторону большей температуры. Влияние температуры на смазочную способность масел изучается Г. В. Виноградовым и Р. М. Матвеевским .
Большое значение имеет комплекс исследований, выполненный М. П. -Воларовичем по изучению трения при низких температурах.
Рекомендуемая литература:Основная: 1 [разд.8, с.346-362 ] .
Контрольные вопросы
1.Что такое маслянистость пленки смазки ?
2.Что такое индекс маслянистости ?
3.Как влияет температура на жидкую пленку смазки ?
ЛЕКЦИЯ№14ИСПЫТАНИЯ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС
1. О ПОСТАНОВКЕ ИСПЫТАНИЙ НА ТРЕНИЕ И ИЗНОС
Понятие о хороших и плохих материалах, предназначенных для работы в узлах трения, весьма относительно.
Уже более 70 лет назад было установлено, что износостойкость материала в огромной мере зависит от условий его работы . В то время еще не были в достаточной мере вскрыты основные факторы, влияющие на износ, поэтому из осторожности приходилось говорить о сохранении всего комплекса эксплуатационных условий при испытании в лаборатории.
Фрикционные свойства зависят в равной мере как от природы материалов, так и от конструкции узла трения и режимов его работы. Наличие большого количества факторов, влияющих на трение и износ, и необходимость изучения их действия в совокупности и взаимовлиянии приводит к необходимости проведения большого количества экспериментов.
Известно , что для оценки влияния р факторов на z уровнях каждого из них, необходимо привести рг экспериментов. В связи с наличием большого количества факторов, влияющих на трение и износ, представляется целесообразным разделить их на следующие группы:
1. Физико-механические свойства материалов и геометрия контактируемых поверхностей, определяющие фрикционное поведение пары трения.
2. Эксплуатационные факторы, влияющие на физико-механические свойства материалов и геометрию контакта. К ним следует отнести нагрузку, скорость и возникшую в процессе трения температуру, т. е. режим работы трущегося сочленения, а также окружающую среду.
3. Конструктивные особенности узла трения, влияющие на трение и износ через температуру, нагрузку и скорость скольжения, к которым относятся условия теплоотвода, распределение температурных полей, эпюра нагрузок, зазоры между сопрягаемыми деталями, специфичные для каждого узла трения.
Соответственно такому делению испытання на трение и износ целесообразно проводить в четыре основных этапа:
Этапы | Вид испытаний | Цель испытания |
I | Физико-механические лабора- лабора- | Получение физико-механических |
торные испытанияматерил лов | характеристик материалов и прог- | |
нозирование по ним фрикционных | ||
свойств | ||
II | Испытание материалов на тре- | Оценка влияния физико-механи- |
трение и износ на лабораторных | ческих свойств и режимов трения | |
установках | на фрикционные свойства материа- | |
лов | ||
III | Стендовые испытания на узлов | Оценка влияния конструктивных |
трения | особенностей узлатрения | |
IV | Натурные | Взаимовлияние различных узлов |
механизма, оценка надежности и | ||
долговечности работы механизма | ||
в целом |
Проведение поэтапных испытаний широко применяется в настоящее время в практике машиностроения. Аналогичная схема испытаний узлов трения для работы в вакууме оказалась также весьма эффективной .
Следует, однако, отметить, что первому этапу испытаний до последнего времени не уделялось должного внимания. Это происходило в основном потому, что теории трения и износа были недостаточно развиты, что не позволяло выявить аналитической связи между физико-механическими и фрикционными свойствами материалов. На данном этапе развития науки имеется возможность прогнозирования поведения пар трения по их физико-механическим характеристикам.
Второй этап испытаний — определение на лабораторных установках значений коэффициентов трения и величин износа на малых образцах материалов —целесообразно проводить при переменных режимах трения, например, изменяя скорость, нагрузку, температуру испытаний от малых до больших значений в возможно широком диапазоне изменения этих параметров. В результате таких испытаний снимается зависимость фрикционные свойства — определяющий параметр. Наличие такой оценки позволяет с известным приближением определить область работоспособности материала. Из существующих в настоящее время унифицированных методов испытания материалов лишь ГОСТ 10851—64 (фрикционные изделия из материала ретинакс) и РТМ 6-60 (испытание материалов на фрикционную теплостойкость) предусматривают определенный диапазон изменения нагрузок и скоростей скольжения.
Оценивая влияние природы материалов и режимов трения на фрикционные свойства материалов, второй этап испытаний все же не позволяет учесть влияние конструктивных особенностей, определяющих температурное поле в узле трения, эпюру нагрузок и жесткость узла трения. В связи с этим существенным является проведение испытаний на типовых узлах трения (III этап). В зависимости от назначения многообразие трущихся сочленений можно разделить на следующие характерные группы: стыковые сочленения однократного и многократного действия, штепсельные разъемы; болтовые соединения; направляющие скольжения и качения; подшипники скольжения; подшипники качения; цилиндры и поршни; шестерни и зубчатые передачи; клапаны и седла клапанов; скользящие электрические контакты; муфты сцепления; тормоза.
Завершающим этапом испытаний являются натурные испытания механизма в целом. Наличие большого количества разнообразных машин и механизмов в современной технике, многообразие условий и режимов работы заставляет особенно внимательно отнестись к .постановке этих испытаний. Значительную роль в правильной постановке испытаний должна сыграть теория подобия и моделирования.
Различие между этапами испытаний заключается в постепенном приближении работы материалов пар трепня к реальным условиям. Кроме того, каждый этап испытаний позволяет решать ряд самостоятельных задач. Например, I и II этапы испытаний необходимы при изыскании новых материалов и технологических методов их обработки. Они позволяют производить контроль качества выпускаемых материалов и дают возможность конструкторам правильно применять материалы в тех или иных узлах трения. Экономическая целесообразность поэтапных испытаний не вызывает сомнения, так как стоимость эксплуатационных испытаний значительно превышает стоимость лабораторных.
2. ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПАР ТРЕНИЯ
Современное состояние теории трения и износа позволяет прогнозировать фрикционные свойства материалов, исходя из их физико-механических характеристик. Поскольку в большинстве случаев материалы, предназначенные для работы в узлах трения, проходят проверку физико-механических свойств как конструкционные материалы, не представляет большой трудности собрать весь комплекс физико-механических свойств материала, необходимых для расчета коэффициента трения и интенсивности износа. Вывод аналитических выражений, связывающих физико-механические и фрикционные свойства материалов, подробно описан выше. Рассмотрим физико-механические свойства, входящие в эти выражения.
Твердость материала определяет величину взаимного внедрения микронеровностей трущихся поверхностей и таким образом влияет на деформационную составляющую силы трения. От величины твердости зависит площадь фактического касания поверхностей и объем материала, втянутого в деформацию. Фрикционные материалы должны различаться по величине твердости, при этом более мягкий элемент пары должен осуществлять предельное давление на более жесткий материал, не превышающее предел упругости последнего, что обеспечивает малый его износ. Для антифрикционных материалов наиболее благоприятным является режим упругого деформирования и наличие мягкой пленки на поверхности трения, что обеспечивает минимум механической и молекулярных составляющих. С этой точки зрения, трущиеся материалы должны быть по возможности более твердыми. Практически до последнего времени в опорах скольжения вкладыши изготовлялись из более мягкого материала, чем вал. Это обусловливалось рядом косвенных соображений, а именно: желанием обеспечить минимальный износ более сложной детали, а также легкую прирабатываемость, необходимую для компенсации перекосов из-за неправильного изготовления или сборки деталей.
Именно эти соображения приводят на практике к применению в подшипниках скольжения разных по твердости материалов.
Определению твердости материалов посвящено большое количество работ. Методы определения твердости металлов регламентированы ГОСТом 2999—159 (определение твердости алмазной пирамидой по Виккерсу), ГОСТом 9012—59 (испытание на твердость по Бринелю), ГОСТом 9013—59 (испытание на твердость по Роквеллу), ГОСТом 9450—60 (испытание на микротвердость, вдавливанием алмазной пирамиды).
Для оценки фрикционных свойств материалов особо важно определить зависимость твердости от температуры, так как в процессе трения в зоне контакта могут возникать повышенные температуры. В связи с этим необходимо отметить работу П. Г. Мейнстер и А. Д. Курицыной, исследовавших зависимость твердости от температуры для полимерных материалов, и М. Г. Лозинского, изучавшего зависимость твердости от температуры для металлов в вакууме.
На рис. 25 изображена схема шестипозиционного прибора М. Г. Лозинского для определения твердости в вакууме в широком диапазоне температур. Исследуемые образцы /, имеющие форму диска диаметром 14,8 мм и высотой 5 мм, помещены в держатели 2, прикрепленные к стойкам 3, снабженным зубчатыми колесами 4. Стойки и образцы вращаются вокруг вертикальной оси в подшипниках 5, расположенных в подставке 6. Коническая зубчатая передача 7 соединена вакуумным шлифом 8 с червячным редуктором 9 со стрелкой и шкалой 10 для определения положения образцов. Каждое деление шкалы соответствует повороту образцов на 6°. Образцы нагреваются до 1300° С в результате излучения от молибденового ленточного нагревателя 11, охватывающего каждый образец. Выводы от нагревателя
Рис. 25. Схема шести шпиндельного прибора
проходят через вакуумное уплотнение в корпусе 12 и присоединяются к низковольтному трансформатору-. .Для снижения величины тепловых потерь от нагревателя служат экраны 13.
Твердость металлов и сплавов в описанном выше приборе измеряется методом вдавливания наконечника индекатора, имеющего форму четырехгранной пирамиды.
Модуль упругости. Значение его аналогично твердости только для упругого контактирования поверхностей. Модуль упругости необходимо определять также в зависимости от температуры.
Адгезионные свойства материалов, необходимые для определения коэффициента трения, определяются на приборе «Адгезиометр», узел трения которого показан на рис. 26.
Испытуемый конусный образец 3 диаметром 8,6 мм, длиной 25 мм протягивается через оправку 2 с тремя жестко закрепленными сферическими инденторами / диаметром 1,58 мм, расположенными по окружности под углом 120° один к другому. Переменная нагрузка осуществляется за счет конусности образца. Конусность образца лежит в пределах от 40' до Т и выбирается в зависимости от механических свойств материала. Протяжка осуществляется электродвигателем /
![]() |
Рис. 26. Схема узла трения прибора «Адге- зиометр»: 1-индентор;2 — оправка; 3- образец |
Рис. 27. Схема прибора для изучения схватывания металлов и определения молекулярной составляющей сил трения:
1 — электродвигатель с редуктором; 2 — тяга к сильному, 3 — тяга к образцу; 4 — камера
(рис. 27) через редуктор со скоростью 0,1 м/мин. с усилием 50—100 кГ Для устранения эксцентрицитета нагрузка на образец, помещенный в вакуумную камеру 4, от двигателя передается через тяги 2 и 3, шарниры и вилку.
Методика позволяет определять t адг как на воздухе, так ив вакууме.'Для определения tадг в вакууме используется откачной пост ВОП-6 с дополнительным электрозарядным сорбционным насосом ЭСН-1.Установка дает возможность получать вакуум 2-10-8 мм. рт. ст.
Разработанный автором совместно с Н. М. Шраго метод основан на экспериментальном определении глубины внедрения индентора h, соответствующей переходу от пластического оттеснения к резанию под переменной нагрузкой. Ориентировочный расчет tавг производится по формуле, не учитывающей наклепа и пьезоупрочнеиия адгезионной связи:
(6.1 )
где h — глубина внедрения индентора, соответствующая переходу от пластического оттеснения к резанию;
R — радиус индентора;
qr — фактическое давление, которое можно принять численно равным твердости HВ.
Непосредственное определение глубины 'h производится с помощью интерференционного микроскопа МИИ-1 и двойного микроскопа МИС-11. Момент перехода определяется по навалам по краям дорожки и по исчезновению следов обработки на дорожке трения.
Оценкаповерхностной энергии твердого тела по его смачиваемости описана Г. В. Лихницким и Ю. А. Жебакрицким, а также Э. Дж. Клейфильдом, Дж. Б. Метыозом и Т. В. Уиттеном . Вопросы смачиваемости изучались также А. Д. Курици-ной.
Оценка фрикционной контактной усталости. Усталостная концепция износа базируется на представлении о том, что отделение материала происходит после некоторого числа взаимодействий между микронеровностями трущихся поверхностей. Усталостные_. свойства материалов характеризуются снятием кривой, определяющей соотношение между числом циклов до разрушения и отношением разрушающего напряжения к действующему для упругого контакта или отношением деформации при разрушении действующей деформации при пластическом контакте. Усталостные характеристики материалов определяются на приборе «Циклометр»
(рис. 28), предназначенным для оценки фрикционно-контактной усталости.
Методика испытаний сводится к следующему. Плоский образец материала /, представляющий собой диск диаметром 10 мм, высотой 2—10 мм, устанавливается на вращающемся предметном столике 2. К образцу прижимается сменный неподвижный индентор 3, прикрепляемый жестко к стержню силоизмеритель-ной балочки 4.Форма индентора выбирается в зависимости от принятой модели шероховатости сферической или в виде конуса. Так как рассеяние результатов испытаний находится в прямой зависимости от величины пятна фактического контакта, сферу желательно иметь как можно меньшего радиуса — не более 0,75 мм и максимальной твердости. В наших опытах в качестве индентора использовались шарики из стали ШХ-15 и алмазный конус с радиусом закругления 40 мк.
На силоизмерительной балочке наклеены четыре проволочных датчика 5 с базой 5—б мм. Датчики включены в измерительную схему так, что образуют два плеча мостика сопротивления. Левый верхний и правый нижний датчики составляют одно плечо, а правый и левый нижние — другое плечо. При таком включении датчиков разбаланс мостика зависит лишь от изгиба балочки под действием тангенциальной силы, прикладываемой к инденторупри скольжении, и не зависит от изгиба балочки под действием нормальной нагрузки на индентор, которая создается грузами 6. Датчики подключаются к шлейфо-вому осциллографу через тензометрический усилитель. Силоизмерительная балочка крепится к концу рычага 7, шарнирно укрепленного па стойке 9.
Рис. 28. Схема прибора «Циклометр»
На втором конце рычага 7 устанавливаются балансирные грузы 8. Стойка 9 крепится на основании 10 и может устанавливаться так, что индентор имеет возможность взаимодействовать с поверхностью образца 1 на различных радиусах (от 0 до 18 мм).
Привод вращающегося предметного столика может осуществляться от одного из двух электродвигателей //, 12 через муфты сцепления 13, 14 и червячный редуктор 15. Двигатель 11 позволяет регулировать скорости вращения предметного столика от 20 до 200 об/мин, а двигатель 12 обеспечивает получение скорости 1—30 об/мин. На валу предметного столика установлено контактное устройство 16, связанное с электрическим счетчиком оборотов. Для получения профилограммыс поверхностей трения установка компонуется с профилографом ВЭИ-Калибр. Испытания проводятся при нормальной нагрузке на индентор, соответствующей заданным условиям. При нескольких первых проходах индентора износ не наблюдается. Качество поверхностиконтролируется по профилограммам поверхности трения образца и контактной поверхности индентора. После определенного числа циклов взаимодействия, зависящего от величины относительного внедрения, наступает интенсивное разрушение, которое регистрируется профилографом. Начало разрушения поверхности косвенно контролируется по изменению силы трения.
По результатам испытаний строитсязависимость величины относительного напряжения от количества циклов. Коэффициент усталости / определяется по углу наклона кривой, значение окр определяется путем экстраполяции экспериментальных значений при п = 1.
Усталостные характеристики материалов при упругом контакте могут также определяться методами, предусмотренными в ГОСТе 2860—45 (методопределения предела выносливости).
Между фрикционной контактной усталостью и усталостью, определяемой при одноосном нагружении, имеется тесная корреляция.
Усталостно-прочностные характеристики материалов необходимо определять также в зависимости от температуры.
Рекомендуемая литература:Основная: 1 [разд.9, с.363-371 ] .
Контрольные вопросы
1. Сколько и какие существуют этапы испытания на трение и износ?
2. Какие существуют ГОСТы на испытание работоспособности материалов?
3. Как определяется адгезионные свойства материалов?