Определение антифрикционных, противозадирных и противоизносных свойств смазочных материалов на четырехшариковой машине трения (ЧМТ-1)

                                     Цели работы

         Изучение антифрикционных, противозадирных и противоизносных свойств современных смазочных материалов.

        Приобретение умения и навыков экспериментального определения эффективности смазочных материалов.

        Овладение методиками выполнения работы, обработки экспериментальных данных и анализа полученных результатов исследования.

 

                                   Теоретическая часть

Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине трения стандартизован (ГОСТ 9490) и распространяется на жидкие и пластичные смазочные материалы. Критериями оценки служат: нагрузка сваривания (P_с), критическая нагрузка (Р_к), индекс задира (И_з), показатель износа (Д_и) [34].

Шпиндель машины с па­троном для закрепления верхнего ша­рика вращается с частотой 1420— 1450 мин^-1. Используются стандартные шарики диаметром 12,7 мм по ГОСТ 3722—81 не ниже II степени точности из стали ШХ15. Три нижних неподвиж­ных шарика закрепляются в чашке с испытуемым смазочным материалом. Имеется электронагреватель, обеспе­чивающий подогрев смазочного ма­териала, а также устройство для авто­матического выключения электродви­гателя при достижении предельного момента трения между шариками. Исполь­зуются два вида испытаний: кратко­временные при ступенчатом увеличе­нии осевой нагрузки и длительные (60 мин) при постоянной нагрузке. В кратковременных испытаниях про­должительность опыта при каждой заданной нагрузке 10 ± 0,2 с. Каждый опыт при данной нагрузке производят на новой пробе испытуемого смазоч­ного материала и с четырьмя новыми шариками. После каждого опыта из­меряют диаметр пятна износа каждого из трех нижних шариков и вычисляют среднее значение. Опыты на данной нагрузке повторяют дважды.

Кратковременные испытания пред­назначены для определения способ­ности смазочного материала предот­вращать возникновение задира по­верхностей трения и определять его предельную нагрузочную способность. Критериями оценки служат: критиче­ская нагрузка Р_к, при которой имеет место резкое увеличение диаметра пят­на износа на нижних шариках (на величину более 0,1 мм); нагрузка сваривания Р_с, при которой проис­ходит автоматическая остановка ма­шины при достижении момента трения 120 Н-м или сваривание шариков; индекс задира И₃ — безразмерная ве­личина, вычисленная по результатам измерения износа шариков от началь­ной нагрузки до нагрузки сваривания.

В длительных испытаниях опреде­ляется показатель износа Д_и, ха­рактеризующий влияние смазочного материала на износ трущихся по­верхностей при постоянной нагрузке, меньшей критической. За показатель износа принимается средняя величина диаметра пятен износа нижних шари­ков после часового испытания.

Проводят также испытания противоизносных свойств масел по методу предварительных отпечатков. По дан­ному методу ведут часовые испытания на эталонном масле при нагрузке 200 Н.

Для более глубокого изучения механизма действия ТСМ или присадок машину ЧМТ-1 дополнительно оснастили датчиками силы (тензометрическим) и перемещения (оптическим). Схема оснащения машины ЧМТ-1 показана на рис.6.1[24]. 

Датчик силы позволяет в любой момент времени фиксировать силу трения, а датчик перемещения - диаметр пятна износа, что позволяет получать информацию о крутящем моменте и величине износа в реальном масштабе времени. Величина крутящего момента характеризует антифрикционные свойства испытуемого смазочного материала.

 Вся информация о значениях момента трения и перемещений после обработки специальным процессором поступает в ПЭВМ и выдается в виде графиков и таблиц.

 

                         Оборудование, инструмент и материалы

Образцы – четыре шарика диаметром 12,7 мм, образующие пирамиду (см рис.6.10). Три нижних шарика неподвижны в чашке с испытываемым смазочным материалом, верхний закреплен в шпинделе, вращающемся с частотой 1460 ± 70 об/мин.

-компьютер для обработки регистрируемых параметров, подключенный к силоизмерительной системе 1925-ИС-М1-4-50;

-программа для компьютера "Испытательный комплекс ПО-7" позволяющая регистрировать силу трения возникающую при испытании и выводить графики зависимости силы трения от времени.

 Заготовки, вспомогательные материалы по ГОСТ 9490.

 

в

                       

Рис.6.10. Схема трения (а) и установки датчиков силы и перемещения (б) на машине ЧМТ-1, внешний вид ЧМТ-1 (в): 1-датчик перемещения; 2-датчик силы; 3-узел трения; 4-призма; 5-рычаг; 6-грузы.

 

 Порядок выполнения работы

  Студент должен самостоятельно:

 - изучить теоретические положения к работе, разделы  1-5 данного практикума и ГОСТ 9490 [34];

 - ознакомиться  с принципом работы оборудования;

  -при определении показателей: нагрузки сваривания (Рс), критической нагрузки (Рк), индекса задира (Из), диаметра пятен износа (Ди) испытания проводятся согласно ГОСТ 9490.

-для определения силы трения (Fтр) запускают на компьютере программу "Испытательный комплекс ПО-7" и устанавливают необходимые параметры для обработки информации, которая будет поступать с силоизмерительной системы 1925-ИС-М1-4-50.

-испытания проводят при нагрузке 1000 Н и времени испытания 10 секунд (допускается поведение испытаний при дополнительных нагрузках и разном времени испытания).

Включают режим "Испытание" в программе "Испытательный комплекс ПО-7".  Дальнейшие действия по ГОСТ 9490.

 После остановки электродвигателя ЧМТ-1 записывают в память компьютера файл испытания.

 За результат испытания при определении силы трения принимается среднее (в случае прямолинейного характера кривой силы трения от времени) или максимальное значение силы трения для каждого смазочного материала.

  Оценку эффективности смазок по антифрикционным свойствам на

ЧМТ-1 производят по формуле:

Э=((Fтр1-Fтр2)\Fтp1)*100%,

где Fтр1 - значение силы трения с эталонной смазкой, Н; Fтp2 - значение силы трения с исследуемой смазкой, Н.

 Все режимы испытаний и результаты заносятся в протокол испытаний

 

                       Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- наименование и цели работы;

- оборудование, инструмент и материалы;

- протокол с результатами эксперимента и расчетов;

- графики зависимостей «сила трения – время» для различных ТСМ или покрытий;

- выводы по работе с оценкой эффективности смазочных материалов (в процентах) по отношению к эталонному ТСМ.

                          

                                  Контрольные вопросы

1.Какие основные свойства смазочных материалов оцениваются с помощью ЧМТ-1 по ГОСТ 9490?

2.Как определяются антифрикционные свойства испытуемых смазочных материалов в этой работе?

3.Как оценивается эффективность ТСМ в данной работе? 

 

 

                                     ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ №_______________

по оценки противозадирных, противоизносных и атифрикционных свойств смазочных материалов на четырехшариковой машине трения ЧМТ-1.

 

“______”________________ ___________г.

 

Цель испытания:_____________________________________________________________

 

Номер испытания	Нагрузка		Диаметры пятен износа шести нижних шариков, мм	Средний диаметр пятен износа, мм	Предельный износ (dг ± 0,15)	Р1*dг	Q = Р1*dг/dи
	Н	кгс
		20			0,38	4,74
		24			0,40	6,382
		32			0,42	8,869
		40			0,44	11,94
		50			0,47	16,08
		63			0,49	21,88
		80			0,53	29,59
		100			0,55	40,52
		126			0,58	55,14
		160			0,62	74,57
		200			0,65	102,1
		250			0,69	138,2
		315			0,73	187,9
		400			0,78	255,6
		500			0,83	347,3
		630			0,89	472,4
		800			0,95	641,8
		1000			1,01	876,3