Реферат: Метод дослідження протизносних властивостей мастильних матеріалів при радіальних коливаннях валу

Нерухомий плоский зразок 9 (модель втулки) кріпиться у ванночці 10, яка розміщена на штоку 11. Піджимаючи шток створюється необхідне контактненавантаження.

З метою запобігання провертанню штока в процесі тертя відносно направляючих 12 на його поверхні передбачено виточки. Відхилення штока відносно осі обертання 1мкм. Ванночка заповнюється досліджуваним мастильним матеріалом. Гвинтами 13 вибирається перпендикулярність поверхні плоского зразка відносно осі штока та паралельність відносно утворюючої циліндр контрзразка, забезпечуючи таким чином постійність контактних напружень.

Вузли тертя пристосовані для моделювання величин радіальнихвідхиленьвалу в межах допуску на вибраний діаметр контрзразка. Прилад оснащено системами контролю та автоматичної підтримки частоти обертання.

Технічні характеристики приладу тертя ПТЛК(рв)

Швидкість обертання м/с ......................................................................0 – 1

Похибка регулювання частоти обертання ,%......................................... ≤ 1

Максимальне контактне навантаження, Н .......................................... 3500

Контрольована температура досліджуваного середовища, ^о С ...-10 + 300

Похибка вимірювання температуридосліджуваного середовища, ^о С ... 2

Діапазон задання можливих величин радіальнихвідхилень, мкм 0 – 500

Методика контролю амплітуди радіальних коливань полягає у контролі величин радіальних відхилень індикатором годинникового типу 8 з ціною поділки 1 мкм, жорстко закріпленим у магнітній державці та встановленим заокругленим наконечником, доведеним до високого класу чистоти, на робочу поверхню контрзразка 1.

Метод, реалізований на машині тертя, полягає у дослідженні протизносних властивостей конструкційних і мастильних матеріалів на лабораторному приладі тертя ПТЛК(рв), що дозволяє реалізовувати режим граничного тертя при контрольованих величинах радіальних відхилень контактуючих поверхонь.

Реальні трибосистеми типу „вал-втулка” залежно від класу точності виготовляються з відповідними радіальними відхиленнями. При цьому траєкторія руху валу буде подібною до траєкторії кулачкових механізмів, а початкова фактична площа контакту буде постійно змінюватись із амплітудою радіальнихколивань ∆х на величину відхилення д.

Структурний стан поверхонь, що працювали при різних амплітудах радіальних коливань та напрацьовані вторинні структури будуть залежати від контактних температур та навантажень і відрізнятимуться між собою. Загальний вигляд поверхонь тертя з напрацьованими ВС при випробуваннях масла МС-20 по базовій методиці досліджених на РЕМ 106Инаведено на рис. 9 та рис. 10. Поверхні відрізняються між собою за мікрорельєфом.

Фрактографічний аналіз поверхонь тертя було проведено за допомогою оптичного мікроскопа МИМ-10. У випадку тертя контрзразка з радіальними відхиленнями 120±1,5 мкм спостерігається утворення неявно вираженої карбідної сітки з включеннями вторинних структур. Найхарактернішим тут стало зародженнятріщин 2 – результат втомного руйнування, яке наступає під дією повторних циклічних навантажень.

Для оцінки протизносних властивостей мастильних матеріалів випробувань на машині тертя ПТЛК(рв) ми розробили спеціальну експрес-методику випробувань при радіальних коливаннях валу з урахуванням властивостей вторинних структур. З цією метою було визначено кількість припрацьовочних етапів для змащувальних середовищ типу низькомолекулярні вуглеводневі середовища та масла. Напрацювання квазістабільних вторинних структур було оцінено за критеріями стабілізації лінійного зношування та об’ємної температури досліджуваного середовища. Для низькомолекулярних вуглеводневих середовищ (авіагаси, палива), а також масел з низькими в'язкісними характеристиками, вибрані критерії стабілізувались на другому і третьому етапах.

Радіальні коливання на припрацьовку поверхонь та формування метастабільних вторинних структур впливають несуттєво. Тому розроблена експрес-методика випробувань мастильних матеріалів різного функціонального призначення є чотирьохетапною при випробуваннях мастильних середовищ з низькими протизносними властивостями та п’ятиетапною при дослідженні високоефективних середовищ (останній етап в обох випадках, необхідний для довготривалої оцінки напрацьованих вторинних структур, становить 3000 м шляху).

У четвертому розділі визначено вплив амплітуди радіальних коливань на зношування поверхонь. Для цього було проведено випробуваннярізних мастильних матеріалів за розробленою експрес-методикою при відповідних величинах радіальних відхилень контрзразка.

При взаємному контактуванні пари ШХ15–ШХ15 в середовищі ТС-1 прослідковується залежність збільшення величини зношування із збільшенням величин радіальних відхилень, а в середовищі масел наявні амплітуди радіальних коливань, за яких зносостійкість поверхонь є вищою порівняно з тертям із мінімальними амплітудами.

При терті пари ШХ15–БрАЖ10 в різних середовищах прослідковується залежність збільшення величини зношування зі збільшенням величин радіальних відхилень.

Вплив амплітуди радіальних коливань на зношування поверхонь визначено для пари тертя ШХ15–ШХ15 в мастильних середовищах різного функціонального призначення (авіагаси, палива, масла моторно-трансмісійної групи).

При випробуваннях мастильних середовищ з різними експлуатаційними властивостями на машині тертя ПТЛК(рв) було отримано закономірності впливу амплітуди радіальних коливань на інтенсивність зношування поверхонь тертя, які полягають у наступному:

- у середовищах з низькими протизносними властивостями інтенсивність зношування збільшується з ростом амплітуди радіальних коливань;

- у середовищах високоефективних масел існують амплітуди радіальних коливань, за яких інтенсивність зношування є меншою порівняно з тертям при амплітудах, що наближаються до нуля.

Дослідження тонкої структури поверхонь тертя, що працювали з різними амплітудами радіальних коливань, проведено рентгенографічним методом на установці ДРОН-3. Сукупне використання математичних методик обробки кривих фізичного розширення (методи апроксимації, Стокса, гармонічного аналізу) дозволили одержати достовірну інформацію про розміри блоків когерентного розсіювання, мікронапруги (рис.17), густину дислокацій.

За чітко контрольованих мінімальних величин амплітуди радіальних коливань похибка відтворюваності результатів на лабораторних приладах тертя з лінійним контактом одностороннньої дії ПТЛК(о), ПТПЛК, ПТЛК(рв) не перевищувала 10% та майже в 3 рази була меншою (20,1%) на ПТЛК(р), порівняно із випробуваннями без контролю радіальних коливань.

Використовуючи отримані результати, було розроблено метод оцінки протизносних властивостей мастильних матеріалів за радіальних коливань трибосистеми, який базується на випробуваннях мастильних матеріалів на лабораторному приладі тертя ПТЛК(рв) у широкому діапазоні швидкостей (0-1 м/с) та контактних навантажень (1-3500 Н).Метод передбачає вхідний контроль матеріалів, поверхонь, середовищ з метою зменшення похибки, що припадає на початкові умови.

Суть методу:

- випробування середовищ та присадок до них за чітко контрольованих величин радіальних відхилень для зменшення похибки випробувань;