РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗМАЩУВАЛЬНОЇ ДІЇ, АНТИФРИКЦІЙНИХ І ПРОТИЗНОШУВАЛЬНИХ
ВЛАСТИВОСТЕЙ ТРИБОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ
Значна частина трибологічних методів досліджень стосується впливу зовнішніх
факторів на довговічність і ефективність дії змащувального матеріалу.
Результати трибологічних досліджень мають велике значення при конструюванні,
виготовленні і експлуатації машин.
Для одержання достовірних результатів випробувань мастильних матеріалів,
відтворення і сходимості результатів при повторних експериментах необхідна
чітка структура методики трибологічних досліджень, яка повинна включати:
- експериментальні засоби для проведення дослідження (схема і конструкція
установки);
- зразки, які досліджуються, або об’єкти дослідження (матеріал, конструкція,
точність виготовлення);
- умови проведення дослідження (характер навантаження, кінематичні і
температурні фактори);
- контрольно - вимірювальні засоби і їх метрологічна повірка;
- методи обробки результатів експериментального дослідження.
Встановлення зв’язку між зовнішніми впливами на трибологічну систему і змінами,
які відбуваються в контакті, є основною метою трибологічних досліджень (рис.
2.1).
Підвищення продуктивності машин, розширення діапазону навантажувально -
швидкісних параметрів і експлуатаційних середовищ вимагають створення
комплексних методів оцінювання працездатності вузла тертя при різноманітних
режимах експлуатації.
Рис. 2.1. Взаємозв’язок зовнішніх факторів, мастильного матеріалу та поверхонь
тертя в умовах локального контакту.
N, V, T – відповідно навантаження, швидкість, температура (ФНС – фактори
навколишнього середовища); ММ – мастильний матеріал; ГАШ – граничні адсорбційні
шари; ПШ – поверхневі шари металу; ОМ – об’ємна (внутрішня) зона металу.
2.1. Класифікація методів вимірювання товщини змащувального шару
Найбільш інформативним показником ефективності мастильної дії є товщина
змащувального шару в контакті. На сучасному етапі розвитку трибології існує
багато методів вимірювання товщини змащувальної плівки, класифікація яких
засновується на якісній відмінності фізичних процесів при визначенні даного
параметру. До найбільш поширених методів можна віднести наступні:
рентгенівський, магнітний, інтерференційний, люмінесцентний, тензометричний,
електричні (опору, ємності, пробою, падіння напруги) [3,49,68,69,70].
Головними вимогами, що висуваються до достовірності результатів, отриманих при
використанні даних методів, є достатня точність, стабільність і
безінерційність, а також забезпечення вимірювання товщини мастильного шару при
дотриманні існуючих в контакті умов – кінематичних, силових, температурних.
Однак, на результати рентгенівського і магнітного методів впливають продукти
зношування [71], інтерференційний метод характеризується підвищеною чутливістю
до температури контактних поверхонь і ступеня чистоти їх обробки [69],
люмінесцентний метод не забезпечує достовірних даних при структуризації
змащувальних шарів [3], тензометричний метод вимагає удосконалення тарировочних
залежностей впливу пружних деформацій поверхневих шарів металу у контакті на
мікропереміщення тензометричного датчика [49].
В експлуатаційній практиці дослідження мастильної дії при наявності цілого ряду
переваг і простоти одержали поширення електричні методи.
Дослідження основних електричних характеристик, як безпосередньо змащувального
шару у контакті, так і тонких шарів масел показали, що в однакових умовах
тертя, тобто при теоретично постійній товщині шару, опір і пробивна напруга
значно коливаються (опір, наприклад, у 1000 разів) [3]. Встановлено [49], що
електричний опір змащеного контакту тертя у значній мірі залежить від якості
поверхонь тертя і від зміни електричних властивостей мастильного матеріалу.
Вимірювання електричної ємності у тонких шарах не забезпечує достовірних даних
внаслідок структуризації компонентів масла в контакті [3].
Таким чином, вимірювання товщини змащувальних шарів за такими параметрами як
опір, напруга пробою, ємність дає достовірні результати лише у вузькому
діапазоні умов і може призвести до значних похибок. Однак, в умовах розряду, в
результаті утворення сильного провідного “каналу пробоя”, електричні
характеристики мають стабільний характер, тому точність вимірювань у цьому
режимі повинна бути високою [49].
Для вивчення товщини змащувального шару нами був застосований електричний
метод, який грунтується на вимірюванні падіння електричної напруги (пропорційно
товщині шару) у режимі нормального тліючого розряду при постійній силі струму
між контактуючими поверхнями. У порівнянні з іншими методами, цей метод дає
більш високу точність і стабільність вимірювань при достатній чутливості і
безперервності реєстрації параметрів під час роботи. Даний метод дослідження
змащувальних шарів був апробований в роботах Райко М.В., Камерона А., Зака П.Г,
Кадомського В.П. та ін. [3,72].
2.1.1. Метод вимірювання падіння напруги у режимі нормального тліючого розряду
(метод ВПН у режимі НТР).
Метод ВПН у режимі НТР, розроблений Райко М.В. [3], засновується на теорії
виникнення тліючого газового розряду в маслі, який пов’язаний з утворенням
газових пухирців. Якщо при малих зазорах у повітрі спостерігається розряд,
тривалість якого незначна, то у масляному середовищі розряд стабілізується за
рахунок наявності в газовому пухирці важких молекул (» 10%). Значення масла в
утворенні розряду заключається в тому, щоб створити газовий канал, а потім
стабілізувати процес розряду, безпосередньої участі у розряді масло не приймає.
НТР підпорядковується законам Пашена і Геля. Відповідно до закону Пашена,
стійкий газовий
- Київ+380960830922