раздел 2.5).
2.2. Методы испытаний материалов и деталей на трение и износ
Испытания материалов на двигателях связаны со значительными затратами
материальных ресурсов и времени, кроме того, не всегда удается в должной мере
оценить влияние тех или иных факторов на процессы трения и изнашивания реальных
деталей. Поэтому при внедрении новых технологических процессов, конструктивных
изменений деталей узлов трения и других мероприятий, используют лабораторное и
стендовое моделирование в условиях, приближенных к условиям работы реальных
деталей.
Основными критериями оценки работоспособности материалов и эффективности
упрочняющей обработки деталей двигателей являются их показатели по
задиростойкости, прирабатываемости, износостойкости и антифрикционным
свойствам. В связи с этим для проведения настоящей работы были выбраны и
отработаны методы испытаний, позволяющие моделировать основные процессы трения
и износа реальных деталей [5,9,151], включающие испытания в условиях возвратно
– поступательного трения, испытания образцов натурных деталей с сохранением их
рабочих поверхностей, испытания с натяжением и самоустановкой поршневых колец.
2.2.1. Метод исследования зависимости коэффициента трения от нагрузки.
Испытания на задиростойкость.
Для регистрации моментов трения использовали индуктивный датчик машины трения
СМЦ-2. Коэффициент трения вычисляли по формуле:
, (2.1)
где Мтр– момент трения; d – диаметр подвижного образца; Р –величина нагрузки.
Начало задирообразования определяли по резкому возрастанию момента и
коэффициента трения и появлению задиров рабочей поверхности. Погрешности
измерений Мтр и f составляла от 9% при Р = 0,2 кН до 2% при Р = 1,0 кН.
Величину износа образцов контролировали их взвешиванием на аналитических весах
до и после испытаний с точностью ± 0,1 мг. Перед взвешиванием образцы промывали
в бензине и высушивали в течение 15 мин.
С увеличением нагрузки испытаний увеличивается вероятность непосредственного
контакта ювенильных поверхностей и схватывания сопрягаемых материалов. При
этом, как правило, резко возрастает коэффициент трения, происходит пластическая
деформация и разрушение поверхностных слоев материалов.
Моделирование этих процессов производили на машине трения 2070 СМТ-1 по схеме,
представленной на рис.2.1. Подвижный образец 1, в виде диска диаметром 50 мм,
изготовленный из чугуна гильзы цилиндра, обрабатывали шлифованием до
шероховатости, соответствующей 8-му классу. В зависимости от условий опытов его
рабочую поверхность подготавливали соответствующим образом.
Контактирующий с диском образец 2 (колодка) изготавливали из материала
поршневого кольца. Испытания проводили по схеме перекрещивающихся цилиндров,
являющейся наиболее перспективной для практического использования и позволяющей
по одному образцу, в сочетании с методами исследования контактных процессов,
определить параметры установившегося износа [152]. Крепление образцов
осуществляли в специально изготовленных приспособлениях, обеспечивающих их
самоустановку в процессе испытаний и исключающих перекосы. Cледует отметить,
что конструкции держателей образцов на машинах трения СМЦ-2 и 2070 СМТ-1
принципиально не пригодны для точных испытаний не только масел и присадок
[153], но и материалов, особенно в высокопрочном состоянии. Испытания
самоустанавливающихся образцов деталей значительно сокращает разброс данных при
испытаниях и приближает условия испытаний к условиям работы их в узлах трения.
Смазывание осуществляли различными способами, в зависимости от склонности
материалов и их рабочих поверхностей к схватыванию - путем однократной смазки
перед испытанием, капельным способом или же по методу окунания подвижного
образца. Температуру смазки в этом случае измеряли с помощью хромель–алюмелевой
термопары и поддерживали, в начале испытания, на уровне 75-80єС. В каждой серии
испытаний использовали масло одной партии. Вязкость масла контролировали с
использованием вискозиметра ВПЖТ – 2(4) по ГОСТ 33 – 82. При испытании
определенных пар трения вязкость целесообразно оценивать также на маятниковом
приборе [153], с использованием в качестве опор испытываемых материалов.
Нагружение образцов производили в интервале общих нормальных нагрузок 0,2-2,0
кН, через 0,2 кН. Время между нагружениями выбирали исходя из условия
стабилизации коэффициента трения и с учетом необходимости поддерживания
заданной температуры масла, которая в конце испытаний доходила до 150–1800С.
Необходимо отметить достаточно высокую стабильность полученных результатов – из
проведенных 5-7 опытов разброс данных по максимальным нагрузкам
задирообразования не превышает принятую при ступенчатом нагружении – 0,2 кН.
Этому способствует принятая схема крепления неподвижного образца,
обеспечивающая его самоустановку, а также то, что на условия контакта
практически не оказывают влияние геометрические погрешности изготовления
образцов.
Результаты испытаний и полученные зависимости позволяют оценить изменения
коэффициента трения и задиростойкость материалов и деталей в зависимости от
нагрузки и состояния их рабочих поверхностей.
2.2.2 Определение износостойкости материалов на машинах трения 2070 СМТ-1 и
СМЦ-2
Испытания материалов на износостойкость при трении скольжения в условиях
граничной смазки осуществляли на машинах трения 2070 СМТ-1 и СМЦ-2 при скорости
скольжения 1,3 м/с. Схема испытаний аналогична приведенной выше (см. рис.2.1).
В качестве неподвижного контртела использовали образцы, изготовленные из
реальных деталей (поршневых колец, вкладышей
- Киев+380960830922