ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕСТКОСТИ

Испытанию на жесткость в машиностроении подвергают де­тали, узлы и машины в целом. Жесткость определяется как от­ношение силы к перемещению в точках и направлениях, наиболее влияющих на работоспособность машины.

Испытания на жесткость проводят при статическом нагру­жении.

Используют внешнее нагружение с по­мощью испытательных машин рас­тяжения-сжатия, или внутреннее нагружение, достигнутое винтовыми домкратами или гидравлическими цилиндрами. Нагрузки обычно из­меряют динамометрами.

Для обеспечения точного направления и координат точки приложения сил на испытуемые детали в системе нагру­жения должны быть два шарнира (обычно в виде двух шариков или сфер, через которые нагрузка передается на динамометр и от динамометра на испытуемую деталь

Упругие перемещения в машинах складываются из собствен­ных и контактных перемещений.

При испы­таниях определяют упругие перемещения при ступенчато на­растающих и убывающих нагрузках и строят соответствующие графики.

При первом нагружении происходит выборка зазоров и пластические деформации микронеровностей, которые осо­бенно существенны в условиях контакта по большой номиналь­ной площади. Поэтому испытание ведут после двух-трех предва­рительных обжатий.

При испытаниях собственной жесткости обычно все измерения ведут от неподвижной базы, а при испытаниях контактной жест­кости — преимущественно относительно сопряженной детали.

Испытание жесткости на металлических моделях требует очень больших нагрузок и весьма точных измерительных средств. По­этому наиболее подходящим материалом для моделей является материал с малым модулем упругости, но относительно высоким пределом пропорциональности. Таким материалом является орга­ническое стекло—плексиглас.

Исследования трения и изнашивания деталей машин относятся к числу наиболее актуальных, так как большинство машин и их деталей выходят из строя вследствие износа.

Исследования жидкостного трения включают в себя измерения сил или моментов трения, давления масла, толщины масляного слоя, температуры.

Силы и моменты трения определяют за счет уравновешивания нагруженной системы.

Давление масла в подшипниках можно измерять прецизионными манометрами. Наиболее широко применяют малоинерционные манометры в различном исполнении:

1- в виде упругой цилиндрической трубки, по поверхности ко­торой намотано несколько витков проволочного датчика сопро­тивления или цилиндрической коробки, дно которой служит уп­ругой мембраной (прогибы последней измеряют датчиками емкостными, индуктивными или сопротивления);

2- в виде полупроводникового датчика, электрическое сопротив­ление которого меняется в зависимости от давления.

Толщину масляного слоя измеряют, пользуясь общими методами измерения перемещений. Приближенную проверку возникновения жидкостного трения можно производить по скачкообразному изменению электрического сопротивления.

Температуру трущихся поверхностей измеряют термопарами или термометрами сопротивления, заделываемыми в деталь, как можно ближе к ее поверхности.

Объектами испытаний при исследования изнашивания являются образцы, детали и натурные машины.

. В соответствии с основными видами изнашивания испытания преимущественно производят на абразивное изнашивание и на схватывание.

Испытания на абразивное изнашивание деталей в условиях, близких к рабочим, являются длительными и сопровождаются частыми искусственными пусками и остановами, интенсифици­рованным режимом нагружения, или искусственным загрязнением. Испытания носят сравнительный характер.

Испытания на схватывание могут быть краткосрочными (ми­нимальное время для одного испытания — время теплового цикла детали). Кратковременные испытания не отра­жают влияния абразивного износа деталей на схватывание.

Оценивают износ следующими способами:

- по изменению геометрических параметров тел: линейных раз­меров, формы и микрогеометрии (основные способы);

(Изменение геометрических факторов контролируется путем измерения новых линейных размеров или методом вырезанных лунок. Наиболее широко применяемый метод лунок заключается в том, что на изнашиваемую поверхность наносится постепенно сужи­вающаяся неглубокая лунка. В результате даже небольшого износа длина лунки сильно уменьшается. По измеренному умень­шению длины лунки вычисляют глубину износа.)

- по уменьшению веса образцов (способ, пригодный только для малых образцов, не впитывающих масло);

- по количеству продуктов износа;

- по уменьшению радиоактивности активизированного поверх­ностного слоя;

- по снижению показателей работы узла, например, по увели­чению утечек, расхода топлива (способ, применяемый только при наблюдении за износом в эксплуатации).

Для оценки износостойкости важно знать, как распределяется давление по трущимся поверхностям.

 

Для этого применяют:

1. Метод, основанный на измерении электрического сопротивления стыка, зависящего от фактической площади контакта и, следо­вательно, от давления. Одна из контактирующих деталей де­лается составной из жесткоскрепленных электроизолированных частей. Измеряется падение напряжения при прохождении через стык электриче­ского тока;

2.Метод, основанный на измерении местных сближении. В одной из деталей сверлят отверстия, вставляют в них и поджимают винтами к сопряженной детали чувствительные элементы с наклеенными тензорезисторными датчиками. Датчики тарируют на давления в применении к данному качеству обработки и материалу контактирую­щих деталей;

3.Метод измерения переменных по времени давлений пьезо­электрическим датчиком при сопряженной детали, обладающей пониженным модулем упругости. Давление передается датчику через упругую мембрану;

4.Метод основанный на способности ультразвуковых колеба­ний частично отражаться от поверхности стыков в зависимости от плотности контакта. Ультразвуковые колебания излучаются короткими импульсами н, отражаясь от стыка в виде эхо-сигнала, возвращаются и измеряются прибором..