Практ_№2_методика триботехн исп

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования “Гродненский государственный университет имени Янки Купалы”


Факультет инновационных технологий машиностроения


Кафедра материаловедения и ресурсосберегающих технологий





Практическое занятие № 2




МЕТОДИКИ И СРЕДСТВА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ







для студентов специальности Т 0302 – “Технология и оборудование высокоэффективных процессов обработки материалов”














Гродно МЕТОДИКИ И СРЕДСТВА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: Ознакомиться с методикой и средствами для проведения триботехнических испытаний. Изучить схемы типовых машин трения.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Трение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения их поверхностей по касательному к ним направлению. Усилие, необходимое для преодоления этого сопротивления – сила трения. Отношение силы трения между двумя телами к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу, представляет собой коэффициент трения.
Изнашивание – процесс отделения материала с поверхности твердого тела при трении и (или) увеличении остаточной деформации, сопровождающейся постепенным изменением его размеров. Количественными характеристиками этого процесса являются скорость и интенсивность изнашивания. Скорость изнашивания It представляет собой изменение массы (m изнашиваемого материала в единицу времени t. Различают линейную Ih,, массовую Im и энергетическую Iw интенсивности изнашивания:

Ih, = (h/L; Im = (m/pAaL; Iw = (v/FL,

где (h, (m, (v –толщина, масса и объем изношенного материала, L – путь терния, F – сила трения, Aa – нормальная площадь поверхности трения.
Методы измерения силы трения

В лабораторных исследованиях для оценки силы трения используют методы, основанные на определении крутящегося момента, либо сопротивления смещению одного из трущихся тел относительно другого

Методы, реализация которых предусматривает применение механических датчиков
Принципиальная схема измерения сил трения с помощью динамометров показана на рис.1. Образец 1 под действием силы трения по поверхности вращающегося диска или вала 2 поворачивает рычаг 3, который сжимает (растягивает) пружину динамометра 4. По деформации пружины судят о силе трения.
Измерение силы терния с помощью торсиона определяют по углу закручивания упругого элемента (рис.2). Торсион 1 жестко связан с неподвижным элементом 2. Такой метод чаще применяется в машинах типа МАСТ, предназначенных для определения фрикционной теплостойкости.




Cхема измерения силы трения с помощью динамометра и
с помощью торсиона




Рис.1





Рис.2





Наиболее простым и надежным в эксплуатации является датчик маятникового типа (рис. 3). Измеряемый момент трения определяется по углу отклонения противовеса 1, связанного с неподвижным образцом 2, контактирующим с вращающимся диском (валом) 3. Применяется в серийных машинах терния типа И-47, МИ-1.

Схема измерения силы трения с помощью датчика
маятникового типа

Рис.3







Методы, основанные на преобразовании деформации (перемещения) упругого элемента в электрический сигнал

В данном случае перемещение или деформация упругого элемента может фиксироваться тензометрическим, пьезоэлектрическим или индуктивным датчиком. Наиболее распространен тензометрический метод измерения силы трения (машины типа МПТ-1, МДП-1). Схема тензометрического метода показана на рис.4. Под действием силы трения проволочный или фольговый тензорезистор 1, наклеенный на упругую балку (кольцо) 2, связанную тягой 3 с неподвижным контртелом 4, деформируется. При этом изменяется его электрическое сопротивление и ток в одной из диагоналей мостовой схемы, в которую он включен.

Схема измерения силы трения тензометрическим
методом



Рис. 4

В ряде машин трения используются электромагнитные, индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие преобразователи. Принцип их действия основан на измерении характеристик электромагнитной цепи датчика при перемещении под действием силы трения его подвижного элемента, связанного с помощью упругого кольца с одним из тел трения. Замена упругой балки или кольца 2 на пьезоэлектрический датчик также позволяет измерить силу трения благодаря возникновению на гранях кристалла противоположных по знаку зарядов его деформации.

Метод, основанный на регистрации рабочих характеристик ведущего электродвигателя постоянного тока.

О моменте трения судят по изменению величины тока при постоянном напряжении, требуемого для достижения заданной скорости вращения вала.

Метод свободных колебаний маятника

Этот метод применяется для определения коэффициента трения качения. Шарик маятника, закручивая нить, катится по наклонной поверхности (рис. 5,а). По затуханию колебаний судят о коэффициенте трения качения. Нагрузку изменяют, задавая угол наклона плоскости (. По затуханию колебаний маятника (рис. 5, б) определяют также коэффициент трения в подшипнике скольжения (качения).



Схема определения силы трения качения методом
свободных колебаний маятника

Рис.5


Методы определения износа трущихся тел

Метод искусственных баз

Линейный износ определяют по измерению сужающегося углубления заданного профиля, выполненного на изнашиваемой поверхности. Углубление может быть выполнено путем вдавливания алмазной пирамиды; толщина изношенного слоя

(h=1/К(d1 –d2),

где d1, d2 – длина диагонали до и после изнашивания;
К – коэффициент пропорциональности.

При использовании конического индентора

(h=0,5(d1 –d2)ctg(/2,

где d1 ,d2 –диаметр отпечатка до и после изнашивания;
( -угол при вершине конуса.

В качестве искусственной базы используют также конические углубления, полученные сверлением, либо вырезанную лунку, нанесенную на поверхность трения резцом. Измерение размеров искусственной базы проводят, как правило, оптическим методом. С целью уменьшения погрешностей, вносимых в процесс трения и изнашивания искусственной базой, применяют метод профилографирования поверхности трения. Для этого до испытаний на поверхности трения наносят царапину глубиной в несколько микрометров и снимают профилограмму с этого участка поверхности до и после испытаний на износ.

Методы неперерывного прямого измерения линейных
размеров трущихся тел

Они предусматривают применение датчиков, измерительный элемент которых контактирует с одним из тел трения, фиксируя его смещение относительно неподвижной базы. Применяются: индикаторы часового типа, тензометрические элементы, индуктивные и др. датчики перемещения.

Монометрический метод
По мере изнашивания сопрягаемых тел увеличивается зазор между ними и скорость утечки газа или жидкости (рис. 6), что приводит к падению давления в системе подачи среды в зону трения.

Схема монометрического метода определения зазора


Рис.6

Наиболее распространённым методом определения массового зазора является метод периодического взвешивания изнашиваемого образца. Износ определяется по потере суммарной массы образца.


Метод анализа проб масла
Применяется при изучении процесса изнашивания тел в присутствии смазки. Износ определяется по концентрации изношенного материала в пробе масла, оцениваемой оптическим, химическим, магнитным и другими методами.

Метод радиоактивных изотопов
В изнашиваемый материал вводится радиоактивный изотоп (при изготовлении деталей, нанесении покрытия, установкой радиоактивной вставки и т.д.). По измерению интенсивности излучения изнашиваемого образца определяется его износ.

Типовые машины трения

Для лабораторных испытаний используется ряд машин трения, позволяющих реализовать различные схемы контактирования трущихся тел. Наиболее широко применяемые описаны ниже.
Машина Х4-Б Предназначена для изучения абразивной стойкости материалов (рис. 7). Исследуемый образец I приводится в контакт с диском 3. Трение абразива осуществляется по торцевой поверхности цилиндрического образца, который при этом смещается к центру вращения диска, а путь трения представляет собой спираль Архимеда.
Машина для исследования пластмасс типа МПИ. Образец цилиндрической формы (рис.8) контактирует с вращающейся поверхностью цилиндрического вращающегося контртела 2, на поверхности которого закреплена абразивная шкурка. По мере изнашивания образец перемещается вдоль оси цилиндра, смещаясь за один оборот последнего на расстояние, равное диаметру образца.

Принципиальная схема Принципиальная схема
мшины трения Х4-Б машины трения типа МПИ




Рис. 7 Рис.8

Машина для испытания пластмасс на трение МПТ-1. (рис.9) Плоский образец, закрепленный на ползуне 2, совершает возвратно-поступательное движение, контактируя с неподвижными образцами заданной формы. Позволяет производить испытания в широком интервале изменения температуры от –300 до +2000С.

Схема машины для испытания пластмасс
на трение МПТ-1

Рис.9

Для определения температурной стойкости смазочных материалов и износостойкости материалов при нормальных и повышенных температурах и контактной нагрузке применяется четырехшариковая машина и машина МАСТ. Последняя реализует две схемы контактирования: шариковая пирамида и шарик-кольцо.

Схема машин для оценки фрикционной теплостойкости


Рис. 10 а) – машина трения МФТ-1; б) –машина трения МДП-1

Машина трения МФТ-1 применяется для оценки фрикционной теплостойкости материалов. Реализуется контакт двух кольцевых образцов торцами (рис.10). Аналогичная схема контактирования тел трения предусмотрена в конструкции машины трения УМТ-1. Эта машина и машина МДП-1 реализует схему контакта «вращающийся диск - цилиндр». Испытания можно проводить при высоких скоростях скольжения и малых значениях коэффициента взаимного перекрытия сопрягаемых тел.

Принципиальная схема машин трения МИ-1М, СМТ-1
13 EMBED Word.Picture.8 1415
Рис.11

Моделирование фрикционных узлов с высшими кинематическим парами (подшипники, зубчатые колеса, колесо-рельс) может осуществляться на машинах трения МИ-1М, СМТ-1. Машины позволяют проводить исследования в широком интервале нагрузок и при скоростях скольжения до 1,5 м/с. Реализация приведенных на рис. 11 схем контактирования образцов обеспечивает возможность изучения фрикционных свойств материалов при трении скольжения, качения и качения с проскальзыванием.


Вопросы по практическому занятию №2:

Трение, сила трения, коэффициент трения. Изнашивание. Скорость изнашивания (определения);
Формулы линейной, массовой и энергетической интенсивностей изнашивания;
Методы измерения силы трения;
Методы определения износа трущихся тел;
Методы непрерывного прямого измерения линейных размеров трущихся тел;
Типовые машины трения и их принципиальные схемы.









13PAGE 15


13PAGE 14915





Приложенные файлы

  • doc 22446280
    Размер файла: 112 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий