Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

Машины и методы испытания на абразивное изнашивание подробно описаны в трудах проф. М. М. Хрущова и др. [107].

В научно-исследовательских институтах и на заводах применяют специализированные машины, обеспечивающие исследования различных видов износа при широком диапазоне изменения внешних механических воздействий, среды и мате­ риалов. Б. И. Костецким и др. предложены машины КЕ-1, КЕ-2, КЕ-3 и КЕ-4 для определения износа схватыванием, окислитель­ ного, абразивного и осповидного. Каждая из указанных машин имеет необходимые устройства для того, чтобы при работе полностью оценивать все стадии износа, для изучения которого она предназначена. С помощью машины можно измерять количественные показатели трения и износа и изучать основные качественные характеристики износа, например микрорельеф и микроструктуру поверхности и поверхностных слоев, тепловой режим трения, остаточные напряжения.

Машина КЕ-2 для изучения окислительного износа металлов представляет собой герметичную камеру, внутри которой в вер­ тикальной плоскости с постоянной скоростью вращается эталонный металлический диск. Образец можно устанавливать на любом расстоянии от центра эталонного диска диаметром 200 мм, что позволяет получать скорости трения 0,5—15 м/с при 1400 об/мин электродвигателя.

Диаметр испытуемого образца 11,3 мм, длина 25—30 мм. Нагрузочное устройство обеспечивает давление в диапазоне от 0 до 25 кгс/см2. Силу трения измеряют, определяя деформацию тарированной пружины индикатора с ценой делений 0,01 и 0; 0,01 мм. Герметическая камера приспособлена для создания вакуума до 0,75 кгс/см2 и избыточного давления до 1,5 кгс/см2 и может быть заполнена различными газами. В камере имеются электрическая лампочка и стеклянный глазок, позволяющие осматривать всю плоскость камеры в процессе испытания.

Следует отметить, что существующие машины не позволяют воспроизводить особенностей работы при трении расцепляю­ щихся пар. Процесс расцепления характеризуется большим давлением на трущихся парах, односторонним износом и много­ кратным срабатыванием их во время эксплуатации. С помощью сконструированного в Московском авиационном институте дина­ мометрического автомата ДА-МАИ можно исследовать для различных вариантов расцепляющихся пар зависимости стати­ ческих и динамических коэффициентов трения скольжения, смешанного трения и характера износа от давления с регистра­ цией скоростей взаимного перемещения образцов.

Этот автомат обеспечивает высокую точность и устойчивость измерений и обладает хорошими эксплуатационными качества­ ми. Автомат может быть использован для исследования статических и динамических коэффициентов трения в кулачко­ вых и пусковых устройствах станков и механизмов.

Ивановским заводом испытательных приборов изготовлены машины МДП-1 для определения интенсивности износа и коэф­ фициентов трения металлов и пластмасс; МФТ-1 для оценки фрикционной теплостойкости материалов, МАСТ-1 для испыта­ ний на трение материала со смазкой и без смазки при нормаль­ ной и повышенной температурах (до 400° С).

Надежность машин и механизмов, в которых применены высоконагруженные узлы трения, часто определяется правиль­ ностью выбора смазочных материалов и материалов трущихся пар этого узла. Изучение закономерностей, определяющих

антифрикционные свойства смазочных материалов при высоких и сверхвысоких контактных напряжениях в широком диапазоне температур и скоростей.

Например, при испытании на машине трения МТ-2 противоизносных свойств материалов трущихся пар и смазочных

При определении зависимости износа от нагрузок по каждой нагрузке проводят отдельный опыт, после чего измеряют пятна износа на нижних шарах. При переходе к последующим опытам шары поворачивают так, чтобы в начале каждого опыта контак­ тировали неизношенные поверхности.

Противоизносные и антифрикционные свойства нефтепара­ финовой фракции трансформаторного масла исследовали на шарах из закаленной стали ШХ6 диаметром 12,7 мм при температуре 50° С и скорости скольжения 23 см/с. Продолжи­ тельность каждого опыта при различных нагрузках составляла 60 с (рис. 68).

На рис. 68, а прямая 4 показывает зависимость от нагрузки диаметра пятен упругого контакта статически сжимаемых шаров; на рис. 68, б дана зависимость коэффициентов трения от времени при осевой нагрузке 75 кгс. Кривые 1, 2 и 3 относятся

нагрузки заедания повышаются. Это связано с образованием окисной пленки на поверхностях трения, что приводит к повы­ шенному износу, но предотвращает заедание или смягчает условия его протекания. Последнее проявляется в снижении коэффициента трения и уменьшении длительности заедания.

Испытания материалов на прочность. До настоящего време­ ни промышленность выпускала машины, предназначенные для статических и усталостных испытаний образцов материала в нормальных условиях. За последние годы появилась необходи­ мость испытывать материалы деталей на прочность при низкой и высокой температуре в условиях динамических нагрузок раз­ личного характера. Для этой цели разработан ряд машин, которые выпускаются серийно; например, Ивановский завод испытательных приборов выпускает машины МУП-15Т и

Рис. 6$. Результаты исследования нефтепарафиновой фракции трансформаторного масла

МУП-150Т для определения усталостной прочности плоских металлических образцов при чистом изгибе, постоянной ампли­ туде деформации и при нормальной и повышенной температуре (до 900° С).

Основной задачей испытания на усталость является опреде­ ление так называемого предела выносливости (усталости). Испытание на усталость согласно ГОСТу 2860—65 заключается в определении наибольшего напряжения аШах, которое может выдержать металл образца или детали без разрушения от усталости, теоретически при неограниченном числе циклов нагружения. Такая зависимость изображается графиком, по­

строенным по данным испытаний, и называется кривой выносли­ вости. Существует несколько способов построения кривых выносливости, отличающихся только координатами (рис. 69).

При испытаниях определяют выносливость для различных значений оШах, назначаемых испытателем для отдельных образ­ цов из данного материала, составляющих необходимую серию. Величина crmax цикла устанавливается по ходу испытаний последовательно в нисходящем порядке, т. е. каждый следую­ щий образец серии получает нагружение со все меньшим значе-

бщах,«*/***

Ід^тші%,кгс/ммг

Рис. 69. Кривые пределов выносливости сталей с различным содержанием углерода и различной термической обработкой, построенные в двух системах координат: