Методическое руководство (стр. 33 )

где a - средняя интенсивность молекулярной составляющей силы трения;

Sф - фактическая площадь контакта;

b - коэффициент, характеризующий механическую составляющую силы трения;

Р - сила давления.

Сила трения в узлах трения может играть отрицательную или положительную роль. В подшипниках трение необходимо свести к минимуму, чтобы уменьшить потери энергии. Для этой цели используют специальные антифрикционные материалы и смазочные вещества. В муфтах сцепления, тормозах необходимо обеспечивать наибольшие значения сил трения. В этом случае применяют материалы, обеспечивающие максимальную величину коэффициента трения.

В процессе эксплуатации любого узла трения происходит постепенное разрушение контактирующих поверхностей - это процесс изнашивания. При этом размеры деталей изменяются. Износ может оцениваться в единицах длины, объема или массы. Наиболее часто используется понятие линейного износа. Любой материал, используемый в узлах трения, должен обладать необходимой износостойкостью.

Износостойкость - это свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения. Износостойкость оценивается величиной, обратной скорости изна­шивания или интенсивности изнашивания. Скорость изнашивания - это отношение износа детали к времени, в течение которого про­исходило изнашивание. Интенсивность изнашивания - это отноше­ние износа детали к пути трения или объему выполненной работы.

Механизм изнашивания материалов является сложным и комп­лексным явлением. При трении происходят процессы деформации (упругой и пластической) контактирующих поверхностей, в поверхностном слое материала протекают различные физико-химические процессы (диффузия, окисление и т. д.), что в конечном счёте вызывает постепенное разрушение поверхности и определение частиц износа. В зависимости от того, какие процессы определяют изнашивание материала, выделяют тот или иной вид износа: абразивный износ, окислительный износ, усталостный износ, водородное изнашивание, избирательный перенос, кавитационное и эрозионное изнашивание, схватывание и заедание трущихся поверхностей.

2. Порядок выполнения лабораторной работы.

2.1. Приборы, принадлежности, образцы

Для выполнения лабораторной работы необходимо: лабораторный узел трения ( рис.1), пластинчатый динамометр (рис.2), образцы, контртела, ключ рожковый.

2.2. Сборка и установка узла трения

Сборка лабораторного узла трения осуществляется следующим образом. Узел кладется плашмя на стол и винт 7(см. рис.1) вывинчивается на 5-10 мм. Между обоймами 2 узла трения устанавливаются два образца таким образом, чтобы штифт на обойме попал в соответствующее отверстие на образце. В отверстие между образцами вставляется контртело (рис. 4). Винтом 7 осуществляется стяжка обойм до отклонения стрелки индикатора 6 на 5-7 делений. При этом контртело может перемещаться относительно образцов в осевом направлении "от руки".

В качестве привода лабораторного узла трения используется токарно-винторезный станок. Лабораторный узел трения в сборке закрепляется левым концом контртела в 3-х-кулачковом самоцентрирующем патроне, а правый конец контртела поддерживается вращающимся центром, установленным в пиноли задней бабки станка.

В резцедержателе устанавливается пластинчатый динамометр.

Узел трения должен опираться краем верхней планки на пружину пластинчатого динамометра. Это достигается осевым перемещением узла трения по контртелу закрепленному на станке.

2.3. Работа установки

Поворотом винта 7 по заданию преподавателя и на основе тарировочного графика пружины 3 (см. приложение) устанавливается требуемая нагрузка на пару трения P в н/м2. Рычагами коробки скоростей станка устанавливается заданная преподавателем частота вращения шпинделя n, что соответствует скорости скольжения в паре трения

V = p · d · n / 60000 (1)

где d - диаметр контртела в мм.

Станок включается и работает в течение 60 минут (I час). В процессе работы станка через каждые 10 минут снимаются показания индикаторов: индикатора 5 на узле трения и индикатора 4 на пластинчатом динамометре. Показания индикаторов заносятся в таблицу I. После записи каждого показания индикатора 5 (на узле трения) поворотом регулировочного винта 7 его стрелка должна возвращаться в исходное положение. Показания индикатора 4 на динамометре по тарировочному графику (см. приложение 2) переводятся в величину момента трения Мт в н. м, которые также заносятся в таблицу I.

Результаты замеров Таблица 1

Время работы, мин	0	10	20	30	40	50	60
Показания индикатора узла трения	0	a1	a2	a3	a4	a5	a6
Износ, мм (h = ai / 2)	0
Показания индикат. динам.	0	в1	в2	в3	в4	в5	в6
Момент трения	0	М1	M2	M3	М4	М5	M6
Коэффициент трения

Рис. 1. Лабораторный узел трения.

1-колонки; 2- обоймы; 3-пружины; 4- планка верхняя; 5- индикатор; 6-планка нижняя; 7-винт регулирующий.

Рис.2. Пластинчатый динамометр.

Рис.3. Образец с антифрикционным покрытием.

Рис. 4. Контртело

3.4. Обработка результатов измерений

Величина нормального (радиального) износа в узле трения суммируется индикатором 6 по двум образцам. Поэтому средняя величина износа равна

h = ai - a0 / 2 i = 0.

где ai - показатель индикатора.

Коэффициент трения рассчитывается по формуле

¦ = Mтi / 2PL i = 1.

где P - нормальная нагрузка на образец, H;

L - плечо (см. рис. 1.), м;

Mт - момент трения, Н м.

Средние характеристики узла трения определяются по приведенным ниже формулам и заносятся в таблицу 2.

Средний коэффициент трения

¦ = å61 ¦i / 6 i = 1.

Среднее квадратичное отклонение коэффициента трения

s¦ = å61(¦i - ¦)2 / i – 1 (5)

Доверительный интервал, в котором с 95 % вероятностью колеблется значение коэффициента трения.

± Δ¦ = s¦ 2,57 / √ і (6)

Ресурс узла трения в минутах при данных режимах работы

R = 60H / hв - hн (7)

Где H – толщина антифрикционного слоя, мм;

hв – износ за 60 минут работы, мм

hн – приработочный износ, мм.

Средние характеристики узла трения. Таблица 2.

Параметр	P	V	¦	s¦	± Δ¦	R
Размерность	H	м/с	б/р	б/р	б/р	мин
Величина

По результатам измерений строиться график изнашивания образца.

Износ в мм.

Время, мин

Размер графика А на Б.

Масштаб по оси насосов определяется по формуле

Мh » h / A – Б и округляется до ближайшего целого числа.

Масштаб по оси времени 3 мм » 1 мин.

По работе делается вывод об области применимости изученной пары трения.

3. Контрольные вопросы

1. Трение и его основные характеристики.

2. Сущность и методы оценки изнашивания.

4. Рекомендуемый библиографический список

1. Н, ; Машиностроение, 1989.

2. Костецкий , смазка и износ в машинах. Киев. Техника, 1970

3. В, Трение и износ. М.; Машиностроение, 1968.

5. Содержание отчета

1. Цель работы

2. Эскиз узла трения

3. Таблица 1.

4. Расчет по формуле (1)…(7)

5. Таблица 2

6. Вывод.

6. Приложения

Тарировочный график пружины узла трения

Наг рузка, МПа Приложение 1

Показания индуктора (мм)