министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Донской государственный технический университет»
(ДГТУ)
Кафедра «Химия»
Определение триботехнических характеристик наноконтактов при сухом трении
Методические указания к выполнению лабораторной работы
Ростов-на-Дону
2013
Составители канд. техн. наук, доц., , канд. техн. наук, доц.,
УДК 621.3+539.2+542
Определение триботехнических характеристик наноконтактов при сухом трении: Метод. указания к выполнению лабораторной работы. Ростов-на-Дону: Издательский центр. 2013. - с.
Методические указания содержат описание лабораторной работы по курсу «Основы нанотрибологии», предназначены для студентов дневного отделения специальности 210602 и направления 150100.
Печатается по решению методической комиссии факультета "Нанотехнологии и композиционные материалы".
Научный редактор, д-р техн. наук, проф.,
Рецензент, канд. хим. наук, доц.
Ó , 2013
Ó Издательский центр ДГТУ, 2013
Цель и задачи работы: Определить характеристики трибоконтакта (момент трения и износ) в режиме сухого трения.
Испытания проводятся на трибологическом комплексе Т-11. Он состоит из: машины Т-11 с установленными на ней датчиками момента трения, линейного перемещения и температуры, управляющего устройства ВТ-15, цифрового усилителя Spider8, персонального компьютера с программой Т-11_v2 (рис.1).
Рис.1. Блок схема трибологического комплекса Т-11.
Рис.2 . Общий вид трибологического комплекса Т-11.
Трибологический комплекс позволяет производить измерение, получение, запись, показ данных на мониторе компьютера и печать результатов испытаний: силы трения (Н), линейного перемещения (нм), температуры нагрева пальца (шара) (°С), время испытаний (с). На трибологическом комплексе контролируется число оборотов, величина температуры при комнатных условиях и скорость вращения двигателя. Измеренные сигналы с отдельных датчиков переносятся через контактные соединения к управляющему устройству ВТ-15 и цифровому усилителю. Сигналы усиливаются и преобразуются в цифровую форму в зоне Spider8 и затем передаются на компьютер. С помощью компьютерной программы производится запись, показ и печать полученных данных.
Узел трения представляет собой пару трения типа «неподвижный палец – вращающий диск» (рис.3)
Рис. 3. Эскиз пары трения трибологического комплекса Т-11.
В качестве материалов для неподвижного образца палец используют сталь или латунь, для вращающего диска – сталь 45.
Проведение испытаний в режиме сухого трения
Подготовка образцов к исследованию осуществляется следующим образом: поверхность вращающего диска и торца пальца обрабатывались шлифовальной бумагой, мелкие царапины выравнивались с помощью шлифовального порошка, после они обезжиривались гексаном и высушивались на воздухе при комнатной температуре.
Перед началом испытаний образцы взвешиваются на аналитических весах.
Исследования проводятся при скорости скольжения - 0,1 м/с и нагрузки - 5 мПа.
Порядок работы на трибологическом комплексе Т-11:
1. Проверить соединения машины трения Т-11, управляющего устройства ВТ-15 и цифрового усилитель Spider8 и включить все устройства.
2. На управляющем устройстве ВТ-15 установить число оборотов, скорость вращения и комнатную температуру. Число оборотов N и скорость вращения n предварительно рассчитывают по следующим формулам:
где N – число оборотов; s – путь скольжения, м; R – радиус дорожки трения, м.
где n – скорость вращения число оборотов в минуту; v – скорость скольжения м/с; R - радиус дорожки трения, м.
3. Установить радиус дорожки трения.
4. Подготовленные для исследования образцы («диск» и «палец») установить на машину трения Т-11.
5. Сбалансировать нагружающий рычаг и установить безопасный ограничитель.
6. Установить определенное число грузов, которые соответствуют необходимой нагрузке.
7. Установить и разместить все датчики.
8. После запуска компьютерной программы Т-11_v2 установить более точное положение датчиков.
9. Записать все исходные параметров и условий проведения процесса трения в окне компьютерной программы Т-11_v2.
10. Запустить программу и наблюдать все изменения параметров на диаграмме монитора компьютера.
11. Остановка машины трения Т-11 производится автоматически, когда достигается установленное число оборотов.
12. После окончания испытаний распечатать отчет и сохранить данные в памяти компьютера в виде отдельного файла.
13. Выключить все приборы, снять пару вращающий диск и «палец». Вытереть и очистить машину трения.
По окончанию работы образцы охладить до комнатной температуры и взвесить на аналитических весах.
Обработка результатов испытаний
Из распечатанного отчета выбрать значение силы трения, линейного перемещения в начальный момент трения (50 сек) и в конечный.
Произвести расчет коэффициента трения по формуле:
Произвести расчет интенсивности износа по массе и по линейному перемещению:
Все полученные результаты оформить в виде таблицы.
Таблица 1. Результаты испытаний трибоконтакта
Режимы | Значение массы m, г | Значение силы трения, F,H | Значение линейного смешения, l, мкм | Значение коэффициента трения, f | Интенсивность износа (массовая) Im, г/км | Интенсивность износа (линейная) Il, мкм/км | ||||
начальное | конечное | начальное | конечное | начальное | конечное | начальное | конечное | |||
Сухое трение Р= Т= v = |
Построить графики зависимости коэффициента трения от времени для сухого и гистограмму интенсивности износа от времени трения.
Контрольные вопросы
1. Какие характеристики используются для описания трибонаноконтактов?
2. Какие режимы трения существуют?
3. Как рассчитывают коэффициент трения наноконтактов при сухом трении?
4. Какие виды изнашивания характерны для нанокантактов в режиме сухого трения?
5. Опишите методику работы на трибологическом комплексе Т-11.
Литература
1. Балабанов : правда и вымысел. – М.: Экспо, 2010.
2. Безъязычный нанотехнологий на эксплуатационные свойства деталей машин. – М.: Машиномстроение, 2010.
3. Безъязычный исследования наноструктур. Зондовые технологии. – М.: Машиномстроение, 2010.
4. Кормилицын материалов и структур нано и микротехники. – М. ACADEMIA, 2008.
Составители канд. техн. наук, доц., , канд. техн. наук, доц.,
Определение триботехнических характеристик наноконтактов при сухом трении
Методические указания к лабораторной работе
Редактор
ЛР № 000 от 18.05.01 В набор В печать
Объем усл. п.л. уч-изд. л. Офсет. Формат 60х84/16
Бумага типа № 3 Заказ № Тираж Цена
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
