РАЗРАБОТАНО УТВЕРЖДАЮ
13 декабря 2011 г. ______декабря 2011 г.
Машина Трения КП 001.001.000
Программа и методика испытаний.
Листов 16
Санкт-Петербург
2011.
Оглавление
1. Информационная часть: 3
1.1. Аннотация. 3
1.2. Описание работы механизма. 4
2. Основная часть. 7
2.1. Объект испытаний: 7
1.1. Цель испытаний: 7
1.2. Результат программы испытаний: 7
1.3. Средства и порядок испытаний: 7
1.4. Методы и программы испытаний. 8
1.5. Ограничения по использованию оборудования после испытаний. 8
1.6. Методика проведения испытания. 9
1.7. Нормативные документы. 13
2. Регистрация внесения изменений. 16
Информационная часть: Аннотация.
Настоящий метод исследования базируется на следующих стандартах:
ГОСТ 16504-81 Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.
ГОСТ 27640-88 Материалы конструкционные и смазочные. Методы экспериментальной оценки коэффициента трения.
ГОСТ 27674-88 Трения, изнашивание и смазка. Термины и определения.
ГОСТ 27860-88 Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа.
В настоящем методе исследований применяются следующие термины с соответствующими определениями:
Совместимость материалов – пригодность материалов для работы в условиях взаимного контакта без задиров и схватывания.
Рациональный цикл испытаний – комплексное использование модельных и\или натурных испытаний, объединенных в единую иерархическую структуру, направленных на подбор пар трения и установление их свойств применительно к реальным условиям эксплуатации.
Триботехнические испытания – испытания систем контактного взаимодействия с целью оценки их триботехнических характеристик в различных условиях внешних взаимодействий и окружающей среды.
Ускоренные испытания на износостойкость – испытания, методы и условия, проведения которых обеспечивают получение необходимой информации об износостойкости элементов изделия в более короткие сроки, чем в предусмотренных - режимах эксплуатации.
Остальные термины по ГОСТ 27674.
Для достижения каждой из целей испытания на износостойкость, следует устанавливать рациональный цикл испытаний (РЦИ), при котором иерархически построенные этапы испытания предусматривают использование результатов испытаний на предыдущем этапе при проведении испытания на последующих этапах.
Таблица возможных видов (этапов) испытаний на рассматриваемой машине трения и их характеристика.
Виды испытания | Объекты испытания | Условия Испытания | Характеристика получаемых данных |
Лабораторные исследования образцов материала | Образцы материала | Вариация нагрузкой и температурой при различных условиях и видах воздействия окружающей среды | Оценка совместимости пар трения, определение предельных силовых и тепловых нагрузок и установление критических точек, после которых наблюдается заметное изменение силы трения или уменьшение износостойкости |
Лабораторные испытания малогабаритных образцов | Малогабаритные образцы трибосопряжения | Моделирование условия внешнего воздействия, обеспечивающие воспроизведение заданного процесса изнашивания, температурно-силовых полей такой же интенсивности как и в натуральных трибосопряжениях | Фрикционные износные характеристики пары трения при заданных условиях |
Стендовые испытания | Натурные образцы трибосопряжений, сборочные единицы | Воспроизведение на стенде реальных условий эксплуатации | Показатель износостойкости при моделированных условиях эксплуатации |
Полученные при испытаниях на начальных этапах РЦИ результаты сопоставляют с требованиями к паре трения по предельным и тепловым нагрузкам, износостойкости и стойкости. Выявленные критические точки, после которых наблюдается или заметное изменение силы терния, или заметное уменьшение износостойкости, являются естественной границей применения пары трения.
Испытания материалов должны отвечать следующим требованиям:
-испытания проводят в условиях, возможно ближе моделирующих условия эксплуатации материалов в конструкциях или машинах, виды нагружения, действующие нагрузки, скорости, температуры, условия смазки, абразивную среду.
- методы испытаний образцов должны быть стандартными и должны обеспечивать сопоставимость результатов, проведенных различными исследователями.
- условия и метод испытаний должны обеспечивать получение характеристик в данных условиях с наименьшим влиянием конструктивных особенностей образцов.
Модельным испытаниям на малогабаритных образцах должно предшествовать определение масштабного фактора или расчет масштабных коэффициентов перехода (МКП) от моей к натуре для каждого параметра триботехнической системы.
После расчета МКП обязательно следует, проводит анализ возможности их реализации при испытаниях на лабораторных установках по параметрам режима испытания: скорости, нагрузке, моменту инерции маховых масс, температуре.
Группы параметров, значения которых необходимо контролировать при моделировании на малогабаритных образцах и натуральном моделировании, приведены в основной части.
Требования к форме и размерам образцов для моделирования триботехнических испытаний приведены в основной части.
Описание работы механизма.На чертеже показана машина трения. Номер 35 показывает основание, которое может быть стальной пластиной. В центре основания закреплен шпиндель – 1 который идет вверх к верхней части аппарата. Если есть желание, подшипник – 2 может быть прикреплён к кронштейну 32, которые тянется до самого верха машины. Центральный шпиндель 1 окружает втулка 7. На верхнем её конце установлен шкив -8. Приводимый в движение любым источником силы (не показано) с помощью ремней. Шкив зафиксирован с помощью гайки с винтовой резьбой – 6. Радиальный шариковый подшипник – 4, который закреплён таким образом, что шкив и шпиндель свободно перемещаются относительно друг друга. Внутренняя сторона подшипника -4 находится между корпусом шкива. Чтоб разорвать кольцо между шкивом и корпусом, на шпиндель монтирован диск – 12, который соединен с подшипником 11. Номер 12 создает поддержку для грузов 10. Останавливающая пластина 13 находится на боку диска 12 и поддерживается опорой 16, , установленной на основании 35, чтобы предотвратить вращение диска пока деталь 7 будет вращаться. Эта конструкция позволяет менять значение напряжение в контакте прямо во время работы аппарата.
Круглая деталь 18 прикручена болтами к нижней поверхности детали 15 болтом 14.Деталь 18 свободно вращается со шкивом 8 и втулкой 7,и направляется с помощью радиального шарикового подшипника 29. Который установлен на фланце центрального шпинделя 1. Деталь 18 может скользить продольно на подшипнике. Деталь 75 снабжена тремя равноотстоящими вертикальными отверстиями 19, в которых установлены подшипники 20. Радиальные шариковые подшипники и радиально-упорные шариковые подшипники вверху и внизу соответственно. Шпиндель 28 поддерживает подшипниками 20 и свободно вращается в них. На верху шпинделя 28 установлены цилиндрические зубчатые колеса 26, которые защищены гайками 17. Зубчатые колеса 26 соединены с одним центральным зубчатым колесом, которое окружает центральный шпиндель 1. Центральное колесо может быть зажато между втулкой 5 и кольцом 27, которое опирается на внутреннее кольцо из нижнего шарикового подшипника. Низ каждого из шпинделей 28, снабжен квадратным плечом и вниз уходящей конической частью. Которая впоследствии заканчивается аккуратным и закаленным чашечкой, на которую упирается с помощью одношарикового подшипника.
Чашевидная деталь 30 окружает шпиндель 28 и продолжается вверх до удобных расточек в детали 18 и формирует сосуд для смазки, в который она стекает после работы в подшипниках 4, 11 и 20 и может быть использована далее в исследованиях. Деталь 30 снизу снабжена двумя или более штырями, которые вставляются в отверстия в детали 31, которая является сменным объектом трения при испытаниях. Ответная деталь трения 22 расположена в чашевидной детали 38, вращение которой поддерживается упорным подшипником в самоустанавливающейся втулке 37, расположенной в основании 35. С помощью штыря 25, деталь 38 ограничивает вращение детали 22.
Электронагревательный элемент 36, может быть вставлен внутрь аппарат, для нагревания смазки и поверхностей терния. Провода могут быть выведены через отверстие в основании. Деталь 38 сдерживается от поворота с помощью плоской пружины 24, которая находится между опорой 16, тоже прикрепленной к основанию 35. Так же на аппарате находится шкала 33 с рисками и игла 34, чтоб зафиксировать изменения положения пружины.
Во время работы шкив 8, втулка 7, и деталь 18 вращаются с желаемой скоростью, придаваемой с помощью ремня 9, и источника вращения (не показан). Так как шпиндели 28 находятся на детали 18, и они соединены с неподвижным зубчатым колесом на центральном валу с помощью цилиндрических зубчатых колес 26, вращение детали 18 будет вызывать вращение зубчатых колес и шпинделей вокруг своих осей и так же вокруг центральной оси машины. Это вращение будет передаваться на исследуемые элементы трения, с помощью штырьков и вызовет их вращение вокруг их осей, одновременно с движением по рельсам при помощи вращения детали 18 вокруг центральной оси машины. Таким образом будет, достигнут желаемый режим трения. Трение детали 31 вызовет перемещение детали 39, которое будет зафиксировано пружиной 24 и величина отклонения пружины будет зафиксировано на шкале.
Основная часть. Объект испытаний:
Объектом испытаний по настоящей методике являются заготовки заданной формы для машины трения КП 001.001.000, разработанной
Цель испытаний:Испытание и определение триботехнических характеристик пары трения, в зависимости от вида испытания, см. приложение 1.
Результат программы испытаний:Образец считается работоспособным, если все приведенные далее тесты выполняются успешно. Так же результатом является полностью заполненный отчет об испытаниях, см. таблица Г.
Средства и порядок испытаний:Необходимые для проведения испытаний средства включают в себя средства для технологического обеспечения условий проведения испытаний, а так же аппаратное и программное обеспечение для проведения тестирования.
Для испытываемой машины трения определены следующие технические условия проведения испытаний:
Таблица 1 Условия проведения испытаний.
Наименование параметра | Диапазон значений | |||||
Температура окружающей среды | 0..+35 оС | |||||
Тип энергопитания | Постоянный ток | |||||
Тип двигателя | АИР 56 | |||||
Скорость в зоне контакта трибосопряжения | Максимальная: 10 м/с | |||||
Минимальная: 0 м/с | ||||||
Нагрузка на контакте и её распределение во времени | Максимальная: 200 кг | |||||
Минимальная: 0 кг | ||||||
Путь трения | Максимальный: ∞ м | |||||
Минимальный: 1 м | ||||||
Продолжительность работы в течение смены | Максимальная: 24 ч | |||||
Минимальная: 0,5 ч | ||||||
Температура окружающей среды | Максимальная: 400оС | |||||
Минимальная: -40оС | ||||||
Влажность окружающей среды | Максимальная: 85% | |||||
Минимальная: 0% | ||||||
Вибрация (частота, амплитуда) | Резонанс: 48-50 Гц | |||||
Запыленность окружающей среды | Класс ИСО | Пределы макс концентраций (частицы/м3) частиц размером равным и более: | ||||
0,1 мкм | 0,2 мкм | 0,3 мкм | 0,5 мкм | 1,0 мкм | 5,0 мкм | |
Класс1 | 10 | 2 | ||||
Класс2 | 100 | 24 | 10 | 4 | ||
Класс3 | 1000 | 237 | 102 | 35 | 8 | |
Класс4 | 10000 | 2370 | 1020 | 352 | 83 | |
Класс5 | 100000 | 23700 | 10200 | 3520 | 832 | 29 |
Загрязненность абразивом смазочных материалов на контакте | Максимальная концентрация: 1000частиц/м3 | |||||
Максимальный размер: 0,3 мкм | ||||||
Максимальная твердость: (300-320)х102 МПа | ||||||
Расход смазочного материала | Твердая смазка: 0,01 г/ч | |||||
Пластичная смазка: 0,1 л/ч | ||||||
Специальные масла: 0,5 л/ч | ||||||
Прочие жидкости: 0,7 л/ч | ||||||
Содержание в окружающей среде химически активных загрязнений | Хлориды: 170 мг/л | |||||
Сульфаты: 250 мг/л | ||||||
Нитраты: 23,5 мг/л | ||||||
Фосфаты: 1,5 мг/л | ||||||
ПАВ: 2,5 мг/л | ||||||
Эфир извлекаемые вещества: 23,1 мг/л |
Средства, необходимые для обеспечения указанных выше технических условий, составляют технологическое обеспечение условий проведения испытаний.
К аппаратным средствам проведения испытаний относится Машина трения КП001.001.000.
Проведение испытаний включает в себя подготовку машины трения к тестам, состоящую из инсталляции образцов, подготовки поверхностей, обеспечения условий проведения испытаний.
Методы и программы испытаний.Для образца стандартными тестами, являются лабораторные исследования из приложения 1. Методика пошагового описания необходимых действий приведена в разделе 7.
Работоспособность машины трения определяется проверкой результатов проведения технологического прогона, используя контрольные образцы испытываемых заготовок. Общее время прогона 15 минут. Машина трения является работоспособной, если при проверке не было обнаружено ошибок в показаниях датчиков.
Приведенная в пункте программа испытаний обязательна к исполнению, устанавливает объект, цели и виды испытаний, последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок, условия, место и сроки проведения испытаний, обеспечение и отчетность по ним, а так же ответственность за обеспечение и проведение испытаний.
Отчет по результатам тестирования приведен в приложении А.
Ограничения по использованию оборудования после испытаний.После проведения проверки работоспособности машины трения она не имеет ограничений для дальнейшего использования, однако должны быть зафиксированы основные параметры её настройки.
Методика проведения испытания. Подготовка Машины трения к испытаниям.Подготовка включает в себя установку оборудования на рабочем месте, присоединение необходимых питающих кабелей, предварительную настройки и предварительное тестирование оборудования. Подготовка машины трения к тестированию проводится лаборантом в присутствии специалистов, которые в дальнейшем будут проводить эксперименты.
Общие указания. Пуск и ввод в эксплуатацию машины трения осуществляется пуско-наладочной организацией. Эксплуатацию машины и покупных изделий, входящих в её состав, проводят в соответствии с указаниями, приведенными в руководстве и в соответствующих эксплуатационных документах. Распаковывание машины должно производится в помещении при температуре не ниже 15оС и относительной влажности не более 80% в присутствии представителя организации, выполняющей пуско-наладочные работы. Распаковывание машины в зимнее время необходимо производить в отапливаемом помещении предварительно выдержав транспортные ящики в течение 24 часов со снятыми крышками в нормальных условиях, не распаковывая. Распаковывание следует начинать со снятия крышек транспортных ящиков, согласно манипуляционным знакам. Во время распаковывания необходимо проверить: комплектность машины в соответствии со спецификацией, внешний вид всех входящих в нее изделий на отсутствие повреждений после транспортировки. После распаковывания машины, в случае обнаружения некомплектной поставки или повреждений изделий, возникших при транспортировании, представитель пуско-наладочной организации извещает предприятие-изготовитель. Расконсервацию машины рекомендуется проводить после ее распаковывания на месте установки. Меры безопасности при подготовке и эксплуатации машины. Источниками опасности при подготовке машины к работе и ее эксплуатации являются: переменный трехфазный ток напряжением 380 В и частотой 50Гц, вращающиеся части машины, корпуса деталей, нагретые до температуры до 400оС, при соответствующих испытаниях. Монтаж, наладку и эксплуатацию машины проводят с соблюдением действующих «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации электроустановок» (ПОТ). К работе и обслуживанию машины допускаются лица, изучившие руководство эксплуатации и имеющие квалификационную группу не ниже III согласно ПТЭ и ПОТ, а так же сдавшие экзамен на право монтажа и обслуживания машины. Для безопасности работы корпус машины и корпуса применяемых измерительных приборов заземляются по ГОСТ 12.1.030-81. Место присоединения наружного заземляющего проводника (шины) тщательно зачищается. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединяется машина, должно быть более 4 Ом. Эксплуатация машины разрешается только при опущенном кожухе. Наладку и техническое обслуживание механических устройств выполняют при полностью обесточенной машине и при вывешенных на электрощите плакатах «Не включать! Работают люди!». Работы по наладке и техническому обслуживанию машины, выполняемые без снятия напряжения, проводят бригадой, состоящей не менее чем из двух человек, с применением основных защитных средств (диэлектрических ковриков, перчаток, бот) Запрещается проводить в машине доработки, замену деталей другими, изготовленными из материалов, отличающихся от рекомендованных чертежами без согласования с разработчиком. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать ПДК, установленных ГОСТ 12.1.005-88. Порядок установки. Требования к помещению.Машина устанавливается в помещении лабораторий в месте, обеспечивающем удобство её обслуживания. При установке машины должен быть обеспечен доступ к ней со всех сторон. Машина устанавливается в специальный столик с отверстием, согласно сборочному чертежу. Регулировкой винтом добиваются устойчивого положения машины и горизонтальности, которая контролируется уровнем УС-2-IIIГОСТ 9416-83. К месту установки машины должна быть проведена вытяжная вентиляция.
Основным документом для размещения машины на объекте является проект привязки, разработанный в соответствии с руководством.
Основным документом для монтажа является схема электрическая принципиальная.
Подготовка к работе. Подготовка к работе машины заключается в сборке машины после транспортирования, проверке направления вращения шпинделя машины и проверке работоспособности. Сборка машины после транспортирования производится в следующем порядке: поместить нижний выступ машины трения в отверстие в специальном столике, закрутить установочный винт до полной фиксации, поставить на платформу необходимые грузы, залить масло в подшипники качения, настроить тарировочную иглу, настроить тензобалку, отцентрировать основной шпиндель с помощью подпорки, присоединить шкив к машине трения и электродвигателю, под болты крепления с лицевой стороны закрепить кожух. Проверка направления движения.Производится в следующем порядке: включить автомат, установить переключатель ВРЕМЯ на панели управления на 15 минут, нажать кнопку СТАРТ и проверить совпадение направления вращения шпинделя со стрелкой, нажать кнопку СТОП. При несовпадении направления вращения – поменять местами две любые фазы на двигателе.
Проверка работоспособности. Проверка работоспособности машины производится в следующем порядке: установить тестируемый образец на рельсы, согласно схеме приложение В. Установить гире держатель в положение, соответствующее индексу 20 и разместить на нем гирю в 5 кг и 2 гири по 1, установить переключатель ВРЕМЯ на панели в положение 10 с, нажать кнопку СТАРТ, контролировать останов испытаний по превышению допустимого момента трения (сваривание рельс). Возможные неисправности при подготовке машины к работе и способы их устранения приведены в таблице ниже.Таблица 2 Возможные неисправности
Наименование неисправности, внешнее проявление, дополнительные признаки | Вероятная причина | Способ устранения |
Отсутствует свечение индикаторов ФАЗ при включении автомата | Отсутствует напряжение в питающей магистрали | Проверить исправность питающей магистрали |
Отсутствует свечение одного из индикаторов ФАЗ при включении автомата | Отсутствует одно из напряжений в питающей магистрали | Проверить исправность питающей магистрали |
Таблица 3 Возможные неисправности
Наименование неисправности, внешнее проявление, дополнительные признаки | Вероятная причина | Способ устранения |
При включении переключателя НАГРЕВ ВКЛ не светится табло измерителя | Неисправен нагреватель | Заменить нагреватель |
Отклонение осей машины более 2,3о | 1 Повышенный люфт в подшипниковом узле 2 Износ или повреждение деталей | 1. Проверить подшипниковый узел машины и починить 2 проверить детали на износ и заменить |
Таблица 4 ТАБЛИЦА А
Дата | Цель работы | Время начала работы | Время окончания работы | Продолжительность работы | Наработка после последнего ремонта | Наработка с начала эксплуатации | Кто проводит работу | Должность, фамилия подпись. |
Сведения о неисправностях во время эксплуатации должны быть зафиксированы в таблице Б.
Таблица 5 ТАБЛИЦА Б
Дата | Характер неисправности | Причина неисправности | Количество часов работы отказавшего элемента | Принятые меры по устранения неисправности | Время, затраченное на устранение неисправности | Должность ответственного за ремонт, фамилия подпись. |
Таблица 6 ТАБЛИЦА В.
Основание (наименование документа) | Дата проведения изменений | Содержание проведенных работ | Характеристика работы машины после произведенных изменения | Фамилия и должность ответственного лица | Примечание |
Таблица 7 ТАБЛИЦА Г
Наименование группы параметров | Параметр процесса | Значение | Примечание |
Спектр нагружения | Дисперсия нагрузки | ||
Продолжительность нагружения | |||
Динамическая составляющая нагрузки | |||
Скорость | |||
Замедление | |||
Вид движения | |||
Температура на контакте | |||
Температура окружающей среды | |||
Структура испытуемого трибосопряжения | Подвижный элемент пары трения | ||
Неподвижный элемент пары трения | |||
Окружающая среда | |||
Промежуточный материал | |||
Коэффициент перекрытия | |||
Свойства материалов элементов трибосопряжения | Механизм износа | ||
Механизм нагружения | |||
Механизм трения | |||
Триботехнически измеряемые величины | Сила трения | ||
Коэффициент трения | |||
Величина износа | |||
Интенсивность износа | |||
Толщина слоя смазки | |||
Повышение температуры | |||
Акустическое излучение | |||
Работа сил трения | |||
Топография износа | |||
Регистрация внесения изменений.
О каждом изменении программного документа в этой части делается запись в соответствии с требованиями ГОСТ 19.603-78.
Рисунок 1 Пример заполнения извещения об изменении
