ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА в МАШИНОСТРОЕНИИ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

Как следует из теории трения и износа, рабочие характеристики узлов трения машин, приборов и аппаратов зависят от свойств материалов, кон­струкции узла и режима работы [20, 42]. Эти условия оказывают решаю­щее воздействие на процессы физико-химической механики при трении, а именно происходит взаимодействие поверхностей, изменение в материа­лах и их разрушение, т. е. износ.

В Институте машиноведения систематически проводятся работы по соз­данию специального испытательного оборудования и методик испытания, которые в лабораторных условиях позволяют оценить свойства фрикцион­ных и антифрикционных материалов, а также смазочных материалов. Опи­раясь на эти работы, ИМАШ совместно с ВНИИНМАШ Госстандарта и ПО ’’Точприбор” Минприбора провели большую работу по созданию и выпус­ку нового поколения испытательных машин, а также новых методов испы­тания, отвечающих современным требованиям, на базе новых достижений в области трения, износа и смазки и, в первую очередь, моделирования тре­ния и износа.

При разработке новой серийной испытательной техники ставилось обяза­тельное условие — ее применимость на определенных этапах рационального цикла испытаний при модельных и ускоренных испытаниях материалов в процессе фундаментальных и прикладных исследований. Речь идет о маши­нах, приборах и установках, которые должны широко применяться на за­водах, в КБ и НИИ при оценке свойств и приемосдаточных испытаниях материалов, основанных на новых ГОСТах и современных РТМ, и могут обеспечить возможность использования результатов испытаний для выбора лучших материалов и проведения расчетов на стадии проектирования и конструирования узлов трения.

В связи с указанным остановимся на новых машинах трения, которые в настоящее время начинают широко применяться в нашей стране, Эти ма­шины созданы в результате совместных работ ИМАШ с СКВ ИМИТ ПО ’’Точприбор” Минприбора СССР.

Универсальная машина трения УМТ-1 (Унитриб) является новой серий­ной машиной, которая пришла на смену таким машинам, как МДП-1, МФТ-1, И-47, К-54 (внешний вид см. на рис. 1 l/z). УМТ-1 относится к типу универсальных и позволяет производить испытания по четырем схемам (рис. 22): а) диск-палец торцем, б) втулка-втулка; в) втулка-вал (скольжение); г) вал—втулка (возвратно-качательное движение). Для этого машина оборудована сменными испытательными узлами {45, 46, 48].

Нагрузку Р на испытуемые образцы обеспечивает пневматическая систе­ма, а скорость вращения вщіа п регулируется плавно с помощью тиристор­ного привода в диапазоне 100:1. Контрольная регистрирующая аппаратура размещена в отдельном пульте управления.

На мащине могут испытываться полимерные материалы, металлы, сплавы, спеченные порошковые и композитные материалы. Предел из­мерения нагрузки Р = 4000 Н, частота вращения шпинделя п = 3000 об/мин, потребляемая мощность не более 15 кВт.

Машина обеспечивает повышенную производительность испытаний и высокие метрологические показатели измерения момента трения, скорости и температуры, используется для испытаний материалов на трение и износ при наличии и отсутствии смазочных материалов в широком диапазоне на­грузок и скоростей скольжения при схемах испытаний, соответствую­щих основным типовым узлам трения. В частности, эта машина успешно используется для определения фрикционной теплостойкости материалов по новому ГОСТу 23.210-80.

Универсальная машина трения УМТ-1 предназначена для получения зави­симостей коэффициента трения и интенсивности изнашивания материалов от температуры и нагрузки при сухом и граничном трении. Благодаря при­менению УМТ-1 ускоряется подбор пар трения для проектируемых фрик­ционных узлов и замена материалов в серийных конструкциях на более износостойкие.

Техническая характеристика

Пределы плавного регулирования частоты 15-3000

вращения шпинделя, об/мин

Нагрузка на образцы, Н 200-4000

Диапазон измерения момента от сил трения, 200-4000

Нм

Потребляемая мощность, кВт, питание от се­

ти переменного трехфазного тока

напряжение, В 380/220

TOC o "1-5" h z частота, Гц 50

Габариты установки, мм 760X1700X600

Масса, кг 1300

Габариты пульта управления, мм 760X1000X2300

Масса, кг 500

П римечание. Вариации показаний измерительных систем лимитированы-

4

0

От своих предшественниц машина отличается универсальностью, высо­кими метрологическими показателями и плавным регулированием пара­метров режима испытания. Машина может быть применена практически во всех отраслях машиностроения.

Машина трения 2070 СМТ-1. К новому поколению серийных машин относится также машина 2070 СМТ-1. Она предназначена для испытания металлов, сплавов, композитов и жестких конструкционных пластмасс на трение и износ по трем схемам (рис. 23) : а) диск—диск б), диск-колод­ка; в) вал—втулка [46, 48, 49]. Возможно проведение испытаний в раз­личных средах как в режиме трения качения без проскальзывания, так и при наличии проскальзывания. По сравнению с отечественной машиной СМЦ-2 в этой машине введено плавное регулирование частоты вращения образцов «і и п2, расширен диапазон измерения момента трения и скорос­тей скольжения, а по сравнению с зарубежными аналогами (А-135 - Швей­цария и 200-301 — Япония) введена схема испытаний вал—втулка, повы­шены скорость, нагрузка и установлены малоинерционные измерители мо­мента трения и температуры. Машина имеет частоту вращения нижнего об­разца п= 75-4500 об/мин, потребляемая мощность не более 4,5 кВт. Ма­шина трения 2070 СМТ-1 запатентована.

Машина для испытания материалов на трение и износ 2070 СМТ-1 пред­назначается также, как и УМТ-1, для выявления нижней и верхней границ области режимов трения, при которых осуществляется нормальная работа пары трения, а также для определения значений коэффициента трения и

интенсивности изнашивания для этих режимов. Применение машины 2070 СМТ-1 ускоряет подбор фрикционных пар для узлов трения различного на­значения (подшипники, передачи, тормоза и т. п.).

Техническая характеристика

Предел плавного регулирования частоты 75-1500

вращения шпинделя, об/мин

Нагрузки на образцы, Н 200-5000

Диапазон измерения момента от сил трения, 1,0-20

Н • м

TOC o "1-5" h z Потребляемая мощность, кВт 4,5

Питание от сети переменного трехфазного 380/220

тока напряжением, В

Частота, Гц 50

Габариты установки, мм 1400X700X1300

Масса, кг 500

Габариты пульта управления, мм 650X850X1700

Масса, кг 300

Примечание. Вариации показаний измерительных систем лимитированы.

При вращении два испытуемых образца прижимаются друг к другу си­лой Р. При испытании пары диск—диск вращаются оба образца как с про­скальзыванием, так и без него, а в парах диск—колодка и вал—втулка образцы ’’колодка” и ’’втулка” неподвижны. Во время испытания реги­стрируется частота вращения, момент трения, сила прижима и число циклов наработки. Возможна запись температуры и испытание в различных средах.

Машина отличается плавным регулированием, повышенной частотой вращения образцов и скоростей испытания, увеличенным максимальным моментом трения при широком диапазоне измерений с возможностью ис­пользования малоинерционного измерителя. Предназначена для лаборато­рий заводов, НИИ и учебных заведений, занимающихся вопросами трения и износа. Машина может быть применена практически во всех отраслях ма­шиностроения.

Указанные выше машины трения УМТ-1 и 2070 СМТ-1 успешно исполь­зуются для этапов 1 и 2 рационального цикла последовательных испытаний, т. е. для получения исходных фундаментальных зависимостей по трению и износу, а также модельных испытаний на малогабаритных образцах без смазочного материала и при наличии смазки.

Таким образом, испытательная техника для оценки трения, износа и смазочного действия, о которой сказано выше, может и должна широко

использоваться в различных отраслях машиностроения и материаловедения в нашей стране и странах СЭВ. Она должна стать основой для создания служб триботехники, в особенности на машиностроительных заводах, в частности на заводах при разработке и производстве роботов и манипуля­торов. Ее использование позволит на необходимом уровне оценивать ка­чество выпускаемых материалов и при приемо-сдаточных испытаниях лик­видировать возможность возникновения брака в производстве, тем самым будет обеспечиваться необходимая надежность, долговечность и качество узлов трения и материалов выпускаемой продукции: машин, аппаратов, технологического оборудования, инструмента, одежды, обуви и т д -

С целью унификации количественных характеристик изнашивания, а также создания основ для регламентации требований к качеству триботех­нических изделий по их износостойкости, в лаборатории теории трения ИМАШ (под руководстом И. В. Крагельского) разработана шкала классов износостойкости (табл. 1) [20, 34,49].