Трение является главной причиной преждевременного выхода подвижных деталей из строя, в процессе работы элементы нагреваются и изнашиваются. Для изучения особенностей контактного взаимодействия образцов из конкретных конструкционных материалов проводят испытания на машине трения.
Машина трения: назначение, конструкция
Машина трения – это установка, позволяющая воспроизвести триботехническое взаимодействие двух или более образцов.
По результатам исследования делают выводы о совместимости материалов пары трения и их износостойкости, прогнозы о надежности и долговечности работы механизмов.
Основными элементами машины трения являются:
- Испытательный блок – главный узел установки, в котором осуществляется взаимодействие материалов. Образцы вставляются в держатели, обеспечивающие их точную и надежную фиксацию
- Приводной механизм – устройство, придающее движение одному или нескольким испытуемым элементам. Он состоит из электродвигателя и передаточного механизма
- Блок нагружения – узел, создающий постоянную или переменную нагрузку на образцы
- Камера – закрытое пространство, в котором возможно создание специальных условий для проведения испытаний, таких как температура, воздействие абразива, вакуум, влажность, трение в жидкостной среде и так далее. Упрощенные модели машин трения не имеют камеры
- Пульт управления с измерительными инструментами – блок, с помощью которого запускается процесс исследования, осуществляется регулирование нагрузки, скорости вращения образцов и других параметров. Измерительные инструменты непрерывно фиксируют изменения показателей функционирования образцов для составления графиков зависимостей
Процесс испытаний на машине трения регламентируется ГОСТами и другими нормативными актами. Исследования должны проводиться в лабораторных условиях согласно данным документам. Некоторые компании, имеющие все необходимое для проведения триботехнических экспериментов оборудование, оказывают помощь предприятиям в исследовании их деталей и механизмов на трение. Так, на базе компании «Моденжи» в городе Брянске расположен Инженерный центр, специалисты которого оказывают услуги по проведению профессиональных триботехнических испытаний.
Испытания трением: основные этапы
Перед помещением образцов в камеру осуществляется определение их физико-механических параметров в лабораторных условиях и прогнозирование фрикционных свойств.
Этапы испытаний на машине трения:
- Установка деталей в образцедержатели
- Сближение элементов, приведение подвижных образцов в движение
- Регистрация силы трения холостого хода
- Нагружение образцов, начало отсчета продолжительности испытаний. Метод нагружения подбирается таким образом, чтобы обеспечить плавность и стабильность приложения нагрузки. Она может придаваться через прикрепление груза, при помощи упругого элемента, пружинным, гидравлическим, пневматическим и другими способами
- Фиксация температуры в зоне контакта, скорости изнашивания, силы трения и других параметров
- Разгрузка образцов
- Запись силы трения холостого хода после испытания
- При необходимости повтор процесса
- Анализ полученных данных
Фрикционные свойства узлов зависят не только от материалов, из которых изготовлены детали, но и от конструктивных особенностей механизма и машины в целом, условий и режимов работы. Поэтому испытания на машине трения являются одним из этапов цикла исследований на трение и износ.