Випробування на навантажувальну здатність плівок мастильних олив проводили при 1140 обертів за хвилину горішньої кульки (f=19с-1), що відповідало лінійній швидкості у зоні контакту х=0,4384 м/с.

1.1.2. Показники зношування. При визначенні навантаження заїдання – критичного навантаження Niкр., при якому спостерігається підвищений знос сталі, – навантаження N змінюють ступенями від 100-200 Н до Nкр., а в ділянці Nкр. – через 10-25 Н. Кожний дослід триває 1 хв. і проводився окремо з новою порцією мастила. ЧКМТ обладнана тензометричним пристроєм і потенціометром КСП-4, що дозволяє перехід до Nкр. фіксувати за різким зростанням моменту тертя (коефіцієнта тертя). Температура мастильної оливи визначається за ~2,5 мм від зони контакту, яка в момент задиру становить 90±5єС.

Початковий р0 та у кінці випробування рк тиски у зоні контакту, що витримувала мастильна плівка, розраховують за [8]:

, (1.3)

де dг – діаметр площадки пружної деформації за Герцем, який розраховується за формулою Герца:

, (1.4)

[мм], (1.5)

де Е – модуль пружності кульок (для сталі ШХ-15 Е=2,1·105 Н/мм2);

N – нормальне навантаження на 3 кульки [Н];

, (1.6

де – діаметр плями зношування для однієї кульки.

Коефіцієнт тертя розраховують за формулою:

, (1.7)

де Fтр – сила тертя;

– відстань від осі обертання до точки дотику важеля з тензобалкою з тензодавачем (=83 мм);

fтр – сила, що згинає тензобалку:

; (1.8)

Перепад питомого навантаження, що витримує мастильний шар на початку ковзання:

), (1.9)

Коефіцієнт навантажувальної здатності оливи:

; (1.10)

Гідродинамічні ефекти, що характеризують умови граничного тертя, розраховують за формулами:

на початку випробувань

[м2]; (1.11)

в кінці випробувань

[м2], (1.12)

де с – густина оливи [кг/м3];

з – динамічна в’язкість оливи [];

н – кінематична в’язкість оливи ;

х – швидкість ковзання ;

dГ, dЗ – діаметр за Герцем та зносу відповідно;

Ni – нормальне навантаження на 1 кульку [Н].

Узагальнені показники зносу (за результатами випробувань на навантаження заїдання або довготривалого зношування):

[мм]; (1.13)

[мм]; (1.14)

[мм]; (1.15)

[безрозмірний], (1.16)

де dЗі, dГі вибираються від N=200 Н до N?Nкр (заїдання) через 100 Н плюс dЗ і dГкр. при Nкр.; dкр.– діаметри плями зносу або пружної деформації при Nкр..

Оцінку протизношувальних властивостей мастильних плівок здійснюють також за діаметром плями зносу при N=200 Н (Nі=82 Н) за 60 с випробувань на навантажувальну здатність та діаметром плями зносу при N=200 Н (Nі=82 Н) за 4 год. випробувань при 1470 обертів горішньої кульки за хвилину (f=24,5с-1), що відповідало лінійній швидкості у зоні контакту х=0,5653 м/с, при цьому температура за ~3 мм від зони контакту, що визначена термопарою ХК і вторинним приладом – потенціометром КСП-4, становила 45±5єС в межах 0,5-4 год. випробувань різних мастильних олив.

При використанні діаметра плями зносу для характеристики зношування слід мати на увазі її умовність: одинакові за діаметром плями можуть відповідати різним об’ємним зносам [19].

Визначення умов виникнення заїдання можна проводити за будь-яким із параметрів: навантаження, температура [20], швидкість [21].

Крім вказаних основних характеристик, стан мастильного шару може оцінюватись за електропровідністю контакту в чотирикульовому вузлі.

1.2. Двокульова машина тертя

Процес ковзання у чотирикульовому вузлі тертя характеризується малими абсолютними об’ємними зносами, що утруднює дослідження продуктів зносу. Накопичувати їх зручно при неперервній зміні зони контакту. Це здійснюється на двокульовій машині тертя.

У вузлі тертя двокульової машини кулі контактують так, як це показано на рис. 2. Осі обертання куль паралельні, а відстань між ними і напрям обертання кожної із куль можуть змінюватись. Величина нормальної складової сили P залежить від ексцентриситету наступним чином:

[Н]. (1.17)

В залежності від напряму обертання куль можлива реалізація або ковзання (вектори швидкостей антипаралельні в точці контакту), або ковзання з коченням (вектори швидкостей напрямлені в одну сторону). В першому випадку швидкість ковзання визначається за формулою:

[см/с], (1.18)

де щ1 і щ2 – кутові швидкості куль, с–1.

Рис. 1.2. Схема двокульового вузла тертя

В другому випадку швидкість кочення визначається найменшою з двох швидкостей обертання, а відношення швидкостей ковзання і кочення K при щ1 > щ2 дорівнює:

(1.19)

1.3.Трипальчикова торцева машина тертя

Для дослідження процесів тертя використовують також трипальчикову торцеву машину тертя. Для три пальчикової машини тертя зразки виготовляють у вигляді трьох пальчиків діаметром 6 мм і висотою 15 мм з кінцевою сферою радіусом 6,35 мм. Контртіла виготовляють методом пресування і спіканням металокерамічного спижу вольфрамової групи ВК-6 і ВК-11 у вигляді втулок dз=45,0 мм, dв=25,0 мм і товщиною 15 мм (НВ 8200-8400 МПа; Rao=0,04-0,06мкм). Нормальне навантаження на один зразок у трипальчиковій машині тертя становить Ni=67 Н, швидкість ковзання 1,3 м/с, час випробувань 4 год. (шлях тертя 16,14 км), температура 315±2є C.

Розділ 2

Антифрикційні властивості полігліколевих олив у порівнянні із навантажувальною здатністю та протизносними властивостями мінеральних і полібутенових олив

На трипальчиковій торцевій машині тертя досліджували зношування спижу фірми «Kranz», берилієвого спижу Бр. БНТ-2,5-1-68, цино-олив’янистого спижуБр ОС 12-2, цино-фосфористого спижу Бр.ОФ-10-1 та композиційного полімерного матеріалу на основі ароматичного поліаміду фенілон С-2 + 20% графітованого волокна з гідратцелюлози (віскози) графелон-20. Зразки були виконані у вигляді трьох пальчиків діаметром 6 мм і висотою 15 мм з кінцевою сферою радіусом 6,35 мм. Контртіла були виготовлені методом пресування і спіканням металокерамічного спижу вольфрамової групи ВК-6 і ВК-11 у вигляді втулок dз=45,0 мм, dв=25,0 мм і товщиною 15 мм (НВ 8200-8400 МПа; Rao=0,04-0,06мкм). Нормальне навантаження на один зразок Ni=67 Н, швидкість ковзання 1,3 м/с, час випробувань