Інтенсивність зношування розраховували за діаметром плями зносу (об’єму зносу):

(2.1)

де Vi – середній об’єм зносу на один зразок [мм3];

Ni – нормальне навантаження на один зразок [Н];

S – шлях тертя [м].

Результати дослідження зведені в табл. 2.1.

Як видно з табл. 2.1, при малих навантаженнях (Ni=67 Н) і відносно високій швидкості ковзання () для пар «спиж-ВК-11» та «спиж-ВК-6» не виявлено переваги полігліколевих (статистичного полімера оксидів етилену і пропілену Лапрол 2502-2-70 та лінійного пропіленгліколю Лапрол 2002) олив над нафтеновою оливою Risellа-33 і, навпаки, для пари «графелон-20-ВК-11» та «графелон-20-ВК-6» полігліколі ефективніші за нафтенову оливу. Окрім зразків спижів фірми «Kranz» та Бр ОФ 10-1, для яких інтенсивність зношування при терті по ВК-11 при мащенні полігліколями у 1,09-1,55 рази перевищує ВК-6, для решти зразків із спижів (Бр ОС 12-2 та Бр БНТ 2,5-1-68) спостерігається зворотна картина і зношування по ВК-6 у 1,02-1,48 рази перевищує ВК-11.

У загальному: зношування зразків із спижів при мащенні полігліколевими оливами у 1,31-5,86 рази при терті по ВК-11 та у 1,11-4,84 рази при терті по ВК-6 перевищує нафтенову оливу.

Таблиця 2.1

Антифрикційні властивості нафтенових і полігліколевих олив при випробуваннях пари зразок (спиж, графелон-20)- контртіло (металокерамічний матеріал) при низьких навантаженнях

Мастило | Зразок | Інтенсивність зношування J, мм3/(Н·м)

Контртіло

ВК-11 | ВК-6

Risella-33

Лапрол 2502-2-70

Лапрол 2002 | Спиж фірми «Kranz»

"

" | 1,48

2,40

2,02 | 1,17

2,05

1,30

Risella-33

Лапрол 2502-2-70

Лапрол 2002 | Спиж Бр ОФ 10-1

"

" | 0,33

0,83

0,76 | 0,53

0,76

0,70

Risella-33

Лапрол 2502-2-70

Лапрол 2002 | Спиж Бр ОС 12-2

"

" | 0,32

0,47

0,42 | 0,53

0,68

0,62

Risella-33

Лапрол 2502-2-70

Лапрол 2002 | Спиж Бр БНТ 2,5-1-68

"

" | 0,21

1,05

1,23 | 0,32

1,55

1,26

Risella-33

Лапрол 2502-2-70

Лапрол 2002 | Графелон-20

"

" | 1,50

1,24

0,95 | 1,56

1,17

0,77

Висока чутливість точкового контакту до процесів, що виникають і супроводжують тертя та зношування твердих тіл [5], спонукали вибрати для дослідження схему контакту «куля-куля» (рис. 1), який реалізується в чотирикульовій машині тертя (ЧКМТ) [5,9].

Рис.2.1. Схема робочої частини трибометра: 1 – шпиндель; 2 – чотири кульова верхня опора – піраміда; 3 – стакан; 4 – зразки; 5 – контртіло; 6 – підставка; 7 – вальниця кочення радіально-упорна (дворядна, самоустановна); 8 – вальниця кочення упорна; 9 – стовба; 10 – термопара ХК; 11 – потенціометр КСП-4 для запису показань термопари (10); 12 – тензодавач; 13 – тензобалка; 14 – підсилювач 8АНЧ-7М; 15 –потенціометр КСП-4 для запису сигналу тензодавача (12).

Випробування проводили на чотирикульовій машині тертя [5], [9]. Параметри машини та показники зношування визначали за (1.1) – (1.16). Схема робочої частини трибометра приведена на рис. 2.1.

Порівняльна характеристика навантажувальної здатності і протизносних властивостей різних мастильних рідин на чотирикульовій машині тертя в умовах високонавантаженого контакту дозволяє вибрати із ряду мастил найбільш ефективне.

Результати випробувань на ЧКМТ на навантажувальну здатність (навантаження заїдання на одну кульку Ni) та протизносні властивості (середній діаметр плями зносу di) зведені в табл. 2.2-2.4 та показані на рис. 2.2-2.6.

Як видно з табл. 2.2-2.4 та рис. 2.2-2.6, за навантажувальною здатністю оливи розташовані у ряд(за навантаженням заїдання на одну кульку):

полігліколеві (=333Н > мінеральні (=245,9Н) > полібутенові

(=225,4 Н) > нафтенові (=206,1 Н),

а за протизносними властивостями (за середнім діаметром зносу при довготривалих випробуваннях):

полібутенові (di=0,549 мм) > полігліколеві(0,651 мм) > нафтенові

(di=0,695 мм) > мінеральні (di=0,740 мм).

Цей ряд близький до рядів гідродинамічних ефектів на початку (ShГ) і на кінці (ShЗ) випробувань:

за ShГ: полібутенові ?полігліколеві ?мінеральні ?нафтенові;

за ShЗ: полібутенові ?полігліколеві ?мінеральні ?нафтенові.

Тобто, більш «м’які» умови граничного тертя приводить до менших величин зносу при відносно мало навантажених умовах випробувань. Тому, показник dЗ при Нi>min за 4 год. не є достатньо інформативним відносно оцінки протизносних властивостей олив.

Більшу інформацію надають результати при Нi>min за 30 год. випробувань, або проведення довготривалих випробувань (4 год.) в межах навантажень від Нi=80 Н до Нi=362 Н.

У цьому випадку маємо ряд олив за протизносними властивостями: полігліколеві >полібутенові композиції >нафтенові.

Рис.2.2. Залежність плями зносу (d) від осьового навантаження (N), навантаження на одну кульку в теоретичній точці контакту (Ni) і середнього початкового тиску в місці контакту (Pk) для рідин:

1 – вазелінова олива (медична); 2 – індустріальна - 20;

3 – компресорна 12(М); 4 – авіаційна МС-20

Таблиця 2.4

Антифрикційні і в’язкісно-температурні властивості полігліколевих олив

Олива | Температура

спалаху | Навантажуваль

на здатність | Протизносні властивості при випробуваннях ф=4 год., Ni=82 Н

закритий тигель | відкритий тигель |

при 90єC | Ni, H |

при 45єC | ShГ, | dз, мм | Shз,

ПЕГ-200 | - | - | - | 246 | - | - | 1,0 | -

ПЕГ-400 | - | - | - | 328 | - | - | 0,81 | -

Лапрол 202 | - | - | 4,3 | 238 | 20,0 | 2,88 | 0,62 | 0,52

Лапрол 602 | - | - | 8,4 | 242 | 34,5 | 4,98 | 0,53 | 0,56

Лапрол 1002 | - | - | 15,3 | 246 | 61,0 | 8,81 | 0,51 | 0,89

Лапрол 2002 | 234 | - | 40,5 | 262 | 157,0 | 22,67 | 0,47 | 1,79

Лапрол 1502-2-70 | - | - | 31,0 | 361 | 105,0 | 9,93 | 0,76 | 3,3,,2

Лапрол 2502-2-70 | 216 | 250 | 60,0 | 402 | 230 | 33,19 | 0,66 | 7,26

КСМ