Трибологические испытания пластичных смазочных материалов в подшипниках качения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Трибологические испытания пластичных смазочных материалов в подшипниках качения

С.П. Шец

Представлены экспериментальная установка и результаты испытаний пластичных смазочных материалов, применяемых в подшипниках качения.

Ключевые слова: смазочный материал, пара трения, автоматизированная система научных исследований, подшипник качения, трибологические испытания.

Одним из важнейших условий работы подшипников качения является качество применяемого смазочного материала. Недостаточное количество или неправильный выбор смазочного материала неизбежно приводит к преждевременному износу подшипников и сокращению их срока службы. Смазочный материал определяет долговечность подшипника не в меньшей мере, чем материал его деталей. Особенно возрастает роль смазки с повышением напряженности работы узлов трения при увеличении частот вращения, нагрузок и температур.

Наиболее полно трибологические свойства смазочных материалов оценивают непосредственно на натурных агрегатах в процессе их длительной работы по специальной программе, отражающей условия эксплуатации машин и механизмов. Однако такой подход при современном уровне развития техники не всегда целесообразен из-за значительных затрат времени и средств.

Испытания смазочных материалов позволяют по результатам измерения износа пар трения судить о трибологических свойствах смазочных материалов в стандартных условиях. Хотя эти испытания являются чисто сравнительными, корректность применяемых методов испытаний дает возможность достаточно надежно оценить уровень качества данного смазочного материала [1].

Сравнительные трибологические испытания пластичных смазочных материалов, применяемых в подшипниках качения, проводились согласно схеме, приведенной на рис.1 [2], с использованием модернизированной машины трения МИ-1М с компьютерной системой сбора данных, представляющей собой автоматизированную систему научных исследований (АСНИ). Общий вид АСНИ представлен на рис.2 а, а испытательный блок -на рис.2 б.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для сбора данных в АСНИ применяется серийно выпускаемое оборудование, включающее модуль согласования сигналов NI SCC-2345 и персональный компьютер cо встроенной платой сбора данных NI PCI-6220 M. Модуль NI SCC-2345 представляет собой портативное устройство для согласования сигналов в компьютерных системах измерения и автоматизации, имеющих небольшое количество индивидуально настраиваемых каналов. Модуль содержит необходимое количество (до 20) входов для сигналов с различных типов датчиков (тензодатчиков, термопар и др.). Модуль NI SCC-2345 полностью совместим с применяемой платой сбора данных NI PCI-6220 M и составляет с ней единую систему. Плата сбора данных осуществляет опрос каналов и аналого-цифровое преобразование сигналов с датчиков.

Структура АСНИ имеет вид, представленный на рис.3. Разработанное программное обеспечение содержит модули ввода исходных данных, тарировки датчиков и установки нуля, обработки и визуализации данных и обеспечивает синхронное отображение на мониторе измеряемых параметров (нагрузки, коэффициента трения, линейного износа подшипника, пути трения, времени испытания) в виде графиков в реальном времени. После испытаний автоматически генерируется отчет в формате HTML и создается ячейка в единой базе данных, которая включает необходимый набор данных. Модуль обработки данных позволяет открыть сохраненные данные после эксперимента и более детально проанализировать интересующий фрагмент опыта.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В качестве объектов испытаний были приняты:

- пластичные смазочные материалы ЛИТОЛ-24 и CASTROL LMX;

- радиальный однорядный шариковый подшипник №204 ГОСТ520-89 (серия легкая - 204; внутренний диаметр d = 20 мм; внешний диаметр D = 47 мм; средний диаметр D0 = 33,5 мм; ширина В = 14 мм; динамическая грузоподъемность С = 12700 Н; статическая грузоподъемность С0 = 6200 Н; предельная частота вращения nпред= 15000 об/мин; масса одного подшипника m = 0,1 кг; количество шариков - 8; диаметр шарика Dw = 7,94 мм).

Размещено на http://www.allbest.ru/

При испытаниях непрерывно и синхронно регистрировались величина линейного износа, коэффициент трения, время испытания и путь трения, а по окончании цикла испытаний определялись соответствующие показатели трибологических свойств:

- время приработки t0 (ч) - время от начала испытания до момента выхода кривой изнашивания (кривой накопления износа) на линейный участок;

- приработочный износ h0 (мкм) - величина сближения, определяемая в момент времени окончания приработки t0;

- среднее значение коэффициента трения в период нормального изнашивания f;

- отношение максимального значения коэффициента трения в период приработки к его среднему значению в период нормального изнашивания f0/f;

- среднее значение скорости изнашивания в период нормального изнашивания J (мкм/ч).

Испытания проводились при одинаковых нагрузках и режимах смазывания пары трения, а их основной задачей являлась апробация возможностей созданной установки. Путь трения фиксировался с помощью измерительного комплекса на основе известной частоты вращения внутреннего кольца подшипника и времени испытаний. Изменения коэффициента трения и износа отображались в виде кривых в диалоговом окне используемой программной оболочки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

трибологический испытание смазочный подшипник

Зависимости коэффициента трения f и износа h от времени испытаний t представлены на рис.4. Как видно из графиков, средний коэффициент трения f в подшипнике качения при применении смазочного материала ЛИТОЛ-24 ниже, чем при использовании CASTROL LMX, а интенсивность изнашивания подшипника - выше.

Испытания подшипников качения в течение 8 ч при нагрузке 2640 Н и скорости 0,69 м/с показали, что при применении такого пластичного смазочного материала, как CASTROL LMX, наблюдается значительное снижение интенсивности изнашивания (порядка 20%) в сравнении с общепринятым смазочным материалом ЛИТОЛ-24 (ГОСТ 21150-87). Это объясняется тем, что смазочный материал CASTROL LMX лучше удерживается вблизи зоны контакта нагруженных трибосопряжений подшипника и интенсифицирует отвод тепла. Кроме того, обеспечиваются более высокие сцепные свойства, необходимые для работы подшипника качения, что устраняет проскальзывание (трение скольжения) и, как следствие, приводит к снижению интенсивности изнашивания.

Список литературы

1. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учеб. для техн. вузов/ А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше [и др.]; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

2. Горленко, А.О. Метод испытания подшипников качения на трение и изнашивание/ А.О. Горленко, М.Л. Клюшников, C.П. Шец// Вестн. БГТУ. - 2010. - №1. - С. 10-12.

Размещено на Allbest.ru