По критерию несущей способности

Оборудование и материалы:

- триботехнический комплекс «Универсал – 1А»;

- образец штатной консистентной смазки для опор буровых долот;

- натурный образец упорной шайбы с серебряным покрытием;

- контробразец, изготовленный из долотной стали;

- микроскоп с увеличением ×200;

- х/б перчатки;

- уайт-спирит (или другое средство для обезжиривания поверхности);

- ватный тампон.

Порядок выполнения работы

1. Изучить условия работы исследуемого узла трения. Рассчитать линейную скорость и давление в зоне контакта. Исходя из геометрических характеристик контробразца (площади и диаметра) рассчитать требуемую частоту вращения шпинделя и номинальную нагрузку на контробразец. Выбрать схему испытаний. Занести исходные данные в протокол испытаний.

2. Изучить устройство и инструкцию по эксплуатации триботехнического комплекса «Универсал-1А». Усвоить основные функции программного обеспечения «PowerGraph». Понять принцип сбора данных о нормальной нагрузке, моменте трения и температуре саморазогрева. Установить частоту вращения шпинделя максимально близкую к расчетной величине, обеспечивающей линейную скорость скольжения, максимально близкую к эксплуатационной. Выбрать длину рычага и установить на рычаге груз, обеспечивающий приложение на контакт расчетной нагрузки, обеспечивающей давление, максимально близкое к эксплуатационному. Включить питание моноблока. Включить компьютер и запустить с рабочего стола программу PowerGraph.exe выбрать в меню «Файл» настройки выбранной схемы испытаний.

3. Выбрать оправку и зафиксировать на ней упорную шайбу таким образом, чтобы испытываемый участок шайбы находился в центре оправки. Тщательно обезжирить испытываемый участок поверхности и нанести на него равномерный слой пластичной смазки. Поместить оправку с шайбой на ось моноблока триботехнического комплекса таким образом, чтобы поводок моноблока вошел в отверстие на нижней части оправки. Вставить в боковое отверстие оправки термопару для оценки средней температуры разогрева узла трения. Обнулить показания датчиков нормальной нагрузки и момента трения. Опустить на поверхность шайбы контробразец. Проверить показания датчика нормальной нагрузки, при необходимости скорректировать ее величину, управляя длиной рычага. Установить частоту сбора данных 100 Гц (показания всех каналов измерений будет обновляться 100 раз в секунду). Запустить сбор данных и одновременно запустить вращение шпинделя. При необходимости установить величины вертикальных и горизонтальных разверток по всем каналам измерений на экране компьютера.

4. Осуществить приработку пары трения на установленных режимах в течение 15 минут. В процессе испытаний наблюдать за изменением момента трения в процессе приработки.

5. Если в процессе испытаний произойдет скачек момента трения до заданной предельной величины или температура саморазогрева превысит заданную величину или произойдет заклинивание пары трения вплоть до остановки вращения шпинделя перейти к п. 6. В противном случае увеличить величину нормального давления на 20 МПа путем навешивания на нагружающий рычаг дополнительного груза, после чего перейти к п.4. 

6. Остановить шпиндель, выключить сбор данных. Разгрузить рычаг и поднять контробразец. Распечатать полученные эпюры экспериментальных данных. Надеть перчатки, после чего вынуть термопару из оправки, снять оправку с моноблока, отвинтить упорную шайбу. Положить шайбу на металлическую поверхность до полного ее остывания, после чего обезжирить ее тампоном, смоченным в уайт-спирите.

7. По полученным эпюрам изучить характеристики совместимости материалов рассматриваемой пары трения на каждом этапе нагружения исследуемой пары трения по характеру изменения эпюры момента трения. Рассчитать коэффициент нестабильности коэффициента трения, а также коэффициент прирабатываемости. Сопоставить полученные экспериментальные и расчетные данные с эксплуатационными требованиями и занести их в протокол испытаний. Выявить нагрузку, при которой начинаются прихваты (всплески момента трения). Рассчитать коэффициент запаса изучаемой пары трения по несущей способности.

8. Поместить образец под микроскоп так, чтобы в поле наблюдения оказалась зона трения. Изучить особенности вешнего вида поверхности трения (наличие темных участков разложения смазочных материалов, борозды, выглаживание поверхности, задиры, наличие или отсутствие покрытия и т.п.). Увязать увиденную картину с картиной изменения эпюры момента трения, температуры саморазогрева и сделать выводы о виде изнашивания

    9. Составить протокол испытаний, имеющий следующую форму (курсивом выделен текст, в качестве примера заполнения формы, в скобках даны комментарии)

 

Протокол испытаний № _____ (номер протокола) / _____ (дата)

Исполнитель: ___________________

Исходные данные:

Испытуемый образец:   упорная шайба долота

Материал основы:     б ериллиевая бронза БрБ2

Покрытие:                       с еребряно-алмазное, гальваническое

Толщина покрытия:     22-24 мкм

Шероховатость:             R_a= 1,5 мкм, R_z =4,72 мкм

Микротвердость по Виккерсу: H_m= 80 кгс/мм²

Прочность сцепления покрытия с основой: хорошая

Условия эксплуатации:

Материал контртела:    долотная сталь (указывается марка)

Смазка:                   Долотол-АУ

Нагрузка на долото:                        18 тс

Давление на упорную шайбу:     13МПа

Средняя температура опоры долота: 80°С

Эксплуатационные требования: 

Саморазогрев опоры при эксплуатации – не более 150°С;

Коэффициент трения – не более 0,2.

Динамический коэффициент – 1,8

Режимы триботехнических испытаний на совместимость:

- схема трения        кольцо (контртело) –плосткость (шайба)

- контртело            (указываются марка материала, форма и

                                 геометрические характеристики)

- смазка                   Долотол-АУ

- длительность одной ступени нагружения: 15 минут

- приращение нагрузки на каждой ступени:   20 МПа

- номинальная площадь контакта                15 мм²

- начальная нормальная нагрузка  (рассчитывается)

- частота вращения шпинделя:                        600 мин^-1