Проведение испытаний на совместимость материалов в прямой паре трения

33 34 35 36 37 38 39

Оборудование и материалы:

- триботехнический комплекс «Универсал – 1А»;

- токарный станок;

- образец штатной консистентной смазки для опор буровых долот;

- цилиндрический образец с серебряным покрытием;

- сферический образец с серебряным покрытием;

- цилиндрический контробразец с хромовым покрытием;

- сферический контробразец с хромовым покрытием;

- микроскоп с увеличением ×200.

- х/б перчатки;

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

- ватный тампон.

Порядок выполнения работы

1. Выявить наличие прямых пар трения в опоре бурового долота, изучить условия их работы. Рассчитать линейную скорость и давление в зоне контакта. Выбрать схему испытаний. Занести исходные данные в протокол испытаний. Исходя из геометрических характеристик контробразца (площади и диаметра) рассчитать требуемую частоту вращения шпинделя и нагрузку на контробразец.

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. Закрепить посеребренный цилиндрический образец в трехкулачковом патроне токарного станка. Установить частоту вращения шпинделя максимально близкую к расчетной величине, обеспечивающей линейную скорость скольжения, максимально близкую к эксплуатационной. Закрепить моноблок в резцедержателе токарного станка. Закрепить в моноблоке хромированный сферический образец. Включить питание моноблока. Включить компьютер и запустить с рабочего стола программу PowerGraph.exe выбрать в меню «Файл» настройки «Шар-ролик».

3. Тщательно обезжирить испытываемый участок поверхности трения цилиндрического образца и нанести на него равномерный слой пластичной смазки. Обнулить показания датчиков нормальной нагрузки и момента трения. Прижать сферический образец к поверхности цилиндрического контробразца, обеспечив нормальную нагрузку 20 кгс. Установить частоту сбора данных 100 Гц. Запустить сбор данных и одновременно запустить вращение шпинделя.

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 нормальной нагрузки на 20 кгс вращением рукоятки поперечной подачи резцедержателя токарного станка, после чего перейти к п.4.

6. Остановить шпиндель, выключить сбор данных. Разгрузить пару трения. Распечатать полученные эпюры экспериментальных данных. Надеть перчатки, после чего снять образцы с моноблока и с патрона токарного станка. Положить образцы на металлическую поверхность до полного их остывания, после чего обезжирить 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 и занести их в протокол испытаний. Выявить нагрузку, при которой начинаются прихваты (всплески момента трения). Оценить критическое давление и сравнить его с эксплуатационным.

8. Поместить образцы 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 № 1: цилиндр диаметром 40 мм

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.

Испытуемый образец № 2: цилиндр диаметром 10 мм

со сферическим наконечником

Материал основы: долотная сталь

Покрытие: хром-алмазное, гальваническое

Толщина покрытия: 10-15 мкм

Шероховатость: R_a= 0,27 мкм, R_z =1,2 мкм

Микротвердость по Виккерсу H_m= 970 кгс/мм²

Прочность сцепления покрытия с основой: хорошая.

Условия эксплуатации:

Тело с большей поверхностью трения (указывается наименование детали и марка материала)

Тело с меньшей поверхностью трения (указывается наименование детали и марка материала)

Смазка Долотол-АУ

Нагрузка на пару трения 18 тс

Средняя температура опоры долота 80°С

Эксплуатационные требования: (заполняются на основе изучения студентами объекта исследования)

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 шар – ролик

- образец №1 (указываются марка материала, форма и

геометрические характеристики)

- образец №2 (указываются марка материала, форма и

геометрические характеристики)

- смазка Долотол-АУ

- длительность одной ступени нагружения: 15 минут

- приращение нагрузки на каждой ступени: 20 кгс

- ширина дорожки трения 4 мм

- начальная нормальная нагрузка 20 кгс

- частота вращения патрона: 600 мин^-1

Результаты испытаний по оценке совместимости на этапе

Приработки

Вид эпюр экспериментальных данных: (вставить в протокол)

Число ступеней нагружения: 8

Длительность испытаний: 2 часа 25 мин.

Критическая нагрузка: 150 МПа.

№ Ступени	Коэффициент трения:		Температура		Коэффициент нестабильности коэф. трения
№ Ступени	начальный	конечный	начальная	конечная
1
2
…