double arrow

Методика ускоренных ресурсных испытаний пар трения с периодическим форсированием режима

    Для ориентировочной оценки ресурса испытываемых пар трения до достижения ими заданного предельного значения установленного параметра функционирования (предельный момент трения, предельная температура саморазогрева узла трения, предельный износ, назначенный ресурс и т.п.) ГОСТ 23.205-79 предусматривает проведение ускоренных испытаний по схеме «приработка – построение кривой изнашивания при чередовании нормального и форсированного режимов – построение эквивалентной кривой изнашивания – оценка долговечности по предельному износу».

    Нормальными режимами испытаний называют совокупность условий, моделируемых на испытательном стенде, идентичных эксплуатационным, по отношению к которым оценивается ресурс изделия. Форсированный режим выбирается так, чтобы форсирование не приводило к искажению геометрии поверхностей трения и изменению перераспределения нагрузок между сопрягаемыми поверхностями, изменению ведущего вида изнашивания, структурным и фазовым превращениям в поверхностном слое (для этого могут дополнительно потребоваться предварительные испытания).

Планирование эксперимента

    В целях получения адекватных результатов методику проведения ускоренных испытаний вначале необходимо тщательно спланировать исходя из следующих положений.

1) Необходимо четко установить параметры, характеризующие нормальный режим работы рассматриваемого узла трения с учетом требований нормативно-технической документации или в результате анализа условий эксплуатации. В ходе предварительных испытаний устанавливаются: ведущий вид и скорость  изнашивания, приработочный износ , коэффициент (момент) трения и температуру саморазогрева. 

2) Необходимо выявить допустимые пределы форсирования испытаний. Для этого можно взять два приработанных идентичных образца и провести испытания на изнашивание: для первого образца по схеме «нормальный режим – форсированный режим», а для второго – наоборот. Получаемые в итоге износы обоих образцов должны быть близкими. Более быстрый метод оценки допустимых пределов нагружения заключается в следующем. Начинают приработку пары трения в нормальном режиме и через равные промежутки времени производят ступенчатое повышение нормальной нагрузки. При этом контролируют изменение коэффициента (момента) трения и температуры. Длительность каждой ступени выбирают такой, чтобы температура успевала стабилизироваться. Испытания останавливают, когда температура разогрева пары трения достигнет предельной рабочей температуры используемых смазочного или конструкционных материалов, либо когда коэффициент трения потеряет стабильность или изменит свое значение до величины, не характерной для вида трения, реализуемого в нормальном режиме. В качестве форсированного режима выбирают ступень, предшествующую последней. Затем повторно проводят испытания на выбранном форсированном режиме и определяют для него ведущий вид изнашивания (он должен совпасть с тем, который реализуется в нормальном режиме) и скорость изнашивания .

3) Составляют программу испытаний исходя из следующих принципов. Вначале предусматривается приработка пары трения на режимах, рекомендованных для приработки данных изделий. Далее предусматриваются испытания на изнашивание с циклическим ступенчатым изменением нормального и форсированного режимов  (рис. 7.3), так, чтобы испытания начинались и завершались в нормальном режиме (при этом количество ступеней с форсированным режимом  на единицу меньше, чем число ступеней с нормальным режимом ).

Рис.7.3. Минимальная программа испытаний для приработочного, двух нормальных и одного форсированного режима.

 

      Длительность испытаний на нормальной ступни выбирают такой, чтобы за весь цикл испытаний нормальный режим повторялся не менее двух раз (соответственно форсированный – не менее одного), а накопленный износ  на каждой нормальной ступени был приблизительно одинаковым, т.е. . Для этого длительность каждой предстоящей нормальной ступени корректируют с учетом изменения скорости изнашивания пары трения по мере накопления износа.

4) Необходимо задать величину  предельного износа и допустимое значение относительной погрешности  его оценки, а также. Определяют цену деления  прибора, используемого для измерения износа. Необходимо выбрать число ступеней с нормальным  и форсированным  режимами.

5) Рассчитать длительность первой ступени испытаний  при нормальном режиме по формуле

,                             (7.6)

и ожидаемый износ по формуле

,                                    (7.7)

где - соотношение длительностей форсированного и нормального режимов, определяемое как

.                      (7.8)

    Убедиться, что цена деления прибора для измерения износа подходит для проведения испытаний, т.е. должно выполняться условие .

6) Рассчитать длительность первой ступени  испытаний при форсированном режиме по формуле

.                                          (7.9)

и ожидаемый износ по формуле

.                               (7.10)

 

Длительность второй и последующих ступеней  с нормальным и форсированным режимами могут рассчитываться по формулам (7.6,7.9) и уточняться в процессе испытаний с тем, чтобы получаемый при экспериментах износ максимально соответствовал расчетному, определяемому по формулам (7.7,7.10). 

Процедура эксперимента

Испытания начинаются с приработки пары трения и оценки приработочного износа  и длительности приработки

Далее проводят исследование согласно составленной программе испытаний и получают экспериментальную кривую I зависимости износа от времени наработки (рис. 7.3).   

Затем перестраивают кривую I с периодическим форсированием режимов в эквивалентную ей кривую II для испытаний с нормальным режимом. При этом для каждого форсированного режима с наработкой  графически находят эквивалентную наработку  с учетом скорости изнашивания (угла наклона) на предшествующей и последующей ступени с нормальным режимом испытаний, как показано на рисунке 7.3. Наработку пары трения, соответствующую предельному износу  находят как сумму всех наработок, проведенных на нормальном режиме, и всех эквивалентных наработок, соответствующих форсированным режимам испытаний.

Анализ данной методики, разработанной на основе стандарта  [ГОСТ 23.205-79] показывает, что она не лишена недостатков. Так, при формулировании требований к выбору форсированных режимов испытаний отмечается, что выбранный уровень форсирования не должен изменять скорость изнашивания при переходе к нормальному режиму испытаний, что равносильно требованию независимости скорости изнашивания от предыстории испытываемых образцов. Если учесть, что в результате форсирования режимов трения и изнашивания происходят аккомодационные процессы, приводящие к образованию характерных только для данных режимов структуры, механического состояния, химического состава, шероховатости поверхности трения, то трудно ожидать, что при возвращении к нормальным режимам испытаний подобный модифицированный материал поверхностного слоя будет изнашиваться с такой же скоростью, как и материал, не подвергавшийся форсированным воздействиям. Конечно, после некоторой приработки поверхность снова адаптируется к нормальным условиям испытаний, но чередование режимов испытаний от форсированных к нормальным и наоборот приведут к постоянному возобновлению процесса приработки, приводящему к росту нелинейности кривой скорости изнашивания. Таким образом, полученные результаты по оценке ресурса в общем случае будут искажены, но, несмотря на это они могут быть приемлемы, если степень искажения не превышает допустимой погрешности.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: