Методика проведения исследований на приборах для изучения процесса изнашивания

АННОТАЦИЯ

Изучение практики и исследований показало, что интервалы трения и эксцизии являются основной причиной разрушения фрикционных и возбужденных пересечений. Изучен специальные приборы для изучения износа поверхностей в зубчатых передачах и скользящих поверхности машинах. Предложен простой конструкция устройство изучающая износ в лабораторных условиях.

ABSTRACT

Practice and research studies have shown that friction and excision intervals are the main cause of frictional and excited intersection failure. Special devices for studying wear of surfaces in gears and sliding surfaces of machines have been studied. A simple design of a device that studies wear under laboratory conditions is proposed.

Ключевых слов: зубчатые колесо, износ, трения, масло, пластмасса, сталь, чугун,  машин, станок, кинематика, устройства, зубчатых передач.

Keywords: gear wheel, wear, friction, oil, plastic, steel, cast iron, machinery, machine tool, kinematics, devices, gears.

Трение и износ можно рассматривать как разрушение твердых тел. При внешнем трении выделяются два основных процесса: первый – образование точек контакта из-за взаимного проникновения канавок, а второй – явление «сваривания» под действием большого давления на точный след контакта в них. Общее давление в парах трения велико, поскольку след контакта невелик даже при малых нагрузках. Под воздействием большой нагрузки шероховатость располагаются на разных уровнях, поэтому контактируют последовательно. Следовательно, фактическая площадь контакта обусловлена ​​увеличением занимаемой площади и размера.

Проведенные исследования показали, что фактическое давление очень велико на хорошо обработанных и шероховатых поверхностях. Это давление уменьшается  изнашиванием пики и с увеличением радиуса.

Эрозия поверхностей трения происходит в основном в результате высвобождения частиц из материала. Они могут иметь размер от долей микрометра до нескольких микрометров. Разделение таких частиц вызвано множественным воздействием нагружения, температурных импульсов на отдельные неровности. В результате необратимых изменений поверхности изменяется ее структура, возникает напряженное состояние, а затем появляются трещины, из которых высвобождаются эрозионные частицы [1, 2, 3, 4].

В результате нагрева основных элементов машин и станка износ увеличивается, что приводит к изменению его основных геометрических размеров и формы. Это в свою очередь влияет на движение элементов обеспечивающая точность станка. Изнашивается поверхности валов, шкивов, шестерен и других деталей, пазы под шпонки, резьбы и другие места. В результате поверхности трения приобретают овальную, коническую, бочкообразную или седловидную форму, пазы под шпонки расширяются, резьба изгибается, срезается и удлиняется [5].

На некоторые скользящие механизмов текстильных машин влияет переменной нагрузки, а металлорежущих станках нагрузка прилагается к ним режущим инструментом  обработки детали. Эта нагрузка передается на рабочий орган. Следовательно, давление на поверхности шестерни, передающие ему движение  увеличивается, увеличивая его износ [6, 7].

В настоящее время ведение длительных научно-исследовательских работ в производственных условиях затруднено по техническим и экономическим причинам. Поэтому для исследования зубчатых колес и деталей скольжения в режиме, близко производственном, была разработана следующая схема экспериментального стенда [8]. Его конструкция следующая (рис. 2): осы 9 и 10 на  основании 1 установлены на подшипниках скольжения. На консольной части осы устанавливаются исследуемые шестерни 7 и 8. Расстояние A между осями можно отрегулировать, если ось 10 установлена с перемещением. Вращательное движения на шестерни передается от двигателя 2 через ременной передачи 5. Изменяя положение ремня шкивов 4 и 6, которые изменяют скорость. Ось 10 служит рабочим органом. Поэтому нам нужно установить на него необходимую нагрузку, для этого мы используем загрузочное устройство. Загрузочное устройство устроено следующим образом: ролик 14 крепится на кронштейне ролик, который крепится на  кронштейне 13 подвижно. К основанию 1 прикреплен стакан 12. Нагрузка осуществляется  тарированной пружиной 15. Для установки нужной нагрузки, перемешается пластину 23 через болт 16,  затягиванием пружину 15 на желаемое расстояние.

Для исследования износа скользящих деталей на основания прибора устанавливалась кронштейн 17 (рис. 2), которой крепилась стакан 18 для размещения деталей образца. На стакан 18 устанавливают пружину калибра 20, а затем образец 19 калибра. Нагрузка регулируется с помощью 21-болта, установленного на задней части стакана 18. Второй образец 22 скользящей детали устанавливался на верхнюю часть  колеса 8.

Рисунок 2. Схема устройства, изучающего износа.

Для исследования поверхностей трения должен быть приготовлен образец 19 из исследуемых материалов в соответствии с диаметром стакана 18. Этот материал также закреплен на поверхности колеса 8 в виде диска 22. Нагрузка и другие режимы, как обсуждалось выше, выбираются для исследования, и может выполняться проверка. Нагрузка и другие режимы, как обсуждалось выше, выбираются для исследования, и могут выполняться проверки. При выборе скорости меняется положение ремень 5 в шкивов.

Проведения эксперимента на этом устройстве в следующем. 

Метод исследования процесса износа пар трения скольжения. Основными показателями, характеризующими процесс износа, являются: количество износа и ее скорость. Скорость износа за единицу времени можно определить следующим образом:

мм/с.

В данном случае - количество износа.

Интенсивность износа определяется отношением величины износа к траектории трения:

Для исследования износа скользящих деталей на основания прибора устанавливалась кронштейн 17 (рис. 2), которой крепилась стакан 18 для размещения деталей образца. На стакан устанавливают пружину калибра 20, а затем образец 19 калибра. Нагрузка регулируется с помощью болта 21, установленного на задней части стакана 18. Второй образец 22 скользящей части устанавливался на колеса 8. Один из образцов установлен на подставке (рис. 3). Перед установкой снимаются образцы размеров. Процесс измеряется в течение определенного периода времени. Если результаты занесут в таблицу следующим образом, это будет целесообразно.

Таблица.

Результаты

Рисунок 3. Схема испытания

На основании полученных результатов можно построить график зависимости износа от времени, нагрузки или других полученных режимов (рис. 4).

Рисунок 4. График зависимости износа от времени.

Метод исследования процесса износа шестерен. В настоящее время ведение длительных научно-исследовательских работ в производственных условиях затруднено по техническим и экономическим причинам. Поэтому мы используем следующий экспериментальный стенд для исследования зубчатых колес в режиме, близко  производственном. Его конструкция следующая (рис. 5): ось 9 и 10 на основании 1 смонтирована на базе подшипников скольжения. На консольной части осью устанавливаются шестерня 7 и 8 подлежащие изучению. Расстояние A между осями можно отрегулировать, если ось 10 установлена с перемещением.

Рисунок 5. Схема устройства исследования износа шестерен.

Вращательное движения на шестерни передается от двигателя 2 через ременной передачи 5. Изменяя положение ремня шкивов 4 и 6, которые изменяют скорость. Ось 10 служит рабочим органом. Поэтому нам нужно установить на него необходимую нагрузку, для этого мы используем загрузочное устройство. Загрузочное устройство устроено следующим образом: ролик 14 крепится на кронштейне ролик, который крепится на  кронштейне 13 подвижно. К основанию 1 прикреплен стакан 12. Нагрузка осуществляется  тарированной пружиной 15. Для установки нужной нагрузки,  перемешается пластину 23 через болт 16,  затягиванием пружину 15 на желаемое расстояние.

Перед установкой снимаются образцы размеров. Процесс измеряется в течение определенного периода времени. Если результаты занести в таблицу, она будет соответствовать своему назначению. На основании полученных результатов можно построить график зависимости износа от времени, нагрузки или других полученных режимов.

Рисунок 6. Схема установки специальной шарика между образцами.

Метод определения коэффициента трения. Сила молекулярного взаимодействия на точной контактной поверхности сопротивляется взаимному смещению поверхностей и создает силу трения. Согласно молекулярно-механической теории, добавленный коэффициент трения определяется по следующей формуле:

В этом случае - сила трения;

 - нормальная нагрузка.

Сила трения  измеряется путем приложения различных нагрузок  к образцу 19. Подставляя полученные результаты в приведенную выше формулу, можно найти коэффициент трения данного материала.

Вывод. Конструкция этого устройства проста и удобна для будущих исследователей, занимающихся трением и износом. При изучении многих устройства производственной среде можно подготовить их детальный образец и провести исследования в лаборатории. Это устройство позволяет проводить исследовательские работы на зубчатых колесах и плоских поверхностях в различных режимах: скорости, нагрузки, смазки, термопары и даже под воздействием тепла. В результате тратится меньше времени и экономится электроэнергии.

Список литературы:

1. Дадаханов Н.К., Азамбаев М.Г. Изучения износа колесы зубчатых передач. //НамИТИ. Научно-технический журнал. 2018, № 3, с. 56-58.
2. Дадаханов Н.К., Хасанов М.М. Прибор изучающие процесс изнашивания разных материалов // Вестник ACTATTPU –Ташкент. 2020 й. №10 (4). 53-58 с.
3. Икрамов У. Триботехника. - Ташкент.: Узбекистон, 2003. с. 336.
4. Горкунов Д. Н. Триботехника. - Москва.: Машиностроение, 1989. с. 328.
5. Дадаханов Н.К.,  Бобоев У.А. Исследование оптимального метода ремонта изношенной части валов с помощью сварки. // НамИТИ. Научно-технический журнал. 2019, № 2, с. 143-149.
6. Отабаев. И., Саматов.Ж., Дадаханов Н. Изучение износа зубчатых колес. // ФерПИ. Научно-технический журнал. 2003. №3. с. 51-53.
7. Саримсакова С. И., Каримов. Р., Дадаханов Н. Изучение уменьшения износа зубчатых передач // ФерПИ. Научно-технический журнал. 2005. №2. с. 114-115.