ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ
МЕТОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ
СТОЙКОСТИ СМАЗОЧНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТРЕНИИ
Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАН
Академией наук СССР
Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ
Р. М. Матвеевский, д-р. техн, наук, проф.; Н. М. Алексеев, канд. техн, наук (руководители темы); И. А. Буяновский, канд. техн, наук; В. В. Трушин; Н. Н. Самойлова
ВНЕСЕН Академией наук СССР
Начальник научно-организационного отдела В. А. Филиппов
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14 декабря 1984 г. № 4433.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
О
гост
23.221-84
Взамен
ГОСТ 17604—72
МЕТОД ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ
ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТОЙКОСТИ СМАЗОЧНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТРЕНИИ
Products weak resistance assurance.
Experimental evaluation of lubricants temperature
stability at friction
ОКСТУ 0023
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14 декабря 1984 г. № 4433 срок введения установлен
с 01.01.86
*
Настоящий стандарт устанавливает метод экспериментальной оценки температурной стойкости жидких и пластичных смазочных материалов при трении. Стандарт не распространяется на испытания твердых смазочных материалов.
Сущность метода состоит в триботехническом испытании сопряжения с точечным или линейным контактом, образованным вращающимся с постоянной и малой скоростью образцом и тремя (или одним) неподвижными образцами, при постоянной нагрузке и ступенчатом повышении объемной температуры образцов и окружающего их смазочного материала от внешнего источника тепла, регистрацией момента трения во время испытаний, по изменениям которого судят о температурной стойкости смазочных материалов. Термины и определения приведены в справочном приложении 1.
Устанавливаются шесть схем испытаний (черт. 1):
А — испытания при контакте вращающегося шара с тремя неподвижными шарами;
Б — испытания при контакте вращающегося шара со сферическим пояском на пересечении торцевой поверхности внутреннего отверстия нижнего образца, выполненного в виде кольца;
В — испытания при контакте вращающегося шара с тремя образцами с плоскими рабочими поверхностями;
П
Издание официальное
ерепечатка воспрещена© Издательство стандартов, 1985Схемы испытаний
Черт. 1
Г — испытания при контакте вращающегося шара с тремя цилиндрическими роликами равнорасположенными относительно оси вращающего шара;
Д — испытания при контакте вращающегося конического образца с тремя цилиндрическими образцами равнорасположенными относительно оси вращения образца;
Е — испытания при контакте вращающегося конического образца с коническим пояском на пересечении торцевой поверхности и внутреннего отверстия нижнего образца, выполненного в виде кольца.
Испытания по схемам А, В, Г, Д могут быть распространены на испытания смазочных материалов для зубчатых колес, подшипников качения, сопряжений кулачок—толкатель и поршневое кольцо — гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
Испытания по схемам Б и Е могут быть распространены на испытания смазочных материалов для подшипников скольжения и сопряжений поршневое кольцо — гильза двигателя внутреннего сгорания.
*
АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ
При проведении испытаний применяют испытательную машину, содержащую:
вертикальный шпиндель с приводом, обеспечивающим частоту его вращения 0,1 рад/с (1 мин-1) с погрешностью не более 1 %, и имеющий патрон для закрепления шара диаметром 8 или 12,7 мм или цилиндрического образца с конической рабочей поверхностью из испытуемого материала;
горизонтально расположенную чашку с испытуемым смазочным материалом, имеющую оправку для закрепления образцов в соответствии с требованиями черт. 1, обеспечивающую равномерное прижатие нижних образцов к верхнему под заданной нагрузкой, не допуская проворачивания образцов при испытании;
систему нагружения, обеспечивающую создание осевых нагрузок от 10 до 150 Н включительно с погрешностью не более 0,5 %;
нагреватель, обеспечивающий подъем объемной температуры узла трения и окружающего его слоя масла в интервале температур 293—573 К и поддержание ее на заданном уровне с погрешностью не более ±5 К;
устройство для непрерывной регистрации момента трения между образцами с погрешностью не более 1 %.
Примечание. Радиальное и осевое биения верхнего образца, закрепленного в шпинделе, не должно превышать 0,2 мім по рабочему диаметру;
крепление образцов и деталей должно обеспечивать легкое извлечение их из чашки и шпинделя при смене или промывке деталей узла трения.
Технологическое состояние машины должно проверяться не реже четырех раз в год и после проведения наладочных работ в соответствии с обязательным приложением 2.
разцы для испытаний
При испытаниях по схеме А, указанных в пп. 1.3.1—1.3.5: шарики 3 степени точности группы Н диаметром 8 мм по ГОСТ 3722—81 из стали ШХ15 по ГОСТ 801—78.
При испытаниях по схеме Б: шарик 3 степени точности группы Н диаметром 12,7 мм по ГОСТ 3722—81 из стали марки 111X15 по ГОСТ 801—78. Кольцо из испытуемого материала (черт. 2).
Рабочую поверхность кольца на пересечении торцевой поверхности А и внутренней цилиндрической поверхности В шириной 6= (0,2 ±0,05) мм создают на пластичных материалах—вдавливанием стального шарика диаметром 12,7 мм на прессе под нагрузкой 1—6 кН; на малопластичных материалах вытачиванием фасонным резцом, после чего калибруют шариком диаметром 12,7 мм под давлением.
Примечание. Наличие трещин и разрывов на рабочей поверхности не допускается.
При испытании по схеме В: верхний образец — шарик по п. 1.3.2, нижние образцы (черт. 3) — три параллелепипеда (тип 1) 5x5X6 мм или ролика тип 2 диаметром 5 мм’ и длиной 6 мм с рабочими торцевыми поверхностями из испытываемого материала. Шероховатость рабочих поверхностей Ra 0,05— 0,07 мкм.
Тип 1
Допуск перпендикулярности поверхностей относительно поверхностей А не более 0,01 мм.
^Черт. 3
При испытаниях по схеме Г:
верхний образец — шарик по п. 1.3.2,
нижний образец — три цилиндрических образца из испытуемого материала с рабочими поверхностями диаметром (8±0,1) мм (черт. 4). Показатель шероховатости рабочих поверхностей Ra 0,05—0,07 мкм.
- о,ов Полировать. ■
Черт. 4
При испытании по схеме Д:
верхний образец (черт. 5) — цилиндрический с конической рабочей поверхностью, имеющей угол при вершине 110 °± 15'. Показатель шероховатости рабочей поверхности Ra 0,05—0,07 мкм;
нижние образцы — три цилиндрических по п. 1.3.4.
Несоосность поверхностей А и Б — не более 0,01 мм.
Черт. 5
При испытаниях по схеме Е:
верхний образец — конический из испытуемого материала по п. 1.3.5;
нижний образец — кольцо из испытуемого материала по п. 1.3.2.
Рабочая поверхность на пересечении торцевой и внутренней цилиндрической поверхностей кольцевого образца создается вдавливанием пуансоном, аналогичным верхнему образцу; при использовании хрупких материалов рабочую поверхность протачивают резцом с последующей калибровкой (черт. 6).
Промывочные жидкости для образцов:
бензин по ГОСТ 443—76;
ацетон по ГОСТ 2603—79;
спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.
Приборы и материалы
микроскоп с увеличением 25х (или большим) с окулярмикро- метром с ценой деления 0,001 мм (при испытаниях по схемам Б и £);
секундомер по ГОСТ 5072—79;
шпатель (при испытании пластичных смазочных материалов); пинцет;
вата гигроскопическая по ГОСТ 5556—81 (для протирки оборудования);
бязь безворсовая (для протирки образцов);
Непараллельность поверхностей А и Б — не более 0,01 мм.
Неперпендикулярность поверхностей А и В — не более 0,01 мм.
Черт. 6
бумага шлифовальная (для очистки с поверхностей оборудования следов коррозии и лаков, образовавшихся в результате предыдущих испытаний).
ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
Все детали машины, соприкасавшиеся со смазочным материалом или с образцами во время испытания (чашку с деталями крепления нижних образцов и детали крепления верхнего образца в шпинделе) и поверхности захвата пинцета промывают бензином по ГОСТ 443—76 и просушивают на воздухе.
Образцы последовательно промывают промывочными жидкостями по и. 1.4.
Примечание. Качество промывки оценивается путем испытания, проводимого по методике, приведенной в разд. 3, но без смазочного материала. При этом уже установленные в машину образцы перед приведением уз соприкосновение протираются тампоном из безворсовой бязи, смоченным серным эфиром по п. Г.4. При значении максимального коэффициента трения не ниже 0,35 и скачкообразном его изменении с размахом колебаний не менее 0,1 промывку считают удовлетворительной.
Верхний образец устанавливают в шпинделе машины. Нижние образцы устанавливают в чашке и заливают исследуемым смазочным материалом так, чтобы уровень смазочного материала был выше верхнего края нижних образцов не менее чем на 1 мм.
При испытании пластичных смазочных материалов оправку с нижними образцами набивают с помощью шпателя, не допуская образования пустот.
Образцы приводят в соприкосновение.
Производят градуировку устройства для измерения момента трения. Результаты градуировки представляют в виде зависимости коэффициента трения f от отклонения пера самописца h. При этом используют следующие соотношения для схем А, В, Г и Д:
/=0,817--^-
и для схем В и Е:
t_ 2Q/?.cos<p/2
I”* d»Pt9
где Q — нагрузка при тарировке, Н;
R— плечо момента вращения тарировочного устройства, м;
а — плечо момента трения, м;
Ро— осевая нагрузка, Н;
<р/2 — угол наклона между осью вращения и направлением приложения нормальной силы к поверхности трения;
d — расстояние между диаметрально противоположными точками на середине фаски кольцевого образца.
Для схемы A /=3,243 Q-R-, В, Г, Д f=2,029 Q-R.
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
Испытания каждого смазочного материала состоят из серии испытаний при различных объемных температурах. Каждое испытание при заданной объемной температуре проводят с новой порцией смазочного материала и новыми образцами.
Примечание. Как экспресс-испытания допускается проведение испытаний смазочных материалов при ступенчатом повышении объемной температуры (через каждые 10 К) без замены смазочного материала и смены образцов и без промежуточной разборки узла трения, что должно быть отражено в протоколе испытаний.
Первое определение коэффициента трения на нижних шариках проводят при комнатной температуре (293 К). При следующих определениях объемную температуру узла трения и окружающего его смазочного материала ступенчато повышают с интервалами 10 К до температуры 573 К. При повторных испытаниях следует уменьшать величину ступени в области критической температуры и температуры химической модификации до ДТ= = 5 К.
Объемную температуру узла трения и окружающего его смазочного материала измеряют с помощью термопары, спай которой должен быть прижат к одному из нижних образцов в 1—3 мм от зоны трения.
Смазочный материал и узел трения перед каждым определением нагревают при собранном узле трения, но без приложения нагрузки.
При достижении заданной температуры узел трения нагружают, включают самописец динамометра и привод шпинделя машины. В процессе испытания самописец на трибограмме регистрирует изменение момента трения.
Продолжительность вращения шпинделя с верхним образцом — 60 с с погрешностью не более ± 1 с. Затем привод шпинделя и самописец выключают, нагрузку снимают.
При проведении испытаний по схемам А, В, Г, Д осевая нагрузка составляет (110± 1) Н.
При проведении испытаний по схеме Б осевую нагрузку рассчитывают по формуле с погрешностью не более 1 Н
P0=g‘n-b-r’Sin<?,
где q — заданная удельная нагрузка в контакте, Па с погрешностью не более 0,1 Па, соответствует номинальной удельной нагрузке в моделируемом трибосопряжении;
Ь—ширина рабочего пояска кольцевого образца, измеренная под микроскопом, м, с погрешностью до 5ХЮ-6 м;
г — радиус кривизны верхнего образца, м, с точностью до 10-5, м;
Ф — угол, образованный радиусами, проведенными из центра кривизны сечения верхнего образца до пересечения с диаметрально противоположными точками на середине рабочего пояска на внутренней цилиндрической поверхности кольцевого образца, с точностью до 15".
При проведении испытаний по схеме Е осевую нагрузку рассчитывают по формуле с погрешностью не более 1 Н
