10. Для каждого испытания по величинам диаметров отпечатков d, D и соответствующим им величинам моментов сил трения т и М вычисляют параметры то и (3 зависимости прочности адгезионной связи от нормальных контактных напряжений о по формулам_ 0,75 , то, Mat.
Т° =Жа2-а,) ’
Q 0,75 М _ т
.(0,-а,)
др ДР
где Oi=2^j_ ; а2- - средние величины нормальных контактных
напряжений при первом и втором нагружениях соответственно.
.11. За результат испытаний принимают коэффициент трения/, вычисленный по средним арифметическим значениям параметров то и (Г по формуле;
/=2р_+ д .
О
Оценка коэффициента трения качения
Освобождают колеблющееся тело маятника от арретира и,воздействуя электромагнитом на груз 6 (черт. 7), раскачивают его до достижения интервала времени между импульсами с фотодиодов 12 до величины в соответствии с п. 3 2.6.
Регистрируют количество импульсов с фотодиодов 12 и интервалы времени между импульсами до увеличения интервала времени т на (20 ± 5) %, по количеству импульсов определяют количество полных колебаний п.
Арретируют колеблющееся тело маятника.
4. Определяют начальную амплитуду колебаний по формуле:
ао= 0,0128 [sin (0,827 т0)]’ 1.
Определяют амплитуду колебаний ап по формуле:
ап = 0,0128 [sin (0,827 тл) ]-1,
где тп— интервал между импульсами с фотодиодов 12 после п полных колебаний, с.
2.6. Рассчитывается коэффициент трения качения по формуле: /
/к = (cos а„ - cos ао) [2Л (а0 + ап) ].
За результат испытаний принимают коэффициент трения / , вычисленный по средним арифметическим значениям 10 измерений.
4.3. Оценка коэффициента трения при ударе.
4.3 1. Устанавливают два метода испытаний:
1. Испытания при различных высотах падения, обеспечивающих изменение контактных давлений и различных скоростях скольжения с использованием в качестве вращающегося образца кольца из исследуемого материала.
2. Сравнительные испытания при высоте падения Я = 500 ±0,5 мм и различных скоростях скольжения с использованием в качестве вращающегося образца шара из определенного материала.
Раскручивают образец до заданной частоты вращения из ряда 950, 1910, 3820, 5730, 7640, 9550 об/мин, что соответствует скоростям скольжения 1,5; 3,6; 9; 12; 15 м/с для кольцевого образца и ряда 970, 1930, 3870, 5820, 7740, 9680 об/мин, что соответствует скоростям сколь жения0,5; 1; 2; 3; 4; 5 м/с для шара.
Освобождают вращающийся образец для падения на неподвижный образец. После каждого соударения изменяют положение неподвижного образца в горизонтальной плоскости. При этом расстояние между центрами соседних поверхностей контактирования при соударении должно быть не менее 4 d, а до края неподвижного образца — не менее 2,5 d (d — диаметр поверхности контактирования).
Примечание. Центр поверхности контактирования при упругопластическом контакте определяют ло отпечатку на поверхности неподвижного образца. При отсутствии данных по диаметру отпечатка эти расстояния должны быть не менее 10 и 6 мм соответственно. Диаметр отпечатка может быть измерен с помощью профилографа (см. приложение 2).
При испытаниях по методу (4 3.1.1) высоту падения выбирают, исходя из необходимого давления.
1. При упругом деформировании неподвижного образца высоту падения вращающегося образца (И) в миллиметрах для получения требуемого давления вычисляют по формуле:
Я=Л-Р51?4Я3,
• т
где К — коэффициент, К=22964 для Р в кПа и К=2252 для Рвкгс/см2;
Р — максимальное контактное давление, кПа (кгс/см2 );
т — масса вращающегося образца, кг;
R — радиус вращающегося образца, см;
т? - приведенный модуль упругости, вычисляемый по формуле:
п = 1~ + 1,
Е, Ег
где Ei, Ёг— модули упругости материалов вращающегося и неподвижного образцов, кг/см2;
Д1, Рг - коэффициенты Пуассона материалов вращающегося и неподвижного образцов.
Примечание. Упругое соударение характеризуется отсутствием отпечатка на неподвижном и подвижном образцах после соударения.
4 3.4.2. При упругопластическом деформировании неподвижного образца высоту падения вращающегося образца (77), обеспечивающую возникновение требуемого контактного давления (Р) в кПа, подбирают опытным путем, производя расчет по формуле:
, „ gP_
Р = 6mg■ Н ~~8~
■п • h 3/4<і’ + h* ’
где t — продолжительность первого отскока, с;
h — глубина отпечатка, см;
d — диаметр отпечатка, см.
Примечание. Упругопластическое деформирование характеризуется возникновением отпечатка на неподвижном образце в результате соударения образцов.
Измеряют длину полета вращающегося образца I в соответствии с черт. 3 и продолжительность его полета.
6. При испытаниях проводят десять соударений для каждой испытываемой пары образцов Перед каждым соударением производят очистку вращающегося образца по п. 3.3 1.
В ы ч и с л е н и е коэффициента трения
При испытаниях по методу (4.3.1.1) коэффициент трения вычисляют по формуле
tJg(2jH +tjg) ’ ч
где Н — высота падения вращающегося образца, см;
I — длина первого отскока в горизонтальной плоскости, см;
t — продолжительность полета вращающегося образца, измеряемая от момента его соударения с неподвижным образцом до момента первого соударения с поверхностью стола устройства для измерения длины полета, с;
g — ускорение свободного падения, см/с2.
При испытаниях по методу (4.3 1.2) коэффициент трения вычисляют по формуле
99,05? (63,245 + 99,05t)
Примечание. При измерении максимальной высоты Hi отскока вместо его продолжительности і, коэффициент трения вычисляют по формуле
/= —I 1 I >
4 I Я, +у/н1н I
где I — длина отскока, см;
Ях — максимальная высота отскока, см;
Я - высота падения, см.
За результат испытаний принимают коэффициент трения/, вычисленный по средним арифметическим значениям 10 соударений.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое
Трибометр ОТ-1
Черт. 4
При испытаниях образец 5 закрепляют в обойме 4, связанной с приводом вращения от электродвигателя 1 через зубчатую пару 2 й 3. Обойма снабжена устройством 11 для измерения крутящего момента. Неподвижные образцы 10 закрепляют в верхней 6 и нижней 12 оправках трибометра. Нагружение испытываемых образцов осуществляется грузом 9 через рычаг 8 и опору 7.
Трибометр должен обеспечивать создание нагрузок на образцы от 30 до ЗОООО Н с погрешностью ± 5 % и измерение момента трения до 8 Н -м с погрешностью ± 5 %.ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое
УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ
Схема установки приведена на черт. 5. Вентили 7 и 10 соединяют рабочую камеру 6 с магниторазрядным насосом 11 и цеолитовым насосом 16. Система индикации 8 и предварительный усилитель 2, питаемые блоком 1, формируют электрические импульсы, поступающие на вход электронных частотомеров 3, 4. Частотомер 3 измеряет интервалы времени между импульсами, что позволяет определить амплитуду колебаний. Частотомер 4 суммирует импульсы, в течение одного полного периода колебаний формируются 4 импульса. Цифропечатающее устройство 5 фиксирует результаты измерений частотомеров 3, 4 через определенное количество колебаний или через заданный интервал времени.
На черт. 6 представлена схема маятника, установленного на фланце вакуумной камеры 1. Для предохранения от сотрясений, случайных толчков и вибраций камера 1 крепится на специальном фундаменте. Колеблющееся тело 2 опирается двумя шаровыми опорами 3 на укрепленный на кронштейне 4 испытуемый образец 5. Резиновая прокладка 6 герметизирует камеру 1 с фланцем 7. Электромагнит 8 раскачивает ко леблющееся тело 2 до заданной амплитуды. Шток 9 при движении вверх арретирует колеблющееся тело 2. Токовводы 10 обеспечивают питание электромагнита 8, светодиодов 11 и съем информации с фотодиогіов 12 Фотодиоды 12 и светодиоды 11 обеспечивают формирование электрических импульсов при прохождении флаЖка 13 мимо щелей, установленных перед фотодиодами 12. Один из фотодиодов 12 и один из светодиодов 11 расположены с одной стороны флажка 13, а остальные - с другой стороны. Расположение фотодиодов 12 рядом со светодиодами 11 устраняет паразитную засветку фотодиодов светодиодами, что расширяет диапазон измерений в сторону малых углов колебаний.
1 — блок питания типа Б5 — 44;, 2 — предварительный усилитель; 3,4 — частотомер типа Ф 5137; 5 — цифропечатающее устройство типа Ф5235 К; б — рабочая камера; 7 — вентиль; 8 - система индикации; 9 — маятник; 10 - вентиль; 11 — магниторазрядный насос типа НОРД—100; 12 - блок питания насоса; 13 - преобразователь манометрический термопарный МПТ-2; 14 — преобразователь манометрический ионизационный Г1МЕ-2; 15 - вакуумметр типа ВИТ-3; 16 - цеолитовый насос типаЦВА-1—2
.
ЇЗОН
390 if
Черт. 7
ГОСТ 27640-88 С. 15
На черт. 7 представлено колеблющееся тело маятника, содержащее плоские планки 1, цилиндрические грузы 2, ось 3, шаровые опоры 4, балансирную ось 5, грузы 6, флажок 7, диск 8, плоские образцы 9, прижим 10, кронштейн 11, фотодиод 12.
Цилиндрические грузы 2 изготавливают из латуни марки ЛС-59 по ГОСТ 15527-70. Грузы 6 - из стали марки Ст 3 сп по ГОСТ 380-71. Все остальные детали изготавливают из алюминиевого сплава Д-16 по ГОСТ 4784-74. Диск 8, имеющий три симметрично расположенных по окружности отверстия, предназначен для арретирования колеблющегося тела маятника вертикальным подъемным устройством. Система измерения углов колебаний включает: два фотодиода 12 типа ФД-8 К группы 1691, два светодиода 13 типа АЛ107Б, флажок 7, укрепленный на колеблющемся теле маятника, ширина флажка 7, составляющая (1 ± 0,1) мм, равна ширине каждой из 2 щелей, установленных перед фотодиодом 12.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ГИСТЕРЕЗИСНЫХ ПОТЕРЬ
При /к > 1 ' 10 * основной вклад в силу сопротивления качению вносит гистерезисная составляющая, что позволяет по полученному значению /к определить также коэффициент гистерезисных потерь с материала испытуемого образца по формуле
с =0,13/к ,
где Е - модуль Юнга материала образца, Па.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Реком ендуемое
ИМПУЛЬСНЫЙ ТРИБОМЕТР
Импульсный трибометр (черт. 8) состоит из приспособления для установки неподвижного образца, механизма раскручивания сброса вращающегося образца, устройств для измерения длины и продолжительности отскока вращающегося образца.
Приспособление для установки неподвижного образца представляет собой массивный цилиндр 8, на котором с помощью зажимов 5 закреплен неподвижный образец 4. Приспособление установлено на основании прибора 9 с возможностью поворота эксцентрично линии падения вращающегося образца с целью получения требуемого расстояния между отпечатками,см. п. 4.3.3 после каждого соударения.
Механизм раскручивания и сброса вращающегося образца (черт. 9), установленный на кронштейне 2, включает электродвигатель 1 для ьрищения образца, устройство для контроля частоты вращения образца и приспособление 3, освобождающее вращающийся образец для падения.
Привод вращения образца состоит из соосно установленных ведущей 8 и ведомой 5 оправок, между которыми с помощью пружин 4 зажат вращающийся образец 7. Оправка 8 установлена на оси электродвйгателя 1, имеющего регулируемую частоту вращения от 300 до 10000 об/мин.
Регулирование усилий пружин 4 при смене вида вращающегося образца (шара и кольца) осуществляется перемещением оправок 8 и 5 путем передвижения кронштейна 2 и опоры 6.
Устройство для контроля частоты вращения образца включает датчик импульсов 9, установленный на оси электродвигателя 1 и магнитную головку 10, подключенную к измерительной аппаратуре. Регистрация частоты сигналов производится частотомером.
Приспособление освобождения вращающегося образца для падения включает кронштейн 2 (черт.8), перемещаемый рычагом 3, посредством соленоида (на черт. 8 не показан). Механизм раскручивания и сброса вращающегося образца подвижно установлен на колонне 1 и снабжен реечным приводом, обеспечивающим перемещение его вдоль колонны от 100 до 800 мм.
Устройство для измерения длины отскока вращающегося образца представляет собой горизонтальную платформу (лист органического стекла) 10 с подвижными линейками, обеспечивающими измерение длины в пределах от 60 до 700 мм. Лист 10 накрыт регистрирующей и копировальной бумагой, при ударе по которой вращающийся образец оставляет отпечаток. Длина отскока измеряется линейками 11 и 12, как расстояние между указанными отпечатком и плоскостью падения вращающегося образца. Измерение производят с погрешностью не более 0,5 мм.
