4. Определение предела прочности на сдвиг

Пластичные смазки проявляют свойства, присущие твердому телу в состоянии покоя или при приложении к их поверхности небольшой силы. Они не текут и сохраняют свою форму. Когда приложенная к смазке сила превышает некоторое зна­чение, пластичная смазка начинает течь. Предел прочности характеризуется минимальным напряжением сдвига, при котором в пластичной смазке разрушается структурный каркас и она приобретает текучесть. Пределом прочности на сдвиг пластичной смазки называется критическое значение силы, отнесен­ное к единице площади сдвига слоев смазки. За единицу измерения этой величины принят паскаль (Па).

Значение предела прочности на сдвиг определяется в основном качеством загустителя и его концентрацией в пластичной смазке. Предел прочности зависит от температуры: при повышении температуры он снижается. Температура, при которой предел прочности становится равным нулю, является истинной температурой перехода смазки из пластичного в жидкое состояние и характеризует предел применения пластичной смазки.

Чем выше предел прочности на сдвиг пластичной смазки, тем она лучше удерживается на поверхности. Чтобы смазка не стекала с трущихся поверхностей под действием центробежной силы в подшипниках качения, предельное напряжение сдвига должно быть не менее 150...180Па.

5.4.1 Аппаратура, реактивы и материалы:

- пластомер К-2;

- шпатель;

- термостат;

- термометр ртутный с пределами измерений от 0º до 170ºС;

- секундомер СОСпр-2б-2-221 по ГОСТ 5072-79;

- спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-72;

- бензол по ГСТ 5955-75;

- масло нефтяное с кинематической вязкостью при 50ºС в пределах 19…52 мм²/с;

- мешалка для смешивания смазки (рисунок 5.1).

5.4.2 Порядок проведения исследований

Предел прочности на сдвиг пластичных смазок оп­ределяют по ГОСТ 7143-73 на пластометре К-2. Метод основан на измерении давления, при котором про­исходит сдвиг смазки в капилляре пластометра.

Пластометр К-2 (рисунок 5.4) состоит из: основания со стойкой 1, по которой вертикаль­но перемещается электропечь 2, для нагрева резервуара 3 с маслом;

манометра 4 с трубчатой пружиной диаметром не более 100мм; воронки 5 для добавления масла;

крана 6 для присоединения и отсоединения воронки от внутрен­ней полости прибора; трубки 7 для присоединения корпуса к крану; защитного стекла 8;

гайки 9 для закрепления капилляра в корпусе 10;

разъемных нарезных капилляров (11 — длиной 100 мм и 12 — длиной 50 мм) с фиксирующим кольцом и оправой. Ко­роткий капилляр применяется в том случае, когда при испытании на длинном капилляре давление превышает допустимое для ма­нометра. Внутренняя поверхность канала капилляров имеет мет­рическую резьбу;

мешалки для перемешивания смазки (рисунок 5.1).

Таблица 5.5 – Пределы измерения монометров

Предел измерения манометра, кгс/см2	Допускаемые измерения кгс/см2
0,6	0 05-0,5
1,0	0,07-0,8
1.2	0,1-1
1,6	0,2-1,2
2.5	0,4-2,2

Перед началом испытаний все детали пластометра, соприкасающиеся со смазкой, промывают бензином (бензолом или спирто-бензольной смесью) и высушивают. Цилиндр мешалки вровень с основаниями заполняют шпа­телем испытуемой смазкой, не допуская образования пустот. Мешалку со смазкой выдерживают в термостате при тем­пературе 20 ±1° С в течение 30 мин, после этого перемешивают смазку, сообщив поршню 100 двойных ходов. Заполняют обе половники канала капилляра испытуемой смазкой, вмазывая смазку перпендикулярно оси капилляра. Осто­рожно, чтобы не вызвать сдвига смазки в капилляре, соединяют обе его половинки и надевают фиксирующее кольцо. Смазывают испытуемой или более тугоплавкой смазкой наружную поверхность капилляра и внутреннюю поверхность оп­равы. Капилляр вставляют в оправу. Надевают на нижний обрез буртика оправы резиновую прокладку и устанавливают оправу в корпус пластометра. Открывают кран воронки с маслом и держат его открытым до тех пор, пока уровень масла в корпусе не достигнет верхнего обреза буртика оправы капилляра. Оправу закрепляют в корпусе гайкой. Во время закрепле­ния следят за манометром.

При повышении давления в системе (вследствие сжатия прокладки) открывают кран воронки для вы­теснения в нее избытка масла, после этого окончательно затягива­ют гайку. На верхнюю часть корпуса укрепляют защитное стекло. Помещают корпус пластометра в термостат. Уровень жид­кости в термостате должен быть на 30 мм выше верхнего конца капилляра. Заданная температура испытания поддерживается с точностью ± 1° С в течение 20 мин.

1 - основание со стойкой; 2 - электропечь; 3 - резервуар с маслом; 4 - манометр; 5 - воронка для добавления масла; 6 - кран; 7 - трубка для присоединения корпуса к крану; 8 - защитное стекло; 9 - гайка для крепления капилляра в корпусе 10; 11 - капилляр с оправой (длинный - 100 мм); 12 - капилляр с оправой (короткий - 50 мм).

Рисунок 5.4 - Пластометр К-2

Во время термостатирования кран воронки для залива масла держат открытым. Время с момента окончания перемешивания смазки в мешалке до начала испытания должно быть не более 40 мин.

Для проведения испытаний закрывают кран воронки для масла, включают электро­печь, обогревающую резервуар с маслом, и наблюдают за мано­метром. Скорость повышения давления в системе должна быть не более 0,05 кгс/см² в 1 мин при использовании длинного капилляра и 0,05 кгс/см² в 2 мин при использовании короткого капилляра.

Скорость повышения давления регулируют подниманием и опус­канием вдоль резервуара с маслом электропечи и, соответственно, увеличением или уменьшением площади нагрева резервуара с маслом. После того, как давление в системе, достигнув максимума, начнет снижаться, включают электропечь, открывают кран ворон­ки для залива масла и медленно вынимают оправу с капилляром из корпуса пластометра, после чего кран закрывают. Максимальное давление фиксируют с точностью до-0,01 кгс/см².

Таблица 5.6 - Пределы прочности пластичных смазок

Смазка	Предел прочности на сдвиг, Па, при температуре
	20ºС	50ºС
Солидол С Пресс-солидол С Графитная УСсА Литол-24 Фиол-1 Униол-1 ЦИАТИМ-221 ЦИАТИМ-201 Сазка № 158 КСБ	300…700 70…200 300…700 600…1200 250…350 200…500 250…450 350…550 150…400 300…800	200…300 100…180 200…300 400…600 200…250 250…400 120…300 250…350 150…300 200…400

В момент окончания опыта из капилляра выдавли­вается смазка, что можно наблюдать через защитное стекло.

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Предел прочности τ (Па) ис­пытуемой пластичной смазки вычисляют по формуле

, (5.2)

где р — максимальное давление, кгс/см²;

r, l —радиус и длина капилляра, см, r =0.5 и l=5 или 10 см.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое двух параллельных определений.

Сравнить определенный предел прочности исследуемой марки смазки с данными ГОСТ. После окончания исследований дают заключение о влиянии, предела прочности на сдвиг на работу смазываемых деталей.