58. Испытания на контактную усталость
Рабочие поверхности зубьев зубчатых колес, элементов подшипников качения, прокатных валков, колес рельсового транспорта и других подобных деталей, работающих при трении качения в условиях контактных нагрузок, часто разрушаются в результате поверхностного выкрашивания (образования питтингов). Лабораторные испытания образцов на контактную усталость чаще всего проводят на роликовых машинах, в основу применения которых положена аналогия в характере взаимного перемещения и механизме возникновения и развития поверхностного выкрашивания на трущихся поверхностях контактирующих роликов и рабочих поверхностях деталей, работающих в условиях контактных нагрузок. Роликовые машины подразделяются по количеству одновременных контактов на испытуемой поверхности образца, по наличию или отсутствию принудительного проскальзывания при качении и по характеру условий проскальзывания за один цикл.
На рис. 10 приведены простейшие схемы одно-, двух- и трехконтактных роликовых машин, которые могут быть одно- и многопозиционными. Испытательные машины, в которых приводится во вращение один из роликов (чаще всего испытуемый), а другие, соприкасающиеся с ним, вращаются под действием развивающихся в месте контакта сил трения, относятся к роликовым машинам фрикционного качения.
59 . Машины для испытания образцов на контактную усталость
Лабораторные испытания образцов на контактную усталость чаще всего проводят на роликовых машинах, в основу применения которых положена аналогия в характере взаимного перемещения и механизме возникновения и развития поверхностного выкрашивания на трущихся поверхностях контактирующих роликов и рабочих поверхностях деталей, работающих в условиях контактных нагрузок. Роликовые машины подразделяются по количеству одновременных контактов на испытуемой поверхности образца, по наличию или отсутствию принудительного проскальзывания при качении и по характеру условий проскальзывания за один цикл.
На
рис. 10приведены
простейшие схемы одно-, двух- и
трехконтактных роликовых машин, которые
могут быть одно- и многопозиционными.
Испытательные машины, в которых приводится
во вращение один из роликов (чаще всего
испытуемый), а другие, соприкасающиеся
с ним, вращаются под действием развивающихся
в месте контакта сил трения, относятся
к роликовым машинам фрикционного
качения. Для обеспечения принудительного
проскальзывания постоянной заданной
величины осуществляется не зависимый
привод испытуемого и контактирующих с
ним роликов (при этом ролики должны
вращаться с разными окружными скоростями)
Рис. 10. Схемы роликовых машин для испытания образцов на контактную усталость;
а — одноконтактная;
б — двухконтактная;
в — трехконтактная
При испытаниях материалов на контактную усталость применяются так же машины, на которых осуществляется качение шариков по плоской поверхности испытуемых образцов.
60. Методика проведений испытаний на контактную усталость
При испытании образцов на роликовых машинах контактную выносливость оценивают по максимальной выдерживаемой материалом величине наибольшего контактного давления Ртт, реже — по наибольшей величине максимального касательного напряжения тгавх, которое проявляется на некоторой глубине под поверхностью контакта цилиндров с параллельными осями. Результаты испытания обычно выражают в полулогарифмических координатах в виде зависимости наибольшего контактного давления между цилиндрами на площадке их соприкосновения от числа циклов до обусловленного конца испытания, для построения кривой усталости испытывают не менее 12образцов.
Если при испытании образцов-роликов на контактную выносливость появляется необходимость имитировать условия трения рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес, то их испытывают на роликовых машинах с переменным проскальзыванием за цикл. Переменное проскальзывание, дважды за оборот меняющее величину и направление, можно осуществить при вращении двух контактирующих под нагрузкой роликов одинакового диаметра, если они приводятся в движение от одинаковых зубчатых колес, установленных с эксцентриситетом на тех же валах, или если вращение одного ролика происходит с постоянной скоростью, а вращение второго — с переменной скоростью (последнее достигается при помощи карданного вала с шарниром Гука, установленного под углом к сопряженному с ним валу).
Критерием конца испытания чаще всего является начало прогрессирующего выкрашивания испытуемой поверхности ролика, которое определяется либо по обусловленному числу видимых невооруженным глазом крупных и мелких ямок (питтингов), либо по уменьшению веса образца при одновременном осмотре его рабочей поверхности. При определении момента конца испытаний используют также критерий возникновения вибраций определенной интенсивности, фиксируемый специальными приборами.
Образцы перед испытанием проходят приработку, в процессе которой уменьшается шероховатость их поверхности, возникает своеобразная текстура поверхностного слоя, а также достигается контактирование роликов по всей образующей и равномерное распределение нагрузки. Приработку рекомендуется проводить при повышающихся скорости и нагрузке. В некоторых случаях для ускорения процесса в смазку вводят тонкий абразив.