1.9.2 Оборудование

Все типовые трибосопряжения машин любого назначения, в том числе и транспортных, можно разделить на следующие основные группы:

– подшипники;

– тормоза и фрикционные муфты;

– направляющие;

– ходовые резьбы;

– зубчатые колеса и кулачковые пары.

Разная конструкция пар трения выдвигает различные требования к характеристикам сопрягаемых материалов, условиям и результатам работы пары. Однако, наряду с различиями, все, без исключения, трибосопряжения должны удовлетворять целому ряду общих требований. Это износостойкость и параметры надежности типа t или P.

Кроме того, для любой пары трения необходимо подобрать или разработать материалы с соответствующим набором свойств, что предполагает чисто материаловедческий подход: состав, структура – свойства.

Ниже, в таблице 1.3 сведены основные группы переменных факторов, варьируемых при триботехнических исследованиях, и результат – выход эксперимента.

Таблица 1.3 - Основные схемы трибоисследований

Факторы	Выход
Состав и структура материалов	Износостойкость и ресурс; Надежность (параметры типа t или P); Сила и коэффициент трения; Температура (поверхностная, объемная, вспышки); Параметры приработки (износ, время, температура); Потери на трение (КПД); Область рационального применения.
Тип движения и режимы нагружения
Окружающая и смазочная среды
Геометрические и физико-механические параметры поверхности
Тип контактирующих поверхностей и их соотношение
Демпфирующие свойства

Машины трения, на которых проводят триботехнические исследования, занимают важнейшее место среди серийно выпускаемого испытательного оборудования, как в России, так и за рубежом. В настоящее время общепринятая классификация машин трения отсутствует, а классификации, предложенные И.В. Крагельским или СКБ средств измерения масс и испытательной техники (ИМИТ), носят весьма частный характер.

Величина общего диапазона нагрузок (0,0002…50 кН) и скоростей (0,001…200 м/с) влияет на типоразмер машины. Компановка машины зависит от конструкции ее рабочих органов, обеспечивающих получение требуемой информации.

Независимо от конкретной задачи исследований, наиболее общая компоновка машины трения может быть представлена в виде блок -схемы на рисунке 1.29. В каждой конкретной конструкции могут отсутствовать отдельные блоки, но общая их компоновка сохраняется.

Рабочий орган машины – узел трения- в ряде конструкций помещен в специальную камеру (пунктирный контур на рисунке 1.29), в которой система обеспечения внешних условий поддерживает требуемую температуру, вакуум или заданную среду, подает жидкую или консистентную смазку. Узел трения получает движение от привода и нагрузку от соответствующего блока. Блок управления обеспечивает требуемую программу исследований. Измерительный блок включает систему датчиков, преобразователи и усилители сигналов. Фиксирование информации в зависимости от частоты сигнала может осуществляться на самопишущий потенциометр, шлейфовый осциллограф или другую аппаратуру.

Прямые связи на схеме обозначены двойными линиями, обратные – одинарными.

Рассмотрим компоновку рабочих узлов основных типов российский и зарубежных (США) машин трения (таблица 1.4). Условия контактирования рабочих узлов варьируется от одноточечных до конформных.

Диапазон нагрузок и скоростей достаточно широк и позволяет решать значительный набор триботехнических задач. Однако, по данным зарубежных исследователей полученные результаты для одних и тех же экспериментов варьируются не только при реализации опытов на одной и той же машине трения, но, в гораздо большей степени, на разных машинах трения. А наиболее серьезным обстоятельством является существенное отличие итогов лабораторных исследований от промышленных результатов.

Д анные, полученные на отечественных машинах трения, также весьма сильно разняться между собой и отличаются от результатов, полученных в реальных промышленных условиях. В качестве примера рассмотрим графики на рисунке 1.30, на которых показана величина относительного износа стали Х12Ф1, в зависимости от температур термообработки на различных лабораторных установках и в реальных условиях. Это различие достигает  140 %, что, безусловно, недопустимо.

Таблица 1.4 - Основные характеристики машин трения

№ п/п	Марка	Схема рабочего узла	Предельные режимы
			Нагрузка, кН	Частота, мин-1 (скорость м/с)
1	2	3	4	5
1	МАСТ-1		0,11	1,0
2	ЧШМ		12,0	1470 (0,55)
3	Timken		1,0	1500 (2,74)
4	Falex		20,4	300 (0,1)
Окончание таблицы 1.4
1	2	3	4	5
5	Nishihara		2,5	800
6	Amsler		0,25	400/120
7	МИ-1м		0,2	200
8			5,0	1000
9	JAT		2,6∙10-9	1000
10	Asmen-Wieland		30	200 (0,066)
11	Kiwat-4		0,8	2000
12	Kiwat-1		60	(4)
13	2168УМТ «Унитриб»		5,0	3000
14	UU-5018		5,0	2000

В последнее время развитие конструкций машин трения привело к созданию более универсальных, более производительных (многоместных) и более точных машин.

Примером может служить триботехнический комплекс 2168 УМТ «УНИТРИБ» для исследования фрикционной теплостойкости, разработанный на базе машины МФТ.

Другим примером является триботехнический комплекс ИИ – 5018 и еще ряд других.

Несмотря на совершенствование конструкций машин трения, соответствие полученных на них результатов реальности до сих пор полностью не решено. Представляется, что существенный сдвиг в этом направлении может быть достигнут при изменении методики моделирования с учетом динамических свойств самой машины, трибоконтакта и их взаимовлияния. При этом оценка уровня влияния машины трения должна базироваться не столько на качестве самой машины, сколько на сопоставимости полученных на ней результатов с реальностью.