14.Лабораторные работы

Наука – капитан, а практика – солдаты.

Леонардо да Винчи

Выполнение лабораторных работ, наряду с закреплением теоретичес-кого материала, способствует формированию определённых практических навыков в наблюдении и анализе работы трибосопряжений различной конструкции при разных условиях эксплуатации.

Во всех работах используются элементы трибосопряжения одних и тех же размеров: валики - контртела и вкладыши - полувтулки.

14.1.Изнашивание полимеров при трении скольжения

1.Цель работы. Ознакомление с процессами трения и изнашивания полимер-ного композиционного антифрикционного материала (покрытия) и определение основных трибохарактеристик этой трибосистемы.

2.Общие сведения. Изучаемая в данной работе трибосистема представляет собой металлополимерный подшипник: стальной валик (рис.1,а) и составную втулку из двух вкладышей (рис.1,б) с полимерным антифрикционным покрытием.

а)

б)

Рис.1. а) Валик - контртело; б) Вкладыш

В качестве привода вращательного движения используется токарный станок, в трёхкулачковый патрон которого закрепляется валик. Второй конец валика поджимается вращающимся центром, установленным в задней бабке станка.

Рис.2. Лабораторный узел трения: 1-винт, 2-направляющая, 3-валик,

4-вкладыши, 5-пружина, 6-планка, 7-индикатор,

8-пружина динамометра, 9-обоймы.

Лабораторный узел трения (рис.2) обеспечивает нагружение при помощи пластинчатой пружины 5 и винта 1. Величина нагружающего усилия определяется по показаниям индикатора 7 и тарировочному графику. Этот же индикатор позволяет определять величину износа полимера по нормали к рабочей поверхности.

Сборка устройства осуществляется следующим образом. Валик - контр-тело 3 с двумя вкладышами 4 устанавливается между обоймами 9 и нагружается винтом 1. Узел трения опирается на пружину 8 динамометра (рис.3), установленного в резцедержатель станка.

Рис.3.Пружинный динамометр.

По показаниям индикатора динамометра рассчитывается коэффициент трения. Частота вращения шпинделя n и нормальная нагрузка N задаются заранее. Например: n = 100 мин^-1 и N = 1000Н.

3. Обеспечение работы. Для выполнения работы необходимо следующее.

3.1. Токарный станок - 1шт.

3.2. Лабораторный узел трения - 1шт.

3.3. Динамометр - 1шт.

3.4. Валик - 1шт.

3.5. Образцы в виде вкладышей из полимерного материала или с полимерным покрытием - 2шт.

3.6. Ключ рожковый -1шт.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Получить инструктаж по технике безопасности и расписаться об этом на контрольном листке.

4.2. Ознакомиться с содержанием методического пособия и подготовить протокол и форму отчёта.

4.3.Установить в резцедержатель станка динамометр.

4.4. Собрать лабораторный узел трения на центральной части стального валика. Нагрузить трибосистему до требуемой величины N₁, завинчивая винт1.

4.5. Установить валик с узлом трения в трёхкулачковый патрон и закрепить его. При этом узел трения должен опираться на пружину динамометра.

4.6. Подпереть второй конец валика вращающимся центром, вставленным в пиноль задней бабки.

4.7. Установить рукоятками коробки скоростей требуемую величину частоты вращения шпинделя n .

4.8. Установить индикаторы узла трения и динамометра на ноль.

4.9. Включить станок и засечь время начала его работы.

4.10.Через 10 минут работы узла трения записать в таблицу 1 протокола отчёта показания индикатора динамометра -Δ_д.

Таблица 1

Результаты измерений

Время работы,мин.	10	20	30	40	50	60
Показания индикатора узла трения	Δт1	Δт2	Δт3	...	...	Δтi
Показания индикатора динамометра	Δд1	Δд2	Δд3	...	...	Δдi

4.11. Выключить станок, подождать пока узел трения остынет (до 40-45⁰С), записать в таблицу 1 протокола отчёта показания индикатора узла

трения -Δ_т.

4.12. Повторить 5 раз пункты 4.8. - 4.11. Общее время работы должно соответствовать ≈ 1часу.

4.13. Выключить станок, снять узел трения и динамометр.

5. Обработка результатов опытов.

5.1. Рассчитать режимы нагружения:

cкорость скольжения V = (м/с) ,

нормальные контактные напряжения σ = (Па) ,

где

d - диаметр валика,

n - частота вращения валика,

N₁ - нагрузка на узел трения,

b - ширина вкладыша.

5.2. Перевести показания индикаторов в реальные величины:

показания индикатора узла трения в величину износа h = Δ_т/2 (мм),

показания индикатора динамометра в силу сопротивления вращению

Р = Δ_д·К (Н), где К - тарировочный коэффициент.

5.3. Рассчитать характеристики трибосистемы:

1) коэффициент трения f = , где L - плечо (рис.2),

2) средняя скорость изнашивания = 0,2 (мм/мин),

3) интенсивность изнашивания I = , где t - полное время работы узла.

4) ресурс узла трения R = (час), где [h] - величина допустимого износа.

5.4. Занести результаты расчётов в таблицу 2 протокола.

Таблица 2

Результаты расчётов

Режимы нагружения		Коэффици-ент трения f	Cредняя скорость изнашивания ,мм/мин	Интенсив-ность изнаши-вания, I	Ресурс R, час.
Контактные напряжения σ, Па	Скорость скольжения V,м/с

5.5. Сделать выводы о возможном применении рассмотренной пары трения.

6. Содержание отчёта:

1) Титульный лист с указанием кафедры, названия работы, ФИО и группы студента, ФИО преподавателя и даты.

2) Цель работы.

3) Эскиз узла трения.

4) Таблица 1. Результаты измерений.

5) Расчётные формулы и расчёты.

6) Таблица 2. Параметры трибосистемы.

7) Вывод

7. Контрольные вопросы.

1) Какие параметры характеризуют процесс трения ?

2) Какие параметры характеризуют процесс изнашивания ?

3) Что определяет величину коэффициента 0,44 в выражении для расчёта нормальных контактных напряжений ?

4) Чем характеризуется начальный приработочный период трения ?

8. Литература.

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника (коструирование, изготовление и эксплуата-ция машин): Учебник / Д.Н.Гаркунов.-М.: Изд-во МСХА, 2002.-632с

2. Крагельский И.В. Трение и износ /В.И.Крагельский.-М.: Машинострое-ние, 1968.-467с