Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования сборник лабораторных работ для студентов специальностей

4 Указания по технике 6езопасности 1. Для зарядки сетевого аккумулятора профилометра следует использовать исключительно поставляемый сетевой прибор. 2. Снятие профилограммы производится только лаборантом или преподава­телем, ведущим занятия. 3. Следует всегда использовать устройство защиты щупа, чтобы защитить щуп от повреждений. Исключение — в узких отверстиях или в трудно доступных местах измерения. 5 Методика и порядок выполнения работы 1. Изучить основные параметры шероховатости и аналитические выражения для их определения. 2. При помощи профилометра MarSurf PS 1 построить профилограмму поверхности трения опытного образца. 3. По заданной профилограмме определить относительную площадь каса­ния и относительное сближение. Для этого надо обработать профилограмму в следующей последовательно­сти: а) в промежутке от вершины самого высокого и самого низкого относи­тельно средней линии выступа надо провести 5…6 секущих плоскостей, парал­лельных этой линии (линия Б — Б на рисунке 1.2а); б) измерить расстояние от каждой да этих плоскостей до вершины самого высокого выступа и найти для каждой секущей плоскости сближение h1, h2 …hi, мм; в) измерить и просуммировать длину участков микровыступов, которые пересекает каждая из указанных плоскостей (рис. 1.2а), мм, Δli = l1 + l2+...+ li . (1.2) г) для каждой секущей плоскости определить относительную площадь ка­сания tp = Δli / l (1.3) и относительное сближение εi = hi / Rmax , (1.4) где Rmax — максимальная высота микронеровностей, мм; l — базовая длина профилограммы, мм. Результаты измерений следует занести в таблицу 1.1. Таблица 1.1 — Данные для построения кривой опорной поверхности Параметр Номер секущей плоскости 1 2 3 4 5 6 hi, мм Δli, мм tp εi 6 Содержание отчета и его форма 1. Построить кривую опорной поверхности. Используя систему координат, показанную на рис. 1.2б, следует постро­ить начальный участок кривой опорной поверхности. Для этого на основании данных, приведенных в таблице 1.1, по оси абсцисс надо отложить значения пара­метра tр, а по оси ординат соответствующее ему значение параметра εi, и соединить полученные таким образом точки плавной кривой. В результате должна по­лучиться вогнутая кривая, отражающая характер распределения материала в по­верхностных слоях твёрдого тела. 2. На основании анализа профилограмм определить параметры шерохова­тости поверхности Rа, Rz, S и Sm, мкм. Для этого в пределах базовой длины профилограммы (рис. 1.2) следует найти cответствующие отклонения неровностей профиля относительно средней линии и произвести вычисления по известным выражениям: Средним арифметическим отклонением профиля Ra, мкм, называют сред­нее арифметическое абсолютных значений y, мкм, отклонений профиля в пре­делах базовой длины l или . (1.5) Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz, мкм, представляет со­бой сумму средних абсолютных значений высот пяти наибольших вы­ступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины l , (1.6) где ypi — высота i-ro наибольшего выступа профиля, мкм; yvi — глубина i-й наибольшей впадины профиля, мкм. Наибольшая высота неровностей профиля Rmax, мкм, является полной вы­сотой профиля, т. е. расстоянием между линией выступов профиля и ли­нией впадин профиля в пределах базовой длины. Средний шаг местных выступов профиля S, мкм, — среднее значение ша­гов местных выступов профиля в пределах базовой длины . (1.7) Средний шаг неровностей профиля Sm, мкм, — среднее значение шага не­ровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины . (1.8) Параметры S и Sm дают представление о расстояниях между характерными точками пересечения профиля со средней линией. В отчете необходимо выполнить вычисления по формулам (1.2)…(1.8). 7 Контрольные вопросы 1. Назовите основные причины отклонений от номинального профиля ре­альных поверхностей твёрдых тел. 2. Какие виды отклонений от правильной геометрической формы поверхности вы знаете? 3. Перечислите основные параметры шероховатости. 4. Для чего строится кривая опорной поверхности? 5. Как строится кривая опорной поверхности? 6. Каков принцип действия профилограф-профилометра? 7. В чём заключаются недостатки и преимущества щупового метода измерения профиля? 8. Поясните конструкцию и принцип действия профилографа MarSurf PS 1. 8 Основная литература 1. Гаркунов, Д.Н. Триботехника (износ и безызносность); Учебник. М : МСХА, 2001. — 616 с. 2. Землянушнова, Н.Ю. Триботехнические основы техники. Сборник лабораторных работ / Н.Ю. Землянушнова, А.Т. Лебедев, А.В. Захарин. — Ставрополь : АГРУС, 2006. — 36 с. 3. Чичинадзе, А.В. Трение, износ и смазка / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский, Ф.Р. Геккер, И.Г. Горячева, В.В. Гриб, Н.Б. Демкин, М.Н. Добычин, Ю.А. Евдокимов, С.М. Захаров, В.Я. Кершенбаум, Ю.М. Лужнов, М.А. Мамхегов, Н.М. Михин, А.Т. Романова. — М : Машиностроение, 2003. —576 с. Дополнительная литература 1. Инструкция по эксплуатации MarSurf PS 1, 2005. — 57 с. Лабораторная работа № 2 ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ НА ИЗНОС Цель и содержание работы Ознакомиться с основными понятиями и определениями, относящимися к износу деталей и рабочих органов машин. Ознакомиться с конструкцией, принципом действия и правилами эксплуатации машины трения СМЦ-2. Экспериментальным путём определить коэффициент трения скольжения в паре трения «диск-колодка». 2 Теоретическое обоснование Изучим основные понятия, относящиеся к износу деталей и рабочих органов машин. Пара трения — совокупность двух подвижно сопрягающихся поверхностей деталей (образцов) в реальных условиях службы или испыта­ний. Помимо материала, формы контактирующих поверхностей, отно­сительного их перемещения, пара трения характеризуется окружающей средой, в том числе видом смазочного материала. Пара трения образует­ся соприкасающимися поверхностями деталей, входящих в машинный узел. С такой точки зрения зубья ковша экскаватора и грунт в совокупнос­ти не образуют пару трения. Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения материала с поверхности твёрдого тела или накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела. Изменение размеров и формы детали в результате изнашивания име­нуют износом. Его выражают в единицах длины, объема или массы. Количественно изнашивание характеризуется скоростью изнашивания — отношением износа детали к интервалу времени, в те­чение которого он возник или интенсивностью изнашивания — отношением износа детали (или испытуемого образца) к пути трения или объему выполненной работы. При определении интенсивности изнашивания может оказаться более це­лесообразным относить износ к другому показателю, общему для всех узлов и агрегатов данной машины. Так, для автомобилей в качестве тако­го показатели может быть принято число километров пробега, а для трак­торов число гектаров пахоты или часов работы двигателя. Под износостойкостью понимают свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определённых условиях трения, оцениваемое величиной, обратной интенсивности или скорости изнашивания. Предельным износом детали (узла) называют износ, при котором даль­нейшая эксплуатация становится невозможной вследствие выхода дета­ли (узла) из строя, неэкономичной или недопустимой ввиду снижения надежности механизма. Износ деталей и узлов трения приводит к ухудшению фрикционных показателей машины и, как правило, регламентирует её ресурс. В результате износа нарушается кинематическая точность механизмов, снижается производительность, уменьшается прочность деталей, увеличиваются расходы на ремонт машины, затраты энергии на производство конечной продукции, появляются не предусмотренные расчётом дополнительные нагрузки, вибрация, шум. В многочисленных научных и практических работах по вопросам износа описаны различные методы его измерения, например взвешива­ние продуктов износа, взвешивание самого образца, измерение впадины, возникшей в результате износа, спектрально-аналитическое исследова­ние продуктов износа, измерение радиоактивности. Конкретный метод определения износа выбирают исходя из экспериментальных требований. Все чаще переходят к измерению износа непосредственно на промышленных установках. Так, например, методом вырезанных лу­нок можно определить величины износа цилиндров и поршневых колец, шеек коленчатых валов. В ряде случаев используется метод изотопов. Исследуемые поверхности активируются и подвергаются износу. По ра­диоактивности продуктов износа можно сделать количественные оценки износа, которые могут быть определены с помощью регистрирую­щих устройств. Таким образом, весь процесс измерения можно автомати­зировать. Чувствительность этого метода очень высока, так как подбором соответствующих изотопов всегда можно достичь требуемого эффекта. Среди традиционных методов испытаний первое место занимает спектральный анализ металлических продуктов износа в смазочном масле, так как в этом случае чувствительность может достигать значений 1:105, а для некоторых элементов даже 1:106. Этого достаточно, чтобы, например, при работе двигателя внутреннего сгорания уже через несколько часов рабо­ты обнаружить следы металла в масле. Таким образом можно также од­новременно определять износ различных деталей. При выборе метода измерения износа большую роль играет вопрос о необходимости прерывания работы машины или механизма во время испытания, чтобы измерить износ различных частей. Поэтому непрерывно действующие методы, такие как радиоактивные и спектроскопические, имеют большие преимущества. На кафедре технического сервиса и ремонта машин СтГАУ для испытания материалов на износ и определения их антифрикционных свойств при трении скольжения и трении качения при нормальных температурах с парами образцов диск-диск, диск-колодка и втулка-вал установлена машина модели СМЦ-2. Испытания проводятся методом взвешивания образца. 3 Аппаратура и материалы Машина модели СМЦ-2 состоит из следующих основных узлов (рис. 2.1): 1 — каретка, 2 — механизм нагружения, 3 — бабка нижнего образца, 4 — датчик, 5 — привод, 6 — пульт управления. Для проведения испытаний в жидких средах с различными образцами машина укомплектована камерами и приспособлениями: камера для испытания образцов «диск-диск» и «диск-колодка», камера для испытания образцов «втулка-вал», держатель, съемник, ключ. Каретка 1 (рис. 2.1) предназначена для проведения испытаний без смазки и со смазкой с образцами: — диск по диску при трении качения и трении качения с проскальзыванием; — диск - колодка при трении скольжения. Конструкцией каретки предусматривается и осевое перемещение каретки вдоль оси трубы. От осевого перемещения в процессе испытания каретка фиксируется с помощью фиксатора. Откидывание каретки и осевое ее перемещение используется при установке камеры для испытания круглых образцов и образцов «диск-колодка». Каретка может быть снята с машины для установки и работы с камерой для образцов «вал-втулка». Рисунок 2.1 — Машина трения СМЦ-2: 1 — каретка; 2 — механизм нагружения; 3 — бабка нижнего образца; 4 — датчик; 5 — привод; 6 — пульт управления; 7 — трехступенчатый ведущий шкив; 8 — клиновые ремни; 9 — ведомый шкив; 10 — редуктор; 11 — конечный выключатель; 12 — счетчик суммарного числа оборотов нижнего образца; 13 — показывающий и записывающий потенциометр. В корпусе каретки в подшипниках монтирует­ся вал, на которой с помощью специальной гайки крепится верхний образец. Вал получает вращение через сменные прямозубые колеса от вала, установленного в подшипни­ках. Подбором соответствующих пар сменных колес можно изменить число оборотов верхнего образца с целью получения требуе­мого процента проскальзывания верхнего образца относительно нижнего, скорость вращения которого обеспечивается клиноременной передачей и является величиной постоян­ной. Подшипники вала каретки охлаждаются водой, циркулирующей по лабиринту камеры охлаждения. Подсоединение шлангов с водопроводной водой к корпусу каретки осуществляется соглас­но схеме подвода воды. Чтобы исключить на­грузку на образцы от неуравновешенных масс консольно закрепленной каретки, на машине имеется противовес, который раз­мещается внутри станины машины. Противовес, соединяется с кареткой посредством канатика, который закреплен на ось-винте, ввернутом в корпус каретки. Приложение нагрузки к образцам осуществляется через кронштейн. Для фиксации вала от проворота при испытании на трение скольжения предназначается фиксатор. При работе с камерой для испытания круглых образцов и «диск-колодка» в процессе установки образцов в корпус камеры требуется отсоединить и вновь присоединить противовес к кор­пусу каретки. При работе с камерой для испытания образцов «вал-втулка», когда каретка должна сниматься с машины требуется отсоединить противовес от корпуса каретки. Дня удобства отсоединения и присоединения противовеса к корпусу каретки противовес поднимается или опускается вин­том при вращении гайки. Механизм нагружения 2 предназначен для приложения нагрузки к испытываемым образцам. При вращении ось-винта в скобе пружина нагружения сжимается. При этом движение тяги через зубчатую рейку и вал-колесо будет передаваться на барабанную шкалу 14, которая отградуирована в условных делениях. Настройка шкалы на «0» производится вращением ручки, на которую предварительно следует нажать. Предварительное натяжение пружины нагружения осуществляется гайками. Установка величины нагрузки, приложенной к образцам, производится в соответствии с тарировочными графиками. Бабка нижнею образца 3 предназначается для установки об­разца, закрепленного на валу специальной гайкой, и ка­ретки. Вал смонтирован в радиальных подшипниках и установлен в корпусе. Уплотнения, защищающие подшипники от пыли, лабиринтные, чтобы исключить в них трение, которое может внести дополнительную погрешность при измерении момента трения на образцах. Смазка подшипников осуществляется через масленки. Подшипники охлаждаются водой, циркулирующей по лабирин­ту корпуса, подсоединение шлангов к корпусу бабки осущест­вляется согласно схеме подвода воды. Датчик 4 служит для измерения крутящего момента (момента трения). В машине используется бесконтактный индуктивный датчик. Привод машины электромеханический со ступенчатым регулированием скоростей. Привод предназначен для передачи вращения от электро­двигателя к испытываемым образцам. На валу электродвигателя посажен трехступенчатый ведущий шкив 7: первая ступень D = 90 мм (2 ручья); вторая ступень D = 133 мм (2 ручья); третья ступень D = 200 мм (2 ручья). С помощью клиновых ремней 8 передается вращение ведомому шкиву 9, который также имеет три ступени: первая ступень D = 276 мм (2 ручья); вторая ступень D = 245 мм (2 ручья); третья ступень D = 184 мм (2 ручья). От вала со шкивом вращение передается на вал редуктора 10. Изменение числа оборотов нижнего образца обеспечивается кинематикой машины следующими ступенями: N1 = 300 об/мин; N2 = 500 об/мин; N3 = 1000 об/мин. Скорости нижнего образца устанавливаются перестановкой ремня клиноременной передачи, которая приводится от электродви­гателя типа А02-32/6 (2,2 кВт; 950 об/мин). Конечный выключатель 11 типа КВД-3-24, являющийся датчиком к счетчику 12 суммарного числа оборотов нижнего образца, полу­чает вращение через червячную пару с передаточным отношением 1:100, поэтому для получения действительного суммарного числа оборотов нижнего образца показания счетчика необходимо умно­жить на 100. С валом нижнего образца жестко связан датчик, кото­рый измеряет момент трения и выдает пропорциональный ему элек­трический сигнал на показывающий и записывающий потенциометр 13. Для предохранения машины от перегрузок при возрастании ве­личины момента трения свыше 150 кгс × см конструкцией предусмат­ривается механическая защита. В шкив, расположенном на валу редуктора, устанавливается предохранительный штифт, закрытый колпачком. НА МАШИНЕ УСТАНАВЛИВАЕТСЯ ТОЛЬКО ОДИН ШТИФТ. Второе отверстие в шкиве является резервным. Пульт управления 6 выполняется самостоятельным узлом, который можно установить на отдельном столе. Оператор, управляющий машиной, имеет возможность, не вставая из-за своего рабочего стола (т. к. пульт управления можно установить на столе оператора), следить по шкале потенциометра за изменением момента трения (шала потенциометра условная, истинную величину момента на­ходят по тарировочному графику). На лицевой панели пульта управления установлен счетчик суммарного числа оборотов вала нижнего образца, который получает электроимпульсы от конечного выключателя. Включение счетчика в работу осуществляется переводом тумблера «Счетчик» в положение «ВКЛ». Индекс шкалы потенциометра устанавливается на нуль путем поворота ручки «Установка нуля», «Гру­бо», «Плавно». Переключателем рода работы «Испытание», «Тарировка» устанавливается вид работы на машине. В случае нештатной ситуации машину можно выключить, нажав на кнопку «Стоп». Для контроля температуры в паре трения на машину установлена термопара, подсоединенная к лучевому осциллографу. К нему же подсоединен вывод датчика момента трения. Осциллограф позволяет вести непрерывное наблюдение за парой трения (схема измерения дана на рис. 2.2). Рисунок 2.2 — Схема измерений: 1 — образец «колодка»; 2 — образец «диск»; 3 — термопара; 4 — датчик момента; 5 — соединительные провода; 6 — датчик измерения числа циклов работы; 7 — осциллограф; 8 — потенциометр-моментоизмеритель; 9 — счетчик числа циклов.

Похожие:

	Перспективы создания интеллектуальных сапр для узлов трения машин Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		План урока по теме «Трение. Сила трения» Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Шифр специальности Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		05. 22. 10 Эксплуатация автомобильного транспорта Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	В земных условиях трение всегда Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Одесского национального морского университета Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Учебники и учебные пособия, методические материалы Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Бикинского муниципального района Хабаровского края Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Методика определения усилия лобового сопротивления при сооружении тоннелейспособом продавливания Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Утверждено на заседании экс уральского территориального управления... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Место и роль триботехнологии в подготовке кадров для автоматизированного... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Повышение безопасности железнодорожных перевозок опасных грузов с... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Богданов Кирилл, участник Республиканского конкурса будущих вожатых.... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Всероссийский фестиваль «Педагогический проект» Номинация фестиваля:... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....		Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов... ...