Четырехшариковая машина трения

Машина предназначена для оценки качества жидких и пластичных смазочных материалов согласно требованиям ГОСТ 9490, а также требованиям зарубежных стандартов, включая ASTM D2596, D2783, D2266, IP339, DIN51350, и FTM791 6503. Машина позволяет оценивать: несущую способность смазочного слоя по критической нагрузке Р_к, предельной нагрузочной способности – по нагрузке сваривания Р_с, противоизносные свойства – по диаметру пятна износа D_и, противозадирные свойства – по индексу задира И_з, а также антифрикционные свойства – по коэффициенту трения. Во многих случаях также оценивают температуру саморазогрева пробы смазочного материала во время испытаний.

Четырехшариковая машина (рис.1.6) содержит узел трения, который представляет собой пирамиду из четырех взаимно контактирующих стальных шариков^[3], формирующих характерный трехточечный контакт. Верхний шарик неподвижно зажимается на шпинделе машины. Три нижних шарика стягиваются друг с другом при помощи специальной обоймы и помещаются в чашку, в которую помещают пробу испытуемого смазочного материала таким образом, чтобы она полностью закрывала шарики. Обойма в чашку устанавливается на штифты, удерживающие их от взаимного проворота и обеспечивающие их соосность. Чашка устанавливается на измерительный узел 5 (см. описание измерительного моноблока во второй главе), позволяющий определять осевую нагрузку (0…1000±0,5 кгс), момент трения (0…20±0,1Н×м) и температуру (20…300±1°С) в режиме реального времени. При использовании компьютеризированных систем сбора данных частота сбора данных должна быть не менее 100 Гц.

а

б

Рис. 1.6. Схема (а) и общий вид (б) узла трения четырехшариковой машины.

При испытаниях верхний и нижние шарики сводят вместе и к ним прикладывают осевую нагрузку (основная нагрузка – 20 кгс) при помощи рычажного нагрузочного устройства. Затем шпинделю сообщается вращение от электродвигателя с частотой 1460±70 об/мин.

В имеющемся на рынке образце четырехшариковой машины трения ЧШМ-К1 установлен трехфазный высокоточный двигатель мощностью 3 кВт (биение на валу не превышает 0,05 мкм). Рычажный нагружающий механизм воспроизводит все нагрузки из основного и дополнительного рядов, в соответствии с требованиями ГОСТ 9490. Длительности испытаний – 10 с и 60 мин., задаются с использованием таймеров с точностью отсчета 0,1 %. Машина трения имеет систему мгновенной остановки вращения двигателя, после заданной наработки. Характеристики основных модификаций данной машины приведены в таблице 1.1.

Рис. 1.7. Четырехшариковые машины трения:

а) ЧШМ-К1; б) машина фирмы Falex [http://www.falex.com/pdf/FourBallWear.pdf.].

В машине трения скорость вращения двигателя регулируется в пределах от 0 до 3500 об/мин (электронный преобразователь частоты фирмы "Ленз", Германия), нагрузка задается в пределах от 6 до 1000 кг., температура в узле трения может поддерживаться в пределах от 20 до 350 градусов Цельсия.

Таблица 1.1