Способ подбора материалов пар трения и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК F16C33/04 G01M13/04 

Изобретение касается машиностроени и может быть использовано для определения оптимального сочетания материалов пар трения. Известен способ подбора материалов пар трения, заключающийся в том, что пару трения размещают в ванне с электропроводной смазкой и при относительном движении подвижного и йеподвшкног элементов пары трения измеряют ЭДС между электродом сравнения и рабочим электродом неподвижного элемента. Способ осуществляют устройством, содержащим рабочий электрод неподвижного элемента и электрод сравнения, находящийся в ванне с электропроводной смазкой,при этом электроды соединены с регистрирующей аппаратурой ij. Однако известные способ и устройств для его осуществления, обладают невысо кой точностью измерения ЭДС недостаточной информативностью о процессах, происходящих на поверхностях элементов пары трения, и не применяются для определения благоприятных режимов работы пары трения. Целью изобретения является определение оптимального сочетания пар трения и их режима работы. Это достигается тем, что измеряют ЭДС между дополнительным электродом сравнения и рабочим электродом подвижного элемента и по разности, упомянутых ЭДС устанавливают наличие диапазона благоприятной работы пар трения. Устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ, снабжено рабочим электродом подвижного элемента, дополнительным электродом сравнения для измерения потенциала вблизи поверхности подвижного элемента, а также дополнительной регистрирующей аппаратурой} подключенной к рабочему электроду подвижного элемента и дополнительному электроду сравнения, при этом первый электрод сравнения выполнен с возможностью подсоединения к неподвижному элементу пары трения. Кроме того, дополнительный электрод сравнения установлен за рабочим электродом неподвижного элемента движения по ходу движения подвижного элемента. На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для подбора материалов пар трения} на фиг. 2 и 3 - графики результатов испытаний элементов пары тре ния, Полученные при регистрации изменений ЭДС одной из измерительных цепей и Двумя измерительными цепями соответствеино. Устройство содержит электрохймГческую ванну 1, изготовленную из электроизоляционного материала, подвижный эле мент 2, изоляционную трубку 3, ) щуюся электролитическим ключом для : подвода дополнительного электрода сравнения 4, регистрирующую аппаратуру 5 и 6, неподвижный элемент 7, нз 3лированный от электропроводящей смазки и содержащий изоляционную трубку 8, которая служит электролитическим ключом для подвода электрода сравнения 9 регистрирующую аппаратуру 10 и И, нагрузочное приспособление 12, рабочие электроды 13 и 14, подключенные к подвижному и неподвижному элементам .2 и 7 соответственно.v :. . Подбор материалов пары трения закл)юед;еТй:я S том, что элементй пары трения 2 и 7 размешают в электрохимической ванне 1, заполненной электропроводной смазкой. При относит елЫаомдВйже НИИ подвижного 2 и неподвижного 7 элементов пары т-рения на их поверхности устанавливаются определенные потенциал Измеряют ЭДС между электройом сравне ния 9 и рабочим электродом 14 1яёподвижногр элемента 7, а тйкжё между до1Гблннтвльнь1М электродом сравнения 4 и рабочим электродом 13 подвижного элемента 2. По разности ЭДС изйергё МЬ1Ч регистрирующей аппаратурой 5,6, 10 и 11, устанавливают наличие диапазона благоприятной работы пары трения. В начапьньй момент работы пары тре ния .и приложения нагрузки происходит разрушение исходных окисньк слоев, что, приводит к изменениям электрических потенциалов на поверхности трения. В дальнейшем, при постепенном увеличении нагрузки происходит одноврёме ное разрушение и образование новык окисных пленок, т.е. наступает динами ческое ре ввовесие между процессами разрушения и образования окисвьтк пленок, при этом величина потенциалов будет иметь не изменяюшийся с течением времени уровень. При критических нагрузках, возникаюШИ.Х в паре трения, скорость разрушения . окиснькх пленок преобладает над скоростью их образования. В этих условиях величина потенциала не стабилизируется, что указывает на аварийный режим работы. На графике (см. фиг. 2) можно различить три участка изменения электродного потенциала в зависимости от нагрузки: участок приработки, участок норм ьного М&хано-химического (окислительного) изнашивания и участок повреждаемости. На участке нормального механо-химического износа имеет мбсто процесс динамического разрушения и образования окисньк ппейок. Установлено, что уровню потенциала на участке Ц -Р соответст;вуют окйсные пленки, соответствующие по своим свойствам твердым pacTBOpaMj кислорода-- в металле, так называемые вторичные структуры Г, типа. Уровню потенциала на участках Р, -F и Р, -Ру соответствуют твердые растворы и химические соединения, так называемые вторичные структуры li типа. Зависимость 1 (см. фиг. 3) соответствует показаниям потенциалов трущейся поверхности подвижного образца, зависимость 2 значению потенциалов неподвижного образца. Йзнооные и фрикционные испытания показали, что при сочетании на элемента:х вторичных структур 1 + 1 типрв (участок А) имеет место увеличение износа и повьпиение коэффициента трения. При сочетании вторичнык структур . 1 + П типов (участок Б) наступает снижение износа и уменьшение коэффициента трения. Проверка способа проводилась при трении в с{)еде электропроводящей смазки подвижного элемента . из закаленной ста-, ли 9ХВГ и iSXrr по неподвижному элементу, вьтолненному из железа, стали 45, стали У10, дюралюминия АД-1, сплава АМД, сплава АМТ6, латуни ЛМ59, бронзы БРОФ. Формула изобрете ни я .,.,,... ... .... - . - 1. Способ подбора материалов пар .трения, заключающийся в том, что пару трения размещают в ванне с электропроводной смазкой и при относительном движении подвижного и неподвижного элементов пары трения измеряют ЭДС между электродом сравнения и рабочим электродом неподвижного элемента, отличающийся тем, что, fc целью определения оптимального сочетания пар трения и. И.Х режима работы, измеряют ЭДС между дополнительны электродом сравнения н рабочим электродом подвижного элемента и по разности ЭДС устанавливают наличие диапазона благоприятной работы пары трения;

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее рабочий электрод неподвижного элемента и электрод сравнения, соединенных с регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что.оно снабжено рабочим электродом подвижного элемента дополнительным электродом сравнения для измерения

потенциала вблизи поверхности подвижного элемента, а также дополнительной регистрирующей аппаратурой, подключенной к рабочему электроду подвижного элемента и дополнительному электроду сравнения, при этом первьй электрод сравнения выполнен с возможностью под соединения к неподвижному элементу пары трения.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ющ е а с я тем, что дополнительный электрод сравнения установлен за рабочим электродом неподвижного элемента по ходу движения подвижного элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поверхностная прочность материалов при трении. Под. ред. д-ра техн.наук. Б. И. Костецкого, Киев, Тахника, 1976.