Электронная библиотека

Влияние видов смазки и условий испытаний на износ различных материалов

Карпов А.С., Ключников В.И., Станчев Д.И., Шабанов В.В.

При трении узлов ходовых систем возможны случаи, когда изнашивание сопряжений происходит при граничной смазке. При этом виде трения решающую роль в изнашивании материалов играют адсорбционная способность масляной пленки и взаимодействие металла со смазкой.
Для установления износостойкости сплавов при граничной смазке было исследовано влияние различных масел, их температуры, давления на коэффициент трения и изнашивание различных материалов.
Испытания проводили на машинах МАСТ-1 и МИ-1М. Образцами служили стальные шарики и шайбы из различных материалов. Режимы трения: скорость скольжения стальных шариков но шайбам 0,43 мм/с, (контактное давление 150-105 H/М2, температура масла 293 К.
Было установлено (таблица), что масла в предел ах одной пары трения существенного влияния на коэффициент трения не оказывают (исключение составило масло для гипоидных передач). На основании этого дальнейших исследованиях применяли масло М8-В1 (автол), а также УС2-2, которые чаще других используются при эксплуатации почвообрабатывающих и землеройных машин.
Отмечена тенденция некоторого возрастания коэффициента трения сопряженные пар с повышением температуры масла М8-В1 до 373-383 К (рисунок а). При дальнейшем повышении температуры коэффициент трения снижался. Для пары трения стальной шарик - шайба из чугуна АЧС-5л коэффициент трения при 433 К и выше оставался практически постоянным. В паре трения стальной шарик - шайба из бронзы Бр05Ц5С5 при температуре масла выше 373 К скольжение шарика становилось прерывистым и неустойчивым. Исключение составляла пара трения стальной шарик - шайба из стали 45 Г2: ее коэффициент трения резко возрастал (до 0,228) с повышением температуры масла до 413 К. В данных условиях испытаний для пары сталь - сталь такая температура является критической, граничный слой смазки разрушается и трение происходит при непосредственном контакте металлический поверхностей.
При повышении контактного давления до 150•105 Н/м2 в паре трения стальной шарик - шайба из стали 45Г2 возникало прерывистое скольжение, коэффициент трения резко возрастал, ввиду чего исследования прекращали. Результаты экспериментов, проведанных с другими парами трения, показали, что у большинства материалов с повышением контактного давления коэффициент трения уменьшался (рисунок б).
Зависимость износа пар трения от контактного давления определили по утиранию рабочего пояска на шайбах за 8•3,6•103 с испытаний. Результаты испытаний показали, что наименьший износ имел чугун АЧС-5л; его износ понижался с увеличением контактной нагрузки. Высокая износостойкость чугуна АЧС-5л при большой нагрузке объясняется его интенсивным самоупрочнением и фазовым превращением в нем менее износостойкого аустенита в более износостойкий мартенсит [1]. Кроме того, при частичном разрушении граничного масляного слоя и возникновении металлического контакта присутствие в чугуне большого количества графита обеспечивало смазку трущихся поверхностей.
При сопоставлении результатов трения стальных шариков по шайбам из марганцовистого чугуна АЧС-5л, стали 45, бронзы БрА9Ж4 четкой связи между давлением и коэффициентом трения, с одной стороны, и давлением и износом, с другой обнаружено не было (рисунок б, в). При одном и том же давлении пара трения стальной шарик - шайба из бронзы имела больший, нем другие пары, коэффициент трения, а износ незначительный. Пара стальной шарик - шайба из марганцовистого чугуна АЧС-5л характеризовались низким коэффициентам трения и наибольшим износом.

Рисунок 1. Зависимость коэффициента трения от температуры автола при (a) и от контактного давления при (б) а также изнашивания от контактного давления при (в) при трении стального шарика по образцам из различных материалов

На основании полученных результатов были изготовлены вставки из чугуна АЧС-5 НИ, которые устанавливались в гильзах двигателя КАМАЗ-740 и показали положительные результаты.

Список использованой литературы

  1. Станчев, Д.И. Влияние вторичных структур на упрочнение маргонцовистых чугунов [Текст]/ Д.И. Станчев // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. №12.- с.28-30.

  2. Карпов, А.С. Вставки гильз из износостойких чугунов [Текст]/ А.С. Карпов // Автомобильный транспорт.1999. №10-с.40-41.

Электронная библиотека