Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач

 

V зобретение относится к испытательной т хнике и может использоваться при разде )ении толщины граничных смазочных пленос применительно к условиям работы зубча ых передач. Образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образ дов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружзют образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов. В установившемся режиме вращения определяют разность падений электрического напряжения , по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок. С целью повышения точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов температуру смазки образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, используемого в качестве смазки.6 ил. ел С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК l97 А1 (19) (51)5 G 01 В 7/06

АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

СТВО СССР

ТЕНТ СССР) ГОСУ

ВЕДО (ГОСП

К А

И ной те ны г паден жиме менит перед

И грани ях мат щийся приво образ мающ посто тлеющ тричес вают т (21) 4 (22) 0 («)О (75) (56) Р

Киев:

А

Ь16 (54)

ГРАН

ИСПЬ

ПЕРЕ (57) И ной т разде пл ено зубча приво образ мую т

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

01164/28 ,10,90 .02.93. Бюл. М 5 .М, Гузенко йко M.Â. Смазка зубчатых передач. ехника, 1970, с. 184-189. торское свидетельство СССР

9250, кл. 6 01 В 7/06, 1989.

ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ЧНЫХ СМАЗОЧНЫХ ПЛЕНОК ПРИ

ТАНИЯХ МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ

АЧ обретение относится к испытательхнике и может использоваться при ении толщины граничных смазочных применительно к условиям работы

ых передач. Образцы пары трения ят во вращение, подают в контакт ов смазку, устанавливают необходимпературу смазки образцов, нагруобретение относится к испытательнике и касается определения толщианичных смазочных пленок по ю электрического напряжения в реормального тлеющего разряда прильно к условиям работы зубчатых ч. вестен способ определения толщины ных смазочных пленок при испытанириалов зубчатых передач, заключаюв том, что образцы пары трения ят во вращение, подают в контакт ов смазку, нагружают образцы сжий силой. пропускают через образцы нный ток и в режиме нормального го разряда измеряют падение элекого напряжения, по которому оценилщину граничных смазочных пленок, жают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов. В установившемся режиме вращения определяют разность падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок. С целью повышения точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов температуру смазки образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, йспользуемого в качестве смазки, 6 ил, Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения толщи- 4 ны граничных смазочных пленок различны- О ми смазочными маслами, так как при этом {дЭ недостаточно учитывается температурный а режим смазки образцов. О

Известен также способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающийся в том, что образцы пары а трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подэчи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в

1793197 установившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок.

Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов при различных скоростях скольжения зубчатых передач.

8ызвано это тем, что каждый индивидуальный углеводород образует граничные смазочные пленки в определенном диапазоне температур и для каждого из них существует своя определенная температура, при которой достигается максимальная интенсивность образования граничных смазочнйх пленок иа трущихся поверхностях образцов. Так, например. среди индивидуальных углеводородов парафинового класса н-гексан образует граничные смазочные пленки s диапазоне температур от. 178 до

263 К, н-октан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 216 до 283 К, н-декан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от

243 до 333 К, н-додекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 263 до 363 К, н-тетрадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 279 до 433 К, н-гексадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 291 до 503 К, н-октадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 301 до

: 543 К, н-генейкозан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 314 до 568 К и т.д. При этом температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексаном равна 233 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-октаном равна 243 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-деканом равна 293 К, температура. максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-додеканом равна 303 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-тетрадеканом равна 363 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексадеканом равна 383 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-октадеканом равна 398 К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-генейкозаном равна

413 К и т.д.

Таким образом, если определение общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок различными индивидуальными углеводородами парафинового класса проводить при одной какой-либо конкретной температуре смазки образцов, например при 293 К, то интенсивность образования граничных смазочных пленок этими индивидуальными углеводородами будет различной, так как н-гексан и н-октан при температуре смазки образцов 293 К граничные смазочные плен.15 ки уже не образуют и вызывают заедание трущихся поверхностей, н-декан при этой температуре смазки образцов обеспечивает максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок, н-додекан

20 при этой температуре смазки образцов обеспечивает некоторое снижение интенсивности образования граничных смазочных пленок, н-тетрадекан и н-гексадекан при этой температуре смазки образцов

25 обеспечивают еще меньшую интенсивность образования граничных смазочных пленок, чем н-додекан, а н-октадекан и н-генейкозан при этой температуре не образуют граничные смазочные пленки, так как

30 . находятся не в жидком, а в твердом состоянии.

Такое же различие условий образования граничных смазочных пленок обеспечивается при смазке образцов различными

35 индивидуальными углеводородами нафтенового и ароматического классов, Цель изобретения — повышение точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смаэоч40 ных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов путем обеспечения одинаковых условий для их образования при различных скоростях скольжения зубча"5 тых передач, Поставленная цель достигается тем, что в способе определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающемся в

50 том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в установившемся режиме вращения, определяют разность

1793197 этих по ко смаз разц макс грани испо

Н мост напр тых и в нач углев ся об после при т н-окт (крив ки 29 рату н-гек

К (кри ре см ки иэме жени реда образ при с н-окт н-дод (крив фиг.3 дения сти получ .маме .в зон (крив в зону ратур при т декал (крива дейст ричес жения толщи ных и саном декал завис ческог ния после ачи а конта и чере конта

298 К адений электрического напряжения, орому оценивают толщину граничных чных пленок, температуру смазки обе устанавливают соответствующей мальной интенсивности образования 5 ных смазочных пленок углеводорода, ьэуемого в качестве смазки. фиг.1 изображены графики зависиизменения падения электрического жения от скорости скольжения зубча- 10 редач, полученные последовательно льный момент подачи парафиновых дородов в зону контакта вращающихазцов (кривая 1) и через 50 — 60 мин подачи в зону их контакта н-ге::сана 15 мпературе смазки 233 К (кривая 2), на при температуре смазки 243 К я 3), н-декана при температуре смазК (кривая 4), н-додекана при темпее смазки 303 К (кривая 5), 20 адекана при температуре смазки 383 ая 6) и н-генейкозана при температузки 413 К (кривая 7); на фиг.2 —;рафиависимости действительного ения падения электрического напря- 25 от скорости скольжения зубчатых пепропорциойально толщине вания граничных смазочных пленок азке образцов н-гексаном (кривая 1), ном (кривая 2), н-деканом (кривая 3), 30 каном (кривая 4), н-гексадеканом я 5) и е-генейкозаном (кривая 6); на графики зависимости изменения паэлектрического напряжения от скорокольжения зубчатых передач, 35 нные последовательно в начальный т ггодачи нафтеновых углеводородов контакта вращающихся образцов

1) и через 50-60 мин после падения их контакта циклогексана при темпе- 40 смазки 293 К (кривая 2), тетралина мпературе смазки 383 К (кривая 3) и на при температуре смазки 388 К

4); на фиг.4 — графики зависимости ительного изменения падения элект- 45

oro напряжения от скорости скольэубчатых передач пропорционально е образования граничных смазоченок при смазке образцов циклогек,(кривая 1), тетралином (кривая 2) и 50 ном (кривая 3); на фиг.5 — графики мости изменения падения электринапряжения от скорости скольжеубчатых передач, полученные овательно в начальный момент под- 55 оматических углеводородов в зону а вращающихся образцов(кривая 1)

50-60 мин после подачи в зону их а бензола при температуре смазки кривая 2), толуола при температуре смазки 243 К (кривая 3), о-ксилола при температуре смазки 253 К (кривая 4), триметилбензола при температуре смазки 258 К (кривая 5), дифенилметана при температуре смазки 363 К (кривая 6) и дикумилметана при температуре смазки 373 К (кривая 7); на фиг.6 — графики зависимости действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач пропорционально толщине образования граничных смазочных пленок при смазке образцов бензолом (кривая 1), толуолом (кривая 2), о-ксилолом (кривая 3), триметилбензолом (кривая 4), дифенилметаном (кривая 5) и дикумилметаном (кривая 6).

Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач осуществляют следующиМ образом:

Испытуемые образцы исследуемой пары тренйя приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разрядй "" измеряют падечие электрического напряжения в начальный момент подачи различных индивидуальных углеводородов в зону контакта вращающихся образцов при образовании между ними масляной пленки (фиг.1, 3 и 5, кривые 1) и в установившемся режиме вращения образцов (через 50 — 60 мин после подачи в качестве смазки различных индивидуальных углеводородов. парафинового, нафтенового и ароматического классов в зону их контакта), когда смазочная пленка достигнет максимальной своей толщины при образовании на рабочих поверхностях образцов твердообраэных и самогенерирующихся в процессе трений граничных смазочных пленок (фиг.1 кривые

2 — 7; фиг.3 кривые 2 — 4; фиг.5 кривь е 2-7).

Затем определяют разность этих падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок, образованных различными индивидуальными углеводородами парафинового (фиг.2, кривые 1 — 6, которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2 — 7 на фиг.1), нафтенового (фиг,4 кривые 1-3, которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2-4 на фиг.3) и ароматического (фиг.6 кривые 1 —.6, которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2-7 на фиг.5) классов, при этом температуру смазки образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок

1793197 углеводорода, используемого в качестве смазки.

Для экспериментов использовались роликовые образцы одинакового диаметра 50 мм из стали (HB 200-220), которые устанавливались на модернизйрованной машине трения СМЦ-2, обеспечивающей ступенчатое изменение скорости скольжения образцов от.0 до 0,628 м/с через каждые 0,157 м/с и относительного проскальзывания от О до

80 через каждые 207ь. Суммарная скорость качения образцов"соответствовала величине 1,57 м/с. Кроме того:, модернизированная машина трения СМЦ- обеспечивала возможность пропускания через койтакт образцов постоянного тока и измерения падения электрического напряжения в режиме нормального тлеющего

" разряда. Все эксперименты проводились при силе постоянного тока 1,5 А и нагрузке в контакте образцов дн = 500 МПа. Исходная шероховатость рабочих поверхностей образцов находилась s пределах 8-9 класса (Ra - 0.32 мкм). Для получения приведенных на фиг.1-6 кривых в качестве смазки образ- 2 цов исйользовались различйые индивиду альные углеводороды парафйнового (н-гексан, н-октан, н-декан, н-додекан, нгексадекан и н-генейкозан), нафтенового (циклогексан, тетралин и декалин) и ароматического (бензол, толуол, о-ксилол, триметилбенэол, дифенилметан и дикумилметан) классов. Устанавливаемая для каждого индивидуальйого углеводорода температура обеспечивала максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок. Молекулярная масса использованных в качестве смазки индивидуальных углеводородов изменялась от 78 до 296.

Из представленных на фиг.2, 4 и 6 кривых видно, что при смазке образцов различными индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов для каждого иэ них существует оптимальная скорость скольжения, при 4 которой достигается максимальная толщина образования граничных смазочных пленок..

10

15 стижении в контакте образцов критической

30

40

Формула изобретения.

Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающийся в том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы

Снижение скорости скольжения образцов относительно оптимальной вызывает уменьшение образования граничных смазочных пленок на их рабочих поверхностях, При полном отсутствии скольжения в контакте образцов и обеспечения между ними трения качения образования граничных смазочных пленок не происходит.

Повышение скорости скольжения образцов относительно оптимальной и смазка этих образцов индивидуальными углеводородами с малой молекулярной массой также вызывает уменьшение толщины образования граничных смазочных пленок. При доскорости скольжения происходит заедание трущихся поверхностей, Увеличение молекулярной массы индивидуальных углеводородов парафинового, нафтенового и ароматического классов способствует возрастанию толщины образования граничных смазочных пленок при оптимальных скоростях скольжения образцов и расширению области возможных скоростей скольжения без заедания их трущихся поверхностей.

Таким образом, измерение падения электрического напряжения и определение толщины граничных смазочных пленок при температурных режимах смазки образцов, обеспечивающих для каждого используемого в качестве смазкй индивидуального углеводорода максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок, позволяет повысить точность определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок различными индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов при различных скоростях скольжения зубчатых передач и в более полной мере использовать эти данные при разработке новых сортов смазочных масел, а также прогнозировать поведение каждого входящего в их состав индивидуального углеводорода в конкретных условиях эксплуатации зубчатых передач. сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в установившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по ко1793197

10 тор и зоч ы сцл сма к оценивают толщину граничных смах пленок. отли ча ющийсятем, что. ью повышения точности, температуру и образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, используемого в качестве смазки, 1795397,300

<оо а, 4 0, 2 а, 3 о,Ф о,вч,„, е1

ФИ8, Ф о, < о, z o,з o4 à sv«,м1

Фиг. 3

1793197

300

100

ЯОО

Реда тор М.Стрельникова !

493 Тираж Подписное

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Зака

В венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лУ, и8

Фоа

О,l 0,2 0,3 0,4 0,5 V,„,è%

Фиг. 5

Составитель Ю.Гузенко

Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко