ВЛИЯНИЕ ТРИБОМАТЕРИАЛОВ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИРАБОТКИ
Зелинский В.В. (МИ ВлГУ, г. Муром, РФ),
Буше Н.А. (ВНИИЖТ, г. Москва, РФ)
The change of loading in accordance with the area of the hydrodinamic friction in running-in a number of the interface materials are presented.
После изготовления и ремонта двигатели внутреннего сгорания (ДВС) подвергают технологической приработке в режиме возрастающей нагрузки. При этом в подшипниках кривошипно-шатунного механизма при уровне исходной шероховатости (принятой в практике изготовления и ремонта), частоте вращения коленчатого вала, необходимой для устойчивой работы ДВС и масляного насоса, и нагрузке холостого хода устанавливается гидродинамическое трение. Важное значение в диапазоне приработочных нагрузок для подшипников имеет нагрузка, соответствующая границе между гидродинамическим и граничным режимами смазки. Назовем ее гидродинамической нагрузкой. При этом не любая нагрузка из указанного диапазона обеспечит непосредственное взаимодействие трущихся поверхностей, т.е. протекание процесса приработки, так же, как и не всякая нагрузка выше гидродинамической обеспечит безопасную по повреждаемости приработку. Условия прохождения приработки на необходимом (по эффективности) и достаточном (по безопасности) уровне определяются величиной и характером повышения гидродинамической нагрузки, достигаемой сопряжениями на предшествующих ступенях нагружения. Если указанное выше распространить на группу подшипниковых сплавов с разными триботехническими свойствами, то становится ясно, что нахождение обоснованного алгоритма нагружения при технологической приработке является сложной многофакторной задачей.
В работе приведены результаты экспериментального исследования изменения гидродинамической нагрузки в зависимости от нагрузки приработки. Изучались подшипниковые медно-свинцовые сплавы, оловянистый баббит и алюминиево-оловянные сплавы с различным содержанием олова. Эксперименты проводились по схеме колодка (сплав) - вал (сталь 45) на машине трения, обеспечивающей плавное нагружение и разгружение образцов, при смазывании маслом М14В. Непрерывно измерялись действующая нагрузка, сила трения, температура трения и коэффициент трения. Все параметры регистрировались самописцами. Запись коэффициента трения велась с помощью вычислительной машины.
По достижении стабилизации всех параметров трения при очередной постоянной нагрузке, что означало окончание приработки, осуществлялось непрерывное разгружение или догружение образцов. Условия трения при этом менялись от граничного режима к жидкостному (при разгружении) или от жидкостного к граничному (при догружении). Это позволяло по минимуму изменяющегося коэффициента трения в обоих случаях регистрировать значение гидродинамической нагрузки при текущем уровне действующей нагрузке.
Скорость разгружения и догружения выбиралась из условия минимального изменения температуры в контакте. Значения гидродинамического давления qгд, пропорциональное гидродинамической нагрузке (усредненные по результатам 4…5 испытаний для каждого сплава), в зависимости от давления приработки q представлены на рисунке. Прямая из начала координат характеризует уровни q, входящие в qгд.
Рисунок 1- Изменение гидродинамического давления от давления приработки для подшипниковых сплавов: 1 – Б83, 2 – АО3-1, 3 – АО20-1, 4 – АО50-1, 5 – БрС30
На начальных этапах приработки для каждой группы сплавов qгд оказалось больше давления приработки, но до разных значений последнего. У баббита это превышение имело место до давления q = 18,5 МПа, при котором у сплава БрС30 qгд составляло менее 40% от этого значения. При этом равные q обеспечили различные qгд для всех сплавов на начальных этапах. Различными оказались и соответствующие каждому сплаву qгд = q. По мере дальнейшего роста q для всех сплавов также отмечалось различное увеличение qгд. По абсолютным значениям qгд при одинаковых q лучшие результаты оказались у баббита, худшие – у бронзы.. Для БрС30 максимальное значение qгд оказалось в 4 раза ниже максимального qгд для баббита. Алюминиево-оловянные сплавы показали промежуточные значения. Различия в параметрах шероховатости поверхностей трения образцов-сплавов после приработки на равных нагрузках не обнаружено. Таким образом, установлено, что на гидродинамический эффект приработки и, следовательно, на правильный режим нагружения при ее проведении существенное влияние оказывают антифрикционные материалы, имеющие разные механические, теплофизические и микроструктурные свойства.