Строительные машины и оборудование, справочник






Исследования фрикционных материалов в лабораторных условиях коэффициент трения и температура


Категория:
   Долговечность и эффективность тормозных устройств


Исследования фрикционных материалов в лабораторных условиях коэффициент трения и температура

Вначале были изучены зависимости коэффициента трения от скорости скольжения и удельных нагрузок. Эти зависимости следует считать основными, так как внешние механические воздействия определяют величину и характер упруго-пластической деформации, уровень активизации металла, температуру и другие производные величины. В связи с этим были изучены не только коэффициент трения, но и температура поверхностных слоев различных фрикционных материалов.

Дальнейшие исследования были посвящены изучению влияния свойств различных фрикционных материалов и других факторов на износостойкость и характер протекания физико-химических процессов в этих материалах. Результаты этих исследований позволили не только изучить сущность физико-химических процессов, но и разрабатывать практические рекомендации по увеличению износостойкости фрикционных материалов.

На рис. 1—2 представлены зависимости коэффициента трения и температуры от скорости скольжения при различных удельных нагрузках для трех видов фрикционных материалов при трении их по чугуну ЧНМХ. Как показано на графиках, для всех трех материалов коэффициент трения уменьшается, а температура возрастает с увеличением скорости скольжения. С увеличением Удельной нагрузки коэффициент трения также уменьшайся, а температура — повышается. На графиках показано, что для всех материалов наиболее быстрый рост емпературы и снижение коэффициента трения происходит при скоростях от 0,125 до 0,628 м/с.



Анализ приведенных зависимостей показывает значительные отличия величин коэффициентов трения и температуры для различных материалов при одинаковой удельной нагрузке.

Рис. 1. Зависимость коэффициента трения и температуры от скорости скольжения при испытании образцов из материала ФК-16л по чугуну ЧНМХ (сплошные линии — коэффициент трения, штриховые— температура) при различных удельных нагрузках: 1 — 5 кгс/см2; 2, 3, 4, 5, б и 7 — соответственно 15. 25, 40, 60, 80 и 100 кгс/см1

Рис. 2. Зависимость коэффициента трения и температуры от скорости скольжения при испытании образцов из материала ФМК-11 по чугуну ЧНМХ (сплошные линии — коэффициент трения; штриховые — температура) при различных удельных нагрузках: 1 — 5 кгс/см2; 2, 3, 4, 5, 6 и 7 — соответственно 15, 25, 40, 60, 80 и 100 кгс/смг

Рис. 3. Зависимость коэффициента трения и температуры от скорости скольжения при испытании образцов из материала ФМК-8 по чугуну ЧНМХ (сплошные линии—коэффициент трения; штриховые—температура) при различных удельных нагрузках: 1 — 5 кгс/см2; 2, 3, 4, -5, 6 и 7 — соответственно 15, 25, 40, 60, 80 и 100 кгс/см2

вблизи поверхности трения (на глубине 0,5 мм от поверхности трения) для всех материалов была примерно одинаковой — около 100°С, а коэффициент трения для материала ФК-16л 0,52 и для материалов ФМК-П и ФМК-8 — соответственно 0,85 и 1,05.

Интенсивность изменения коэффициента трения и температуры с увеличением скорости для перечисленных материалов также была различной. Наиболее резкое уменьшение коэффициента трения до скорости 1,256 м/с наблюдалось при испытании материала ФМК-8. Для этого же материала характерен наиболее быстрый рост температуры с увеличением скорости. Так температура при работе материалов ФК-16л и ФМК-П по чугуну ЧНМХ достигала 1000°С при скорости 6,28 м/с, а для материала ФМК-8 — при 1,256 м/с.

Для материала ФК-16л при скоростях 0,628— 1,256 м/с наблюдалось некоторое повышение коэффициента трения. Интенсивное снижение коэффициента трения при скорости 0,628 м/с, а затем некоторое повышение может быть объяснено разложением связующего при температуре поверхности трения от 200 до 500 °С с выделением жидких и газообразных фракци’ и образованием твердого коксообразного остатка, п верхность трения обоих образцов после испытания пп°’ температуре 200—300 °С была покрыта тонким слое смолообразных продуктов. При более высоких темперу турах (более 450 °С) происходило интенсивное выделение газообразных продуктов разложения смолы, которые загорались при температуре более 850 °С. В связи с интенсивным разложением связующего при температурах от 300 до 500 °С на поверхности трения появлялся коксопо-добный остаток, вызывающий некоторое повышение коэффициента трения.

Более значительное снижение, а затем рост коэффициента трения в зависимости от скорости скольжения описано в работе, что можно объяснить различными свойствами испытываемых материалов и отличиями в методике проведения исследовании.

В связи со значительными изменениями коэффициента трения в зависимости от продолжительности испытания были проведены специальные длительные (до 2 ч) и повторные испытания.

Длительные испытания материалов ФМК-8 и ФМК-11 показали, что в начале эксперимента иногда имеется некоторое увеличение коэффициента трения, а затем он стабилизируется и не изменяется или имеет незначительные изменения в течение всего испытания.

При испытании материала ФК-16л до температуры 200—300°С (при соответствующей удельной нагрузке и скорости) коэффициент трения и температура также стабилизируются сразу же после начала эксперимента. При достижении указанной температуры, когда начинается разложение связующего (при скорости 0,628 м/с и нагрузке 25 кгс/см2 и более), характер изменения коэффициента трения по времени становится иным.

В некоторых опытах первоначальный всплеск коэффициента трения (например, до величины 0,25) продолжался не кратковременно, а в течение 18—20 мин, затем коэффициент трения резко снижался и до конца эксперимента был низким (0,06—0,07). При дальнейшем увеличении удельной. нагрузки продолжительность всплеска опять уменьшалась и зависимость становилась такой, как показана на рис. 4, а (кривая 1 — сплошная).

Рис. 4. Изменение коэффициента трения (сплошные линии) и температуры (штриховые линии) по времени при повторных испытаниях материала ФК-16л по чугуну ЧНМХ:
а — р=60 кгс/см2; о = 1,256 м’с (/, 2, 3 – первое — третье испытания); б — р—15 кгс/см2; ч=0,628 м/с (первое — пятое испытания)

Продолжительные испытания материала фк jc (у = 0,628 м/с; р=80 кгс/см2 и о=1 256 м/с; р= 25 Кг Л/ /см2) в течение 1 ч 42 мин и 2 ч 15 мин показали, цт в начале опыта температура резко повышается при’меп но до 600°С. Происходит интенсивное разложение связующего в тонком поверхностном слое материала с выделением жидких и газообразных продуктов. В связи с этим коэффициент трения и температура резко снижаются. После изнашивания определенного слоя материала (через 20—34 мин с момента начала опыта) вновь происходит резкое увеличение коэффициента трения, а зятем и температуры (рис. 43, а сплошная кривая 1).

При этом опять начинают интенсивно выделяться продукты разложения связующего материала ФК-16л в жидком и газообразном виде. Появление этих продуктов на поверхности трения несколько снижает коэффициент трения, но он остается большим, чем в начальный период, по-видимому, вследствие образования коксообразнон структуры после выделения жидких и газообразных продуктов. Если в процессе исследований температура повышалась более 850°С, то происходило воспламенение продуктов разложения связующего материала ФК-16л.

При увеличении скорости более 6,28 м/с температура достигает 600°С сразу же после включения машины. При этом происходит быстрое разложение связующего, снижение ‘коэффициента трения и быстрый износ поверхностного слоя.

Повторные испытания были проведены также для трех видов фрикционных материалов. После каждого цикла испытаний образцы охлаждали и определяли их приведенный линейный и массовый износ. Для каждого материала было выбрано два режима испытаний, вызывающих температуру около 400 °С и более 1000 °С.

Изменения коэффициента трения и температуры по времени для каждого цикла в качестве примера представлены на рис. 43, а, б, и 44, а, б. Как показано на приведенных рисунках, в большинстве опытов коэффициент трения при каждом последующем цикле несколько увеличивался, что происходило, вероятно, в зависимост от температуры испытаний из-за изменений фазового химического составов, изменений структуры рабоче слоя или упрочнения поверхностного слоя.

При испытании материалов ФМК-11 и ФМК-8 на указанных режимах коэффициент трения вначале экспери-мента быстро возрастал (на кривой получается всплеск) а затем снижался и был стабильным на протяжении всего испытания. Всплеск коэффициента трения вначале получался и для материала ФК-16л. Такое явление, вероятно, можно объяснить изменением механических свойств материалов при повышении температуры, а также образованием рабочего слоя. Первоначально высокий коэффициент трения вызывает повышение температуры и снижение механических свойств материалов, что приводит к снижению коэффициента трения. Например, при испытании материала ФМК-П при скорости скольжения 0,628 м/с и удельной нагрузке 25 кгс/см2 коэффициент трения вначале эксперимента был равным 0,65 при исходной температуре 15—20 °С. Затем температура повышалась до 400°С, а коэффициент трения уменьшался до 0,4. При изменении температуры от 15 до 400 °С механические свойства чугуна ЧНМХ изменялись следующим образом: твердость по Бринеллю НВ уменьшалась с 211 до 170 кгс/мм2; предел прочности с 25 до 24 кгс/мм2 и удлинение с 1,2 до 1,0%. При дальнейшем увеличении температуры больше всего изменялась твердость чугуна, которая при температуре 900°С составляла 22 кгс/мм2, а также предел прочности, который при 900°С был только 3,4 кгс/мм2.

При низких температурах во время испытаний наблюдались колебания коэффициента трения (особенно при больших удельных нагрузках) в течение всего эксперимента. Например, при испытании ретинакса при температуре 300—380 °С колебания коэффициента трения были весьма значительными. При низких температурах мгновенных возрастаний коэффициента трения (со всплеском на кривой) вначале опыта, как правило, не наблюдалось или они были малыми.

Исследования средних величин силы трения в зависимости от удельной нагрузки при различных скоростях скольжения для материалов ФК-16л, ФМК-П и ФМК-° при испытании их по чугуну ЧНМХ показали, что наибольшая сила трения получается при минимальной скорости испытания (0=0,125 м/с).

С увеличением удельной нагрузки сила трения значительно увеличивается для материалов ФМК-11 и фМК-8 при у = 0,125; 0,628 и 1,256 м/с, а для материала фК-16л — при и = 0,125 м/с. При дальнейшем увеличении скоростей для различных материалов сила трения растет только при малых нагрузках, а затем она сохраняется почти постоянной из-за повышения температуры более 1000 °С.

Читать далее:

Категория: - Долговечность и эффективность тормозных устройств

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:


Статьи по теме::
Основные пути повышения долговечности и эффективности тормозных устройств
Износостойкость и физико-химические процессы при трении металлокерамики фмк-11 по чугуну
Износостойкость и физико-химические процессы при трении ретинакса фк-16л по чугуну чнмх
Детали тормозных устройств, работающие в условиях смазки
Детали тормозных устройств, работающие в условиях сухого трения
Методика исследования физико-химических процессов в материалах фрикционных узлов
Проведение исследований на испытательной машине
Испытательная машина
Краткий обзор исследований по фрикционным материалам
Требования к фрикционным материалам


Остались вопросы по теме:
"Исследования фрикционных материалов в лабораторных условиях коэффициент трения и температура"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы