В связи с тем, что при трении и изнашивании фрикционных материалов возникают процессы, происходящие в макро- и микроскопических объемах поверхностных слоев, принятая комплексная методика предусматривает применение современных средств, позволяющих изучать процессы во всем этом диапазоне величин.

Для проведения исследований фрикционных материалов в лабораторных условиях была создана специальная испытательная машина.

Рис. 1. Общий вид испытательной машины для исследования фрикционных материалов:
1, 3 — опоры с неподвижным и подвижным образцами; 2 — образцы; 4 — специальный редуктор

Поэтому в испытательной машине были приняты параметры головок и образцов машины типа И-47, разработанной ИМАШ АН СССР совместно с Всесоюзным научно-исследовательским и конструкторско-техно-логическим институтом асбестовых технических изделий (ВНИИАТИ), конструкции И. С. Богатырева, И. В. Колпакова, И. В. Крагельского, А. В. Чичинадзе и хорошо себя зарекомендовавшей при испытании фрикционных материалов для тяжелонагруженных тормозных устройств.

Полумонтажная схема испытательной машины пока зана на рис. 15. Машина приводится в движение от электродвигателя переменного тока, который пере-дает вращение фрикционному трансформатору системы Светозарова. Электромеханизм фрикционного трансформатора позволяет плавно изменять обороты на выходном валу от 500 до 3500 в минуту.

При помощи клиноременной передачи вращение передается на специальный планетарный редуктор, имеющий передаточное отношение 1 : 6,5. Далее, через муфту вращение передается на вал опоры головки с вращающимся образцом. Схема нагружения образцов через рычажную систему опоры головки с неподвижным образцом выполнена, как и в машине типа И-47.

Применение фрикционного трансформатора, специального планетарного редуктора, а также сменной опоры (вместо планетарного редуктора) позволяет проводить испытания при изменении частоты вращения от 80 до 22 700 об/мин. Автор проводил испытания при изменении частоты вращения от 100 до 20 000 об/мин. Линейная скорость при этом по среднему диаметру образцов изменялась от 0,125 до 25,12 м/с.

Если применить сменные шкивы, то обороты на выходном валу можно увеличить до 40 000 в минуту (50,24 м/с).

На машине можно испытывать также «пальчиковые» образцы по образующей диска, устанавливаемого вместо вращающегося образца (для испытания других типов материалов). При этом на средних режимах работы машины можно получить линейную скорость 100 м/с.

Частоту вращения более 3000 об/мин замеряли с помощью звукового генератора, электронного осциллографа и датчика, установленного на опоре. На машине предусмотрена также возможность замера количества оборотов частоты вращения образца за одно испытание с помощью двух указателей типа МЭС-Щ с датчиком. Один указатель МЭС-54 переоборудован так, что после 1000 оборотов он дает сигнал второму указателю МЭС-54; это значительно увеличивает диапазон замеряемого количества оборотов частоты вращения.

Рис. 2. Полумонтажная схема машины для исследования фрикционных материалов:
1 — электродвигатель переменного тока; 2 — фрикционный трансформатор системы Светозарова с электромеханизмом; 3 — трех-полюсный рубильник; 4 — стабилизатор напряжения; 5 — звуковой генератор; 6 — электронный осциллограф; 7 — выпрямитель; 8 — тензометрнческий усилитель; 9 — счетчики оборотов; 10 — электронный уравновешивающий ленточный самописец; 11 — милливольтметр. пирометрический; 12 — указатель тахометра; 13 — потенциометр постоянного тока; 14 — магнитный пускатель; 15 — селеновый выпрямитель; 16 — аккумуляторы; 17 — измерительный мост тензометрических датчиков сопротивления; 18 — индукционный датчик замера линейного , 21 — вентилятор; 22 — испытуемые образцы; 23 — опора головки; 25 — редуктор; 26 — датчик счетчиков оборотов

Сила трения измеряется тензометрическими датчиками сопротивления, укрепленными на динамометрической пластине. Сигнал от датчиков поступает на тензометрический усилитель, работающий совместно со стабилизированным выпрямителем, а затем на самописец. Перед испытаниями производят специальную тарировку датчиков с записью показаний па самописце по трем каналам усилителя с различной степенью усиления.

Температуру поверхностного слоя неподвижного образца замеряют специальными микротермопарами. Холодный спай термопар помещают в термостат для исключения влияния температуры окружающей среды на запись температуры образцов при испытаниях.

Изменение температуры образцов в течение всех испытаний фиксируется электронным уравновешивающим ленточным самописцем.

Кроме того, на испытательной машине предусмотрена возможность замера температуры с помощью потенциометра постоянного тока, а также пирометрических милливольтметров.

Для охлаждения головок образцов после испытания на машине установлен вентилятор с приводом от двигателя постоянного тока.