РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЛАБОРАТОРНЫХ ИЗНОСНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Одним из основных факторов, обусловливающих долговечность машин, является износостойкость их деталей. Существующие лабораторные испытания образцов на износ проводятся в основном как однофакторный эксперимент. Получение определенных результатов по износостойкости материалов пар трения в зависимости от влияния различных факторов в их совокупности требует большого количества опытов и длительного времени. Кроме того, существующие методы испытаний образцов с металлопокрытиями на износ применительно к условиям работы деталей, имеющих знакопеременные нагрузки, не учитывают характера нагрузки. Вместе с тем, как указано в работах В. В. Ефремова, В. Й. Казарцева, И. Е. Ульмана, В. А. Щадриче-ва, Д. Г. Вадивасова и др., для некоторых способов восстановления деталей при испытании в условиях динамических нагрузок наблюдается отшелушение, отслоение покрытия от основного металла и повышенный износ.

Метод многофакторного эксперимента с математическим планированием позволяет минимизировать общее число опытов путем одновременного варьирования на разных, заранее обоснованных уровнях значений факторов, определяющих процесс.

При планировании эксперимента важна независимость факторов, т. е. возможность установления фактора на любом уровне области определения вне зависимости от уровней других факторов.

Отыскание наилучших режимов электроконтактного напекания металлических порошков (ЭКН) на изношенные шейки коленчатого вала, режимов, обеспечивающих максимальную износостойкость напеченного слоя, планируется проводить на основе использования многофакторного эксперимента .

К факторам, существенно влияющим на величину износа шеек коленчатого вала, можно отнести:

1. Пористость покрытий. Она зависит от параметров режима ЭКН, гранулометрического и химического составов порошка. По имеющимся данным , для нагруженных подшипников скольжения рекомендуется пористость 17—20%- Следовательно, область определения данного фактора можно принять 10—30%.

2. Величину и характер нагрузки, действующей на пару трения. Они приняты наиболее приближенными к условиям работы шатунного подшипника коленчатого вала двигателя.

3. Скорость трения. С ее увеличением коэффициент трения уменьшается, так как повышается действие масляного клина.

По данным работы , наибольший износ (основная часть износа) происходит в период пуска и небольших оборотов вала, что соответствует примерно 200—400 об/мин. Поэтому скорость вращения ролика при испытании образцов на машине трения МИ оставлена без изменения, т. е. 200 об/мин и не включена как фактор в матрицу планирования.

4. Наличие в масле двигателей внутреннего сгорания твердых механических частиц, значительно влияющих на износ. Григорьев М. А. указывает, что для карбюраторных двига-

телей содержание твердых механических частиц действующих как абразив, может достигать до 0,40% от количества масла.

5. Процентное содержание углерода в порошке исходного состояния, влияющее на твердость покрытия .

На основании вышеуказанного при планировании эксперимента предлагается использовать матрицу типа 25~3 (табл. 1).

Реализация указанной матрицы позволит определить степень влияния каждого из рассмотренных факторов, в том числе и важного технологического фактора — пористости, на интенсивность изнашивания напеченного покрытия.

Для создания динамической нагрузки на пару трения при проведении многофакторного эксперимента усовершенствована машина трения МИ (рис. 1).

Приспособление для создания динамической нагрузки состоит из плиты — основания 1, на котором устанавливается корпус подшипников 2, кронштейн с направляющей 3. Латунный ползун 4 перемещается возвратно-поступательно в направляющей под действием эксцентрика 5 и нагрузочной пружины 6.

Удар осуществляется при прохождении эксцентрика через выступ ползуна. В приспособлении предусмотрена возможность регулировки усилия затяжки пружины, что позволит изменять величину удара.

Для приложения динамической нагрузки к одному и тому же месту пары трения привод приспособления осуществляется от вала ролика через цепную передачу.

B связи с этим изменена регистрация момента трения. В качестве силоизмерительного механизма служат тензодатчики 10, устанавливаемые на стержень 11, при изгибе которого под действием силы трения в исследуемой паре появляются сигналы, которые усиливаются на усилителе 8АНЧ-7М и записываются осциллографом Н-102. Величину износа покрытия 13 определяем методом искусственных баз, контртела 12—взвешиванием на аналитических весах. Температура трения регистрируется потенциометром с помощью термопары ХК.

Опробование разработанной установки показало достаточную ее надежность.