Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ И ЛИНЕЙНОГО ИЗНОСА ФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: определить коэффициент трения фрикционных материалов (ФМ), а также их износ при одинаковых условиях испытаний. Ознакомление с испытательным оборудованием.

Краткие теоретические сведения

Фрикционные материалы это материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Коэффициент трения должен быть не менее 0,2. Такие материалы применяют в тормозных устройствах, муфтах сцепления и фрикционных передачах.

В парах трения применяют различные материалы. В качестве металлических фрикционных материалов применяют: серые чугуны (СЧ 15-32, СЧ 24-44, СЧ 18-36 и др.), легированный чугун (ЧНМХ), конструкционные стали (10 и 45), легированные стали (ЗХГСА и 65Г), бронзу БрАЖМц-10-3-1,5, бериллий, хром, титан.

К широко применяемым неметаллическим материалам относятся асбофрикционные материалы с добавлением каучука и различных смол (6КХ-1Б, ФК-16л, 7КФ-34, НСФ-2, НСФ-7 и др.) и композиционные материалы, полученные методом спекания на основе синтетических связующих. Для снижения температуры поверхностей трения, а также для повышения коэффициента трения эти материалы содержат металлические наполнители (латунь, алюминий, медь) в виде порошка, стружки, проволоки.

Фрикционные пары работают с большим выделением тепла, поэтому материал должен обладать высокой теплостойкостью, т. е. способностью сохранять устойчивый коэффициент трения и иметь малый износ в широком диапазоне температур.

Важным свойством фрикционных материалов является несхватывание при трении (например, когда нагретое тормозное устройстве остается заторможенным). Материал должен хорошо прирабатываться к контрэлементу, быть негорючим, коррозионностойким, обладать достаточной механической прочностью.

Поскольку температура выступает как один из основных параметров во время работы фрикционных пар трения, то теплофизические свойства материалов являются одними из важных.

Тепловой режим работы фрикционных пар трения имеет значительные колебания в зависимости от условий эксплуатации и режимов работы.

В обычных условиях температура фрикционных накладок барабанного автомобильного тормоза 50-100 °С, тогда как в горных условиях температура тормозов достигает 350-400 °С. У дисковых тормозов температура может достигать 500-650 °С.

Железнодорожные тормоза при кратковременных торможениях нагреваются до температуры не более 250-300 °С, при длительных торможениях - до 800 °С.

Авиационные тормоза работают в режиме единичного торможения при посадке самолета. При этом температура достигает 1000-1200 °С.

Таким образом, фрикционные узлы трения работают в следующих режимах: весьма легкий режим трения - до 100 °С, легкий - до 250 °С, средний - до 600 °С, тяжелый - до 1000°С, сверхтяжелый - более 1000 °С.

Важное значение имеет стабильность коэффициента трения: его изменение снижает надежность работы узла трения. Для оценки стабильности фрикционных свойств введены специальные коэффициенты.

Коэффициент стабильности коэффициента трения

где f_cp - средний коэффициент трения; f_max - максимальный коэффициент трения.

Коэффициент эффективности торможения

где t_T - продолжительность торможения.

Коэффициент колебания коэффициента трения

где - минимальный коэффициент трения.

Фрикционные материалы должны обладать достаточно высокой стойкостью против истирания. Износ не должен превышать заданных значений. Так, износ тормозных колодок автомобиля должен быть не больше 4 мм, в самолетных тормозах - не выше 0,3 мм на одно торможение.

Эффективным можно считать тот материал, у которого отношение коэффициента трения к износу f/I_h будет наибольшим.

Линейный износ I_h представляет собой высоту изношенного слоя, приходящегося на единицу пути трения:

(1)

где L - путь трения; А_а - нормальная площадь касания; V - изношенный объем материала.

Удельным линейным износом i_h называется безразмерная величина, равная объему отделившегося вещества при перемещении на расстояние, равное диаметру пятна касания d наединицу реальной площади контакта А_r:

(2)

где h - средняя величина снятого слоя.

Разделим соотношение (1) на (2) и преобразовав получим:

(3)

Из выражения (3) следует, что интенсивность износа пропорциональна отношению фактической площади контакта А_r к номинальной А_а или отношению номинального давления q_a к фактическому q_r. Удельный износ i_h служит коэффициентом пропорциональности.

т. е. фрикционный узел работает эффективнее по мере уменьшения номинального удельного давления. Устойчивое значение f/I_h, обеспечивает тот материал, у которого физико-механические свойства мало изменяются от температуры.

12 Следующая ⇒