Спосіб визначення товщини межових мастильних плівок при випробуваннях матеріалів зубчатих передач

Изобретение относится к испытательной технике и касается определения толщины граничных смазочных пленок по падению электрического напряжения в режиме нормального тлеющего разряда применительно к условиям работы зубчатых передач. Известен способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающийся в том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения, по которому оценивают толщину граничных смазочных пленок. Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения толщины граничных смазочных пленок различными смазочными маслами, так как при этом недостаточно учитывается температурный режим смазки образцов. Известен также способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающийся в том. что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и в установившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок. Однако такой способ не обеспечивает достаточной точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов при различных скоростях скольжения зубчатых передач. Вызвано это тем, что каждый индивидуальный углеводород образует граничные смазочные пленки в определенном диапазоне температур и для каждого из них существует своя определенная температура, при которой достигается максимальная интенсивность образования граничных смазочных пленок на трущихся поверхностях образцов. Так, например, среди индивидуальных углеводородов парафинового класса н-гексан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 178 до 263К, н-октан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 216 до 283К, н-декан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 243 до 333К, н-додекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 263 до 363К, н-тетрадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 279 до 433К, н-гексадекан - образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 291 до 503К, ноктадекан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 301 до 543К, н-генейкозан образует граничные смазочные пленки в диапазоне температур от 314 до 568 К и т.д. При этом температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексаном равна 233К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-октаном равна 243К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-деканом равна 293К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-додеканом равна 303К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-тетрадеканом равна 363К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-гексадеканом равна 383К, температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок ноктадекаом равна 398 К. температура максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок н-генейкозаном равна 413К и т.д. Таким образом, если определение общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок различными индивидуальными углеводородами парафинового класса проводить при одной какойлибо конкретной температуре смазки образцов, например при 293К, то интенсивность образования граничных смазочных пленок этими индивидуальными углеводородами будет различной, так как н-гексан и н-октан при температуре смазки образцов 293К граничные смазочные пленки уже не образуют и вызывают заедание трущихся поверхностей, н-декан при этой температуре смазки образцов обеспечивает максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок, н-додекан при этой температуре смазки образцов обеспечивает некоторое снижение интенсивности образования граничных смазочных пленок, н-тетрадекан и н-гексадекан при этой температуре смазки образцов обеспечивают еще меньшую интенсивность образования граничных смазочных пленок, чем н-додекан, а н-октадекан и н-генейкозан при этой температуре не образуют граничные смазочные пленки, так как находятся не в жидком, а в твердом состоянии. Такое же различие условий образования граничных смазочных пленок обеспечивается при смазке образцов различными индивидуальными углеводородами нафтенового и ароматического классов. Цель изобретения - повышение точности определения общих закономерностей образования толщины граничных смазочных пленок индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов путем обеспечения одинаковых условий для их образования при различных скоростях скольжения зубчатых передач. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач, заключающемся в том, что образцы пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи смазки в зону контакта вращающихся образцов и π установившемся режиме вращения, определяют разность этих падений электрического напряжения, по которому оценивают толщину граничных смазочных пленок, температуру смазки образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, используемого в качестве смазки. На фиг.1 изображены графики зависимости изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач, полученные последовательно в начальный момент подачи парафиновых углеводородов в зону контакта вращающихся образцов (кривая 1) и через 50-60 мин после подачи в зону их контакта н-гексана при температуре смазки 233К (кривая 2), н-октана при температуре смазки 243К (кривая 3), н-декана при температуре смазки 293К (кривая 4). н-додекана при температуре смазки 303К (кривая 5), нгексадекана при температуре смазки 383К (кривая 6) и н-генейкозана при температуре смазки 413К (кривая 7); на фиг.2 - графики зависимости действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых пeредач пропорционально толщине образования граничных смазочных пленок при смазке образцов н-гексаном (кривая 1), н-октаном (кривая 2), н-деканом (кривая 3), н-додеканом (кривая 4), нгексадеканом (кривая 5) и е-генейкозаном (кривая 6); на фиг.3 - графики зависимости изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач, полученные последовательно в начальный момент подачи нафтеновых углеводородов в зону контакта вращающихся образцов (кривая 1) и через 50-60мин после падения в зону их контакта циклогексана при температуре смазки 293К (кривая 2), тетралина при температуре смазки 383К (кривая 3) и декалина при температуре смазки 388К (кривая 4); на фиг.4 - графики зависимости действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач пропорционально толщине образования граничных смазочных пленок при смазке образцов циклогексаном (кривая 1), тетралином (кривая 2) и декалином (кривая 3): на фиг.5 - графики зависимости изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач, полученные последовательно в начальный момент подачи ароматических углеводородов в зону контакта вращающихся образцов (кривая 1) и через 50-60мин после подачи в зону их контакта бензола при температуре смазки 298К (кривая 2), толуола при температуре смазки 243 К (кривая 3), о-ксилола при температуре смазки 253К (кривая 4), триметил-бензола при температуре смазки 258К (кривая 5), дифенилметана при температуре смазки 363 К (кривая 6) и дикумилметана при температуре смазки 373 К (кривая 7); на фиг.6 - графики зависимости действительного изменения падения электрического напряжения от скорости скольжения зубчатых передач пропорционально толщине образования граничных смазочных пленок при смазке образцов бензолом (кривая 1), толуолом (кривая 2), о-ксилолом (кривая 3). триметилбензолом (кривая 4), дифенилметаном (кривая 5) и дикумилметаном (кривая 6). Способ определения толщины граничных смазочных пленок при испытаниях материалов зубчатых передач осуществляют следующим образом. Испытуемые образцы исследуемой пары трения приводят во вращение, подают в контакт образцов смазку, устанавливают необходимую температуру смазки образцов, нагружают образцы сжимающей силой, пропускают через образцы постоянный ток и в режиме нормального тлеющего разряда измеряют падение электрического напряжения в начальный момент подачи различных индивидуальных углеводородов в зону контакта вращающихся образцов при образовании между ними масляной пленки (фиг.1, 3 и 5, кривые 1) и в установившемся режиме вращения образцов (через 50-60мин после подачи в качестве смазки различных индивидуальных углеводородов парафинового, нафтенового и ароматического классов в зону их контакта), когда смазочная пленка достигнет максимальной своей толщины при образовании на рабочих поверхностях образцов твердообразных и самогенерирующихся в процессе трения граничных смазочных пленок (фиг. 1 кривые 2-7; фиг.3 кривые 2 - 4; фиг.5 кривые 2-7). Затем определяют разность этих падений электрического напряжения, по которой оценивают толщину граничных смазочных пленок, образованных различными индивидуальными углеводородами парафинового (фиг.2, кривые 1-6, которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2-7 на фиг.1), нафтенового (фиг.4 кривые 1-3. которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2-4 на фиг.3) и ароматического (фиг.6 кривые 1-6, которые получаются путем вычитания кривой 1 из кривых 2-7 на фиг.5) классов, при этом температуру смазки образцов устанавливают соответствующей максимальной интенсивности образования граничных смазочных пленок углеводорода, используемого в качестве смазки. Для экспериментов использовались роликовые образцы одинакового диаметра 50мм из стали (НВ 200 220), которые устанавливались на модернизированной машине трения СМЦ-2, обеспечивающей ступенчатое изменение скорости скольжения образцов от 0 до 0,628м/с через каждые 0,157м/с и относительного проскальзывания от 0 до 80% через каждые 20%. Суммарная скорость качения образцов соответствовала величине 1,57м/с. Кроме того, модернизированная машина трения СМЦ-2 обеспечивала возможность пропускания через контакт образцов постоянного тока и измерения падения электрического напряжения в режиме нормального тлеющего разряда. Все эксперименты проводились при силе постоянного тока 1,5А и нагрузке в контакте образцов dН = 500МПа. Исходная шероховатость рабочих поверхностей образцов находилась в пределах 8-9 класса (Ra = 0,32мкм). Для получения приведенных на фиг.1-6 кривых в качестве смазки образцов использовались различные индивидуальные углеводороды парафинового (н-гексан, н-октан, н-декан, н-додекан, н-гексадекан и н-генейкозан), нафтенового (циклогексан, тетралин и декалин) и ароматического (бензол, толуол, о-ксилол, триметилбензол, дифенилметан и дикумилметан) классов. Устанавливаемая для каждого индивидуального углеводорода температура обеспечивала максимальную интенсивность образования граничных смазочных пленок. Молекулярная масса использованных в качестве смазки индивидуальных углеводородов изменялась от 78 до 296. Из представленных на фиг.2, 4 и 6 кривых видно, что при смазке образцов различными индивидуальными углеводородами парафинового, нафтенового и ароматического классов для каждого из них существует оптимальная скорость скольжения, при которой достигается максимальная толщина образования граничных смазочных пленок.