способ триботехнических испытаний материалов для уплотнений

Формула изобретения

Способ триботехнических испытаний материалов для уплотнений, заключающийся в испытании уплотнительных материалов в режимах жидкостного и полусухого трения, осуществляемый при постоянной скорости вращения смазываемого диска о поверхность исследуемого материала, отличающийся тем, что проводится одновременное трение двух образцов, расположенных под углом более 90° друг к другу.

Описание изобретения к патенту

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области триботехнических исследований материалов и может быть использовано для испытания материалов для подвижных уплотнений.

Уровень техники

Известно техническое решение (1. Власьевский С.В., Роженцев А.В. Методика триботехнического исследования механических узлов подвижного состава в условиях низких температур // Методическое пособие. Хабаровск. Издательство ДВГУПС, 2007), в котором испытание на износостойкость резин осуществляют путем трения без смазки при постоянной нагрузке и скорости о металлическую поверхность. Недостатком указанного технического решения является проведение исследований в режиме сухого трения, который не характерен при эксплуатации уплотнительных материалов.

Наиболее близким является техническое решение (2. Соколова М.Д., Шадринов Н.В. Разработка стендовых испытаний резиновых изделий уплотнительного назначения на машине трения ИИ 5018 // Труды IV Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата «EURASTRENCOLD-2008», -Якутск: изд-во СО РАН, 2008), где предложен способ испытания уплотнительных материалов на износ в различных жидких средах. Испытания осуществляют на модифицированной машине трения ИИ-5018 при постоянной нагрузке и скорости вращения смазываемого диска. Недостатком указанного технического решения является невозможность оперативного выявления пригодности материала для подвижного уплотнения, предназначенного для той или иной уплотняемой среды.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа триботехнических испытаний уплотнительных материалов в режимах жидкостного и полусухого трения в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в упрощении способа триботехнических исследований уплотнительных материалов.

Существенные признаки, характеризирующие изобретение.

Ограничительные: Триботехническое испытание уплотнительного материала, которое осуществляется путем трения при постоянной скорости вращения смазываемого диска о поверхность исследуемого материала.

Отличительные: Одновременное трение двух образцов, расположенных под углом более 90° друг к другу, о поверхность одного смазываемого диска.

Известно, что полусухое трение имеет место, когда на трущихся поверхностях имеется некоторое незначительное количество смазки, остающееся в виде адсорбированной пленки после протирания насухо смазанной поверхности (Кадыров A.M. Нефтепромысловые компрессоры. 1952. -С. 209). Также известно, что при полусухом трении резко увеличивается температура в зоне трения (Степанов Ю. А. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа. - М.: Военное издательство МО СССР, 1955, стр. 358). Подвижные уплотнения, в основном изготавливаемые из резин, в большинстве случаев эксплуатируются в различных жидких средах, где происходит жидкостное и полусухое трения. В связи с этим, испытания проводят в реальных уплотнительных узлах или стендах для испытаний подвижных уплотнений, т.е. испытываются специально изготовленные из исследуемого материала уплотнения (манжеты), что является трудоемким и по затратам, и по времени процессом. В то же время исследование износостойкости материалов, из которых изготавливают подвижные уплотнения, целесообразно проводить в режимах жидкостного и полусухого трения, при определенной нагрузке в зависимости от уплотнительного материала и смазывающей жидкости. Образование полусухого трения можно идентифицировать по резкому повышению температуры в зоне трения при ступенчатом увеличении давления (нагрузки) и по повышенному износу испытуемого материала.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена схема испытания образцов уплотнительного материала.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. На вращающийся диск (контртело) 1, сверху подводится держатель 2, на котором закреплены исследуемые плоские образцы 3 и 4 из одного и того же испытуемого уплотнительного материала, расположенные под углом более 90°. Нижняя часть контртела погружена в смазку 5, которая при его вращении попадает в зону трения образцов 3 и 4. В качестве смазки 5 используется жидкость, в которой планируется дальнейшая эксплуатации уплотнения из испытуемого материала. В начале испытаний на образцы подается наименьшая нагрузка испытательной машины. Через 300 секунд эксперимент прерывается, и с помощью оптического микроскопа измеряются ширина изношенных канавок на обоих образцах. Затем, в режиме трения, нагрузка увеличивается ступенчато через каждые 300 секунд на 10Н до тех пор, пока смазка 5 не перестает проникать через зону трения образца 3 и поступать в зону трения образца 4, приводя к полусухому трению образца 4, что в свою очередь приводит к резкому повышению его температуры и износу. При резком повышении температуры трения образца 4 по отношению к температуре трения образца 3 эксперимент останавливается, образцы снимаются, и измеряется ширина изношенных канавок. Существенная разница в ширине изношенных канавок дает информацию о предельной нагрузке, выше которой уплотнительный материал в данной жидкости не сможет выполнять роль уплотнения.

Таким образом, оперативно можно подобрать материал для подвижных уплотнений в среде определенной жидкости с определением порога максимального усилия прижатия уплотнения, при котором материал обладает уплотняющей способностью, без проведения испытаний на реальных уплотнительных узлах.