Предприятия, занимающиеся разработкой и модернизацией различных конструкций, установок и отдельных механизмов, сталкиваются с необходимостью определения совместимости материалов, особенностей их взаимодействия в процессе трения, срока службы узлов. Для этих целей проводят трибологические испытания.
Трибологические испытания: сущность и основные методы
Трибологические испытания представляют собой эксперименты, заключающиеся в изучении процессов трения двух или более образцов в различных условиях эксплуатации.
Основные виды трибологических испытаний:
- Лабораторные
- Стендовые
- Натурные
На процесс изнашивания оказывают влияние различные факторы, среди наиболее значимых выделяют нагрузку на узел, свойства материалов, наличие абразива, температуру и другие особенности окружающей среды.
В рамках трибологических испытаний по возможности воспроизводят все разрушающие воздействия.
Лабораторные исследования
Лабораторные испытания позволяют за короткий срок сделать выводы о совместимости материалов пары трения, их способности сопротивляться изнашиванию, спрогнозировать примерный срок службы механизмов.
Относительно небольшое время испытаний обусловлено интенсификацией агрессивных воздействий на образцы. С этой целью применяются специальные установки – машины трения.
В их конструкцию включаются блоки испытания, нагружения и управления.
Образцы материалов устанавливаются в держатели блока испытаний. Они должны плотно и надежно прижиматься друг к другу.
С помощью блока нагружения создается нагрузка на образцы, это может осуществляться различными методами в зависимости от типа установки.
Блок управления оснащается пультом, с помощью которого приводится в движение подвижный образец и контролируются все параметры испытания.
Для создания эксплуатационных условий, соответствующих реальным параметрам функционирования механизма, некоторые машины трения оснащаются камерами, в которых задается необходимая температура, влажность и другие особенности среды.
Лабораторные испытания должны проводиться под контролем специалистов на оборудовании, подходящем под требования ГОСТа и других стандартов. Например, многие предприятия обращаются в Инженерный центр «Моденжи», оказывающий услуги по проведению трибологических испытаний.
В результате усиленного трения на неподвижном образце образуется углубление - пятно износа. Подвижный элемент меняет свой вес и размер.
Некоторые способы измерения износа:
- Весовой – взвешивание образца до и после тестирования
- Микрометрический – исследование пятна износа и других деформаций поверхности образцов с помощью оборудования, работающего с малыми размерами – микрометров, микроскопов
- Поверхностной активации – облучение деталей заряженными частицами и измерение их радиоактивности до и после испытаний
Стендовые испытания
Данный вид исследований проводится на стендах, конструкционно воспроизводящих часть реальной установки, в которой будет эксплуатироваться узел.
Стендовые испытания также проводятся в условиях лаборатории, однако в результате них измеряются другие параметры, такие как степень влияния конструкционных особенностей машины на работоспособность одного механизма, изменение характеристик узла после определенного времени наработки.
В рамках исследований существует возможность интенсификации агрессивных факторов, например, повышение скорости работы механизма.
Натурные исследования
В рамках натурных испытаний наблюдают за работоспособностью образцов в реальных условиях эксплуатации без усиления влияния разрушающих процессов.
Наиболее результативным является последовательное осуществление всех указанных видов трибологических исследований. Первыми проводятся ускоренные испытания, последними – тестирования в реальных условиях эксплуатации.