автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Совершенствование методики определения коэффициентов трения антифрикционных пар на машинах трения типа "Амслер"

005011113

На правах рукописи

Даровской Геннадий Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПАР НА МАШИНАХ ТРЕНИЯ ТИПА «АМСЛЕР»

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 мар та

Ростов-на-Дону - 2012

005011113

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО РГУПС)

Научный руководитель ■

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент • Елманов Игорь Михайлович.

доктор технических наук,

главный научный сотрудник ИМАШ РАН

Буяновский Илья Александрович;

доктор технических наук, главн'ый научный сотрудник ОАО «ВНИИЖТ» Марков Дмитрий Петрович.

Ведущая организация: ОАО НЛП космического приборостроения «Квант», г. Ростов-на-Дону.

Защита состоится <9^>> \ХШАМ{и-Щ2 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.200.07 при Российском государственном университете нефти и газа им, И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 65, ауд. 0

Автореферат разослан «,03» С^^ЮШЛ2012 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.200.07

К.Т.Н., с.н.с.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Трение - одна из не до конца познанных явлений природы, присущее всем подвижным и многим неподвижным соединениям, инициирующее целый «букет» сопутствующих процессов: механических, физических, химических, тепловых и т.д. На преодоление сил трения и изнашивания затрачивается более одной трети энергии, вырабатываемой человечеством.

Основным количественным показателем интенсивности этих процессов служит сила трения (при вращении - момент трения).

Многолетняя практика научных исследований и технических приложений показала, что существенное сокращение объемов работ при получении информации по данному вопросу можно обеспечить, используя безразмерную характеристику этой силы - коэффициент трения, определяемый на серийно выпускаемых машинах трения с использованием стандартов на проведение триболо-гических исследований.

При проведении подобных исследований наиболее широкое распространение получили серийно выпускаемые машиньд трения, обладающие общностью конструктивного решения - машины «Амслера»: ИИ 5018, 2070 СМТ-1, СМЦ-2, Shimadzu и др. Исследованиями установлено, что величины коэффициентов трения, полученные на машинах одного типа в идентичных условиях, существенно отличаются, несмотря на высокую точность современной измерительной аппаратуры. Это требует проведения дополнительно большого количества сравнительных экспериментов и значительно увеличивает трудоемкость и стоимость процесса испытаний.

Учитывая, что результаты практически всех теоретических исследований коэффициента трения смазочных материалов апробируются на машинах трения, вопрос снижения погрешности фрикционных испытаний является актуальным.

Работа выполнялась в соответствии с планом хоздоговорных научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО РГУПС по темам: «Исследование влияния физико-химических и теплофизических процессов на износ трибосистемы «колесо-рельс»» (договор № 77/41 от 19.07.07, шифр 19.2.016 Н.) и «Исследование трибологических свойств высокотяговых масел для фрикционных вариаторов» (договор № 443-11126 от 8.08.11).

Цель работы: повышение точности определения коэффициента трения антифрикционных пар в условиях малых вращающих моментов и сиц сжатия образцов путем устранения систематических погрешностей, вносимых особенностями конструкции машин трения типа «Амслер».

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 Провести анализ технической литературы по исследованию влияния различных факторов на точность определения коэффициента трения и установить основные причины возникновения этих погрешностей.

2 Теоретически оценить влияние потерь вращающего момента в шпиндельном узле машин трения типа «Амслер» на величину определяемого коэффициента трения.

3 Предложить модели для расчета передаточных отношений наиболее распространенных механизмов нагружения образцов машин трения типа «Амслер».

4 Разработать конструкцию устройства для измерения фактического значения силы сжатия образцов.

5 Предложить методику градуировки машин трения типа «Амслер», учитывающую потери на трение в шпиндельном узле.

Научная новизна:

1 Теоретически установлено, что использование общепринятой методики градуировки машин трения типа «Амслер» приводит к возникновению систематических погрешностей при измерении момента трения и силы сжатия образцов.

2 Аналитически показано, что погрешность измерения момента трения прямо пропорциональна приведенному коэффициенту трения в подшипниках шпиндельного узла машины и обратно пропорциональна произведению диаметра ведущего ролика на величину измеряемого коэффициента трения. При величине коэффициента трения менее 0,1 значение погрешности достигает 20% и более.

3 Предложены модели для расчета передаточного отношения механизмов нагружения образцов различных машин трения типа «Амслер». Показано, что основной причиной систематической погрешности силы сжатия является неустойчивое равновесие каретки, величина которой зависит от особенности конструкции и массы каретки.

4 Установлены критерии, при выполнении которых обеспечивается устойчивое равновесие рычажных систем, используемых в машинах трения.

Практическая ценность работы.

1 Разработана, изготовлена и апробирована динамометрическая скоба СД-2 для определения усилия сжатия роликовых образцов при межосевом расстоянии 40.. .60 мм с точностью ±2 %.

2 Предложен механизм нагружения образцов, устраняющий недостатки серийных конструкций и обеспечивающий точность силы сжатия образцов в пределах ±2%.

3 Разработана методика статико-динамической градуировки датчика момента, обеспечивающая точность измерений ± 3 %.

4 Осуществлено расширение технологических возможностей машины трения ИИ 5018 путем увеличения диапазонов измерений вращающего момента и силы сжатия образцов с 100...5000 H до 25...5000 H и с 0,5...20' Н-м до 0,1.. .20 Н-м соответственно.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт 2008-2011» (г.Ростов-на-Дону, 2008-2011 гг.); VIII Международной конференции «Трибология и надежность» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.); «Инновации, перспективы развития локомотиво- и вагоностроения России» (г. Ростов-на-Дону, 2008 г.); конференции «Трибология - машиностроению», посвящённая 70-летию Института машиноведения им. A.A. Благонравова РАН (г. Москва, 2008 г.); Международной конференции «Трибология и нанотехнологии» (г. Иваново, 2009 г.); «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и

диагностики машин и механизмов» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.); на семинаре им М М. Хрущева (ИМАШ РАН, г. Москва, 2010 г.); семинаре им. H.A. Кисли-ка (г Ростов-на-Дону, РГУПС, 2010 г.); на кафедре «Трибология и технологии ремонта нефтегазового оборудования» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (г. Москва, 2011 г.).

Реализация результатов работы.

Проведена аттестация механизмов нагружения машин трения на предприятиях: ОАО «ВНИИЖТ» (СМЦ-2, зав. № 103 и СМЦ-2, зав. № 66), Хозрасчетный творческий центр Уфимского авиационного института (2168 УМТ), Ивановская государственная текстильная академия (2070 СМТ-1 № 2, инв.№ 01381699).

В Хозрасчетном творческом центре Уфимского авиационного института (г. Уфа) внедрены:

- конструкция механизма нагружения, обеспечивающая высокую точность силы сжатия образцов, особенно, в области малых значений (в пределах ±2 %);

- статико-динамическая градуировка машин трения типа «Амслер», обеспечивающая точность определения момента трения в пределах ±3 %;

- динамометрическая скоба СД-2 (сертификат о калибровке № 000128, выданный ФБУ «Ростовский ЦСМ»).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе пять работ в изданиях ВАК и монография, получен 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников из 91 наименования и приложения, изложена на 165 страницах машинописного текста, рключая 84 рисунка и 54 таблицы.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, изложена цель и дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ результатов исследований по определению величины коэффициента трения с использованием серийно выпускаемого оборудования.

Этому вопросу посвящены работы: Зайцева А.К., Конвисарова Д.В., Хрущева М.М., Крагельского И.В., Дроздова Ю.Н., Брауна Э.Д., Буяновско-го И.А., Пружанского Л.Ю., КомбаловаВ.С., Сорокина Г.М., Пичугина В.Ф. и

др.

Установлено, что, несмотря на высокую точность регистрации момента (силы) трения и нормальной нагрузки в контакте, на практике наблюдается большой разброс значений коэффициента трения, полученных даже на машинах одного типа. Более того, при малых значениях сжимающей силы отмечено аномальное повышение коэффициента трения.

Показано, что на величину коэффициента трения оказывает влияние большое количество факторов: динамические и кинематические погрешности, неоднородности образцов, нестабильность концентрации абразива в смазочном материале, изменение положения нуля датчика момента вращения и др.

Однако количественное влияние этих факторов не выявлено. Более того, в работе Пистунова И.Н. «Инерционные и кинематические погрешности при измерении сил (моментов) трения» лишь упомянуто о номинальном влиянии

потерь на трение в шпиндельном узле машины на величину коэффициента трения.

Это позволяет сделать вывод, что основные погрешности, возникающие при определении коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» не установлены и требует проведения исследований по их выявлению.

На серийных машинах трения типа «Амслер» расчет коэффициента трения осуществляется на основе экспериментального измерения момента трения

'-¥f- ®

где F] — сила сжатия образцов, do - диаметр нижнего ролика.

Из (1) следует, что основные погрешности, влияющие на величину / могут возникать только при определении Мтр, d0 и установки Fh т.к. погрешность современных средств измерений на машинах трения, например, выпускаемых ОАО «Точприбор», весьма незначительны. Объяснить существенный разброс экспериментальных данных можно следующими обстоятельствами:

- потерями на трение в шпиндельном узле;

- погрешностью силы сжатия;

- погрешностью градуировки датчика'момента.

Исследования показали, что существенное влияние на величину / оказывают также вибраций каретки.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию систематических погрешностей, возникающих при определении коэффициента трения.

Из уравнения равновесия нижнего вала в процессе градуировки по общепринятой методике (рис. 1 а) следует

Mff =MGl-cos<p-M%n, (2)

TP

где Мд - момент, регистрируемый датчиком при статической градуировке;

MGJ - расчетный момент, создаваемый грузом; Мгл = G- • с; <р - угол отклоне-

СТ

ния рычага от горизонтального положения; Мщп - потери на трение в шпиндельном узле в процессе статической градуировки; с - длина рычага (рис. 1).

Из уравнения динамического равновесия вала в процессе измерений (рис. 1 б) следует

м%=мтр+м&п, (3)

где Мд - момент, регистрируемый датчиком момента в процессе измерений; МщП - динамические потери на трение в шпиндельном узле.

При определении момента трения по показаниям датчика момента с использованием результатов статической градуировки принимают, что = Мт, т.е. величина систематической погрешности вращающего момента равна

шсисг=мид-мг;. (4)

Тогда из (2)-(4) следует

АМясг = Мдшп + ЛС + Мт • (1 - cos (р). (5)

Мд ©

а)

лс©

Мтр ©

б)

Рис. 1 Определение систематической ошибки измерения момента трения: а) при статической градуировке; б) в процессе измерений

С учетом имеющейся систематической погрешности силы сжатия образцов величина коэффициента трения в настоящее время определяется по формуле

/ =

_Мтр+АМСИСТ

(6)

Из (6) следует, что наибольшая погрешность при определении коэффициента трения возникает при малых значениях Мтр и Ц.

Это существенно ограничивает обларть применения машин трения типа «Амслер» при исследовании трибологических свойств антифрикционных материалов.

Потери на трение Мдшп в шпиндельном узле (рис. 2)

Мшп (7)

где М12 - моменты трения в подшипниковых опорах 1 и 2.

Для

повышения информативности исследований целесообразно перейти к относительной погрешности определения коэффициента трения 5Г

Тогда из (1) с учетом (7) следует, что относительная погрешность определения коэффициента трения при известной силе сжатия составит1

1 Без учета погрешностей измерений р, и Мя.

Преобразовав выражение (8) с учетом данных рис. 2, получим выражение для определения погрешности коэффициента трения:

ôf=~rrï-\b-f>-dM"+b)-f2-d1\m%, (9)

" J

где dj, d2 - внутренние диаметры подшипников качения; ft - приведенный коэффициент трения в подшипниках качения; а, Ъ - размеры вала шпинделя.

С учетом фактических размеров вала шпинделя из (9), принимая У! = /2 = /„, следует зависимость для определения 6f :

5г=^ГТ- Ю0%, (10)

"о ' J

где кв - коэффициент, величина которого определяется размерами шпиндельного узла (например, для машины трения ИИ 5018 kD =90 мм).

Из (10) следует, что величина погрешности определения коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» прямо пропорциональна приведенному коэффициенту трения в подшипнике качения шпинделя и обратно пропорциональна произведению величины измеряемого коэффициента трения на диаметр нижнего ролика.

Величина этой погрешности при /<0,1 может достигать 20 % и более. Зависимость (10), являясь безукоризненной с точки зрения математики, в то же время не полностью характеризует погрешность определения коэффициента трения, т.к. не учитывает отклонения силы сжатия образцов F, от фактического значения.

Для расчета погрешности определения коэффициента трения целесообразно пользоваться зависимостью

=*,•(! + *,+*,) + *.. (П)

где К,, К2 - коэффициенты, учитывающие йогрешность градуировки датчиков момента вращения и силы сжатия образцов соответственно; ¿„-большая из погрешностей измерений этих параметров.

Это требует не только повышения точности статической градуировки вышеуказанных датчиков, но и определения систематической погрешности датчика силы сжатия образцов.

Экспериментально установлено, что одной из причин нестабильности усилия сжатия образцов на машинах трения типа «Амслер» последнего поколения (ИИ 5018) является использование пружины сжатия без направляющей, обязательной для предотвращения потери устойчивости пружины, т.к. отношение ее длины к диаметру значительно больше 0,5. Ряд исследователей для устранения этого недостатка изменили конструкцию серийно выпускаемых машин трения на рычажно-грузовую, что вызывает необходимость проведения сравнительного анализа точности наиболее распространенных механизмов нагруже-ния образцов.

В серийных машинах трения в качестве рычага обычно используется каретка, масса которой достигает 30 кг и более, поэтому нарушение ее равновесия может привести к значительному изменению силы сжатия образцов Fj в области малых значений.

Существующие схемы нагружения образцов, применяемые в настоящее время на машинах трения, весьма различны. Поэтому для проведения исследований используют общепринятую характеристику подобных механизмов - передаточное отношение:

F

(12)

i

V

где FH - сила, прикладываемая к каретке со стороны механизма нагружения.

В результате теоретического анализа существующих схем нагружения машин трения (2070 СМТ-1; ИИ 5018 и др.) установлено, что величина передаточного отношения рычажных механизмов представляет собой сумму:

u=u¡+u2 , (13)

где щ — доля передаточного отношения механизма нагружения, характеризуемая его геометрическими размерами; и2 - доля передаточного отношения, возникающая из-за неуравновешенности рычажного механизма.

Например, у механизма нагружения машины трения последнего поколения ИИ 5018 (рис. 3) передаточное отношение равно:

u = d-smP | m2-g-crsmy}-Fnp-r ^ ^

csina FH-c-sma

где с, cj,d,r, а, /3, /3 - обозначения на рис. 3; т2 - масса каретки; FnP- усилие в уравновешивающей пружине.

В результате при небольших значениях Fh отклонения передаточного отношения при различных величинах межосевого расстояния могут достигать 53 % (рис. 4).

Как показали исследования, для остальных серийных машин трения изменения передаточного отношения достигают 40 % при межосевом расстоянии образцов в пределах 40...60 мм.

Для определения причин возникновения щ разработаны обобщенные модели механизмов нагружения серийных машин.

Существенньм отличием в этих моделях является схема уравновешивания механизмов нагружения.

Рис. 3 Схема механизма нагружения машины трения ИИ 5018 заводской конструкции при определении передаточного отношения: 1 - подвеска; 2 - каретка; 3 - верхний роликовый образец; 4 — нижний роликовый образец; 5 — стойка; 6 - трос

и

Рис. 4 Зависимость передаточного отношения и от межосевого расстояния А при различных значениях

А, мм

Наиболее распространены три схемы уравновешивания рычажной системы механизма нагружения: с установкой груза непосредственно на рычаге; с использованием груза, подвешенного на гибкой нити, переброшенной через блок; с использованием гибкой нити и пружины сжатия.

В первом случае из уравнения равновесия рычага 1 (рис. 5), следует, что его безразличное равновесие может быть достигнуто только при условии:

cosa

-cosfó+a)"1, (15)

где а, Д - геометрические размеры.

50 Н >и

..." .■■••'lOOH —- —300Ы 1000 н

\

..«.^..ttfTT и, /2000 Н

J і _

20 30 40 50 60

Рис. 5 Схема уравновешивания рычага с помощью груза: 1 - рычаг, 2 - противовес

Из (15) следует критерий безразличного равновесия подобных рычажных систем: /?, = п, т.е. эффективная работа механизма нагружения возможна только при нахождении центров тяжести противовеса и рычага на прямой, проходящей через центр его вращения.

При невыполнении этого условия возникает неуравновешенный момент:

cosal cosacos(fi¿aj

(16)

созО, +«,)

где ах - угол, при котором выполнялась процедура уравновешивания рычага; Сі и (7пр - сила тяжести рычага и противовеса.

При Ffí>1000 Н зависимости и (А) и и,(Л) практически совпалают.

В известной автору конструкции . рычажного механизма (Д =150°, аг = 0 ) при отклонении рычага из положения равновесия всего на 10° величина разбалансировкисоставила 10 % от величины Gt-a.

В машинах трения большее распространение получили тросо-блочный и пружинно-тросо-блочный способы уравновешивания.

Условия безразличного равновесия для этих конструкций:

а = ±а„ " (17)

cos a-cos а, _ с„-г2 ^^

а^-а G\-a

где г — радиус блока; со - жесткость пружины.

Из (17) и (18) следует, что обеспечить безразличное равновесие каретки (рычага) в данных конструкциях не представляется возможным.

Однако, учитывая характер выражения (18), можно путем подбора значений со м г свести величину дисбаланса к минимуму. Для устранения дисбаланса автором предложено использование дополнительного урановешивания каретки для каждого значения А.

В третьей главе разработана статико-динамическая градуировка датчика момента, обеспечивающая учет потерь на трение в шпиндельном узле на показания датчика момента, и проведено экспериментальное исследование функционирования механизмов нагружения серийно выпускаемых машин трения.

На первом этапе был выявлен ряд недостатков градуировки датчика момента машины трения ИИ 5018 по заводской методике:

- сложность установки рычага в горизонтальное положение и ненадежное его закрепление на ведущем валу;

- поворот рычага в процессе нагружения, т.е. отклонение его от горизонтального положения;

- рычаг не возвращается в исходное положение после снятия нагрузки.

Установлено, что погрешность градуировки датчика момента в диапазоне

0,5...5 Н-м, вносимая недостаточной жесткостью системы «муфта - датчик момента - муфта - вал» (МДМВ), может достигать 2,5 %, а остаточная деформация - 4,5 %.

В диапазоне 1...10 Н-м градуировочная зависимость датчика момента, полученная по заводской методике, имеет заметный гистерезис. Погрешность, вносимая отклонением рычага от горизонтального положения — 3,2 %, а остаточная деформация системы МДМВ достигает 10%.

В диапазоне 2...20 Н-м статистическая обработка результатов показаний датчика момента показала, что градуировочная зависимость имеет более заметный гистерезис: остаточная деформация — 22,5 %, что свидетельствует о сложных реологических и релаксационных процессах, происходящих в механизме. Погрешность градуировки -4,5 %.

На машинах трения одного типа величина этой погрешности будет зависеть также от технического состояния системы МДМВ.

Для устранения недостатков заводской методики статической градуировки датчика момента на машине трения был установлен одноступенчатый червячный редуктор, вал колеса которого был соосно соединен с нижним валом в

месте установки шкива привода. Это обеспечило не только возврат рычага в горизонтальное положение, но и надежную фиксацию его в процессе измерений.

Полученные градуировочные зависимости оказались расположенными между зависимостями, полученными по заводской методике с учетом и без учета угла поворота рычага. Это объясняется потерями на трение в шпиндельном узле. С ростом радиальной нагрузки на образцы эти потери будут возрастать (рис. 6), но учесть потери на трение при вращении подшипников в процессе статической градуировки не представляется возможным.

М„ Н-м 25 20 15 10 5 0

-5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 М}, Н-м

а)

Мл, Н-м 25 20 15 10 5 0

-5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Мг, Н-м

б)

М„ Н-м 24 20 16 12 8 4 0 -4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 М3> Н-м

в)........

Рис. 6. Зависимость показаний датчика момента от момента на рычаге при различном значении силы а) /м = 1,5 кН; б) ^ = 3 кН; в)Р1 = 5 кН; 1, 2 - при нагружении и разгрузке; 3-.Fi =30... 100 Н

Это потребовало разработки статико-динамической методики градуировки датчика момента.

Методика включает в себя шесть этапов.

На первом этапе проводится статическая градуировка датчика момента по методике, предложенной автором с использованием червячного редуктора- рассоединяется муфта между датчиком момента и валом шпинделя;

- на свободную полумуфту датчика момента устанавливается рычаг с подвеской;

- проводится градуировка датчика момента с систематическим возвращением рычага в горизонтальное положение с помощью червячного редуктора

На втором этапе по известной методике определяется момент трения ™™оНИКа качения Кдм который используется в шпинделе машины трения ИИ 5018, при различных значениях частоты вращения вала п и силы Fx.

На третьем этапе измеряется суммарный момент потерь Мп на трение в шпиндельном узле и подшипнике качения, установленном на нижнем валу машины, при различных значениях F,nn.

На четвертом определяется величина потерь в шпиндельном узле Мдш

при различных значениях и и F] по формуле: Ш'

На пятом этапе корректируются показания датчика момента на величину потерь в шпиндельном узле по формуле:

Мш = Мы-Млшт. (20)

На шестом этапе строятся градуировочные характеристики .датчика момента для различных значений п и F, с использованием данных градуировки

датчика момента по разработанной методике ("рис 7)

Мз, " ''

H-!

2 1

3 4

Рис. 7. Статико-динамическая градуировка датчика момента в первом диапазоне измерения момента трения (0 — 5 Н-м) при частоте вращения шпинделя п = 1500 об/мин и различных

значениях силы Р\. 1,2,3,4-.Fi =0,1; 1,5; 3; 5 кН соответственно

Mil Н-м

_ - и и

На втором этапе экспериментального исследования разработана, апроби-ДР6На В ПРШСТИКУ НауЧНЫХ исслеДований динамометрическая скоба

Градуировка скобы СД-2 (сертификат о калибровке № 000128, выданный ФБУ «Ростовский ЦСМ») осуществлялась на оригинальном приспособлении (см. рис. 8), устанавливаемом на раме машины трения и обеспечивающем идентичность нагружения скобы, как при ее градуировке, так и при измерении си-

,

Анализ результатов аттестации пяти машин трения, эксплуатирующихся в различных трибологических центрах, показал, что использование скобы СД-2 обеспечивает эффективную работу механизма нагружения в условиях малых

значений F і (табл.).

2070 СМТ-1, зав. № 89 СМЦ-2, зав.'№ 66 СМЦ-2, зав. № 103

Сила сжатия по показаниям скобы, H Показания датчика, H Расхождение, % Сила сжатия по показаниям скобы, H Показания датчика^ Расхождение, % Сила сжатия по показаниям ско-6ы,Н Показания датчика, H Расхождение, %

230,22 200 15 250 170 46,9 313 310 ' 0,97

410,17 400 2,5 336 300 12,1 523 530 -1,32

606,48 600 1,08 529 490 7,9 768 780 -1,54

797,60 800 0,3 689 620 11,1 999 1000 -0,10

988,72 1000 1ДЗ 885 820 7,9 1284 1310 -1,98

1065,48 1200 2,9 1081 1010 7,0 1592 1630 -2,33

1338,25 1400 4,4 1355 1270 6,7 1844 1880 -1,91

1518.20 1600 5,1 1570 1470 6,8 - - -

1700,14 1800 5,6 1826 1730 5,5 - - -

Учитывая нестабильность работы механизма нагружения машины ИИ 5018 из-за неустойчивости пружины сжатия, он был заменен новой конст-

Рис. 8. Градуировка динамометрической скобы СД-2: 1 - динамометрическая скоба СД-2; 2 - приспособление для градуировки; 3 - индикаторная головка

Рис. 9. Устройство для нагружения образцов: 1 - цепь; 2 - динамометр ДПУ; 3 - стальной трос; 4 -червячный редуктор; 5 - каретка машины трения ИИ 5018, 6 - кронштейн каретки

Сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей передаточного отношения от межосевого расстояния на модернизированной машине трения ИИ 5018, зав. № 17 показали, что расхождения не превышают 5%. На машине трения 2070 СМТ-1 это значение достигает 8 % (рис. 10).

1 /И 1

Рис. 10 Изменение передаточного отношения от межосевого расстояния на модернизированной машине трения 2070 СМГ-1: 1 - эксперимент; 2 - теория,' 3 - по упрощенной зависимости

Л, мм

В четвертой главе приведены примеры использования результатов исследований при определении коэффициента трения в парах, используемых на железнодорожном транспорте: сталь 45-фторопласт 4 и сталь 45-БрАЖ 9-4 с подачей индустриального масла И-20А.

Испытания проводились по схеме «ролик-колодка» на модернизированной машине трения ИИ 5018, зав. № 17 при ступенчатом повышении (снижении) нагрузки. Регистрация показаний датчика момента вращения осуществлялась с помощью АЦП и выводились на экран компьютера.

Использование разработанной методики позволило повысить точность определения коэффициента трения в сопряжении сталь 45-фторопласт 4 на 7...35 %, а сталь 45-БрАЖ 9-4 в среднем на 100 % (рис. 11,12).

0,35 --------

0.35 0,3 0Д5 0,2 0.15 0,1 0,05

а —

0,3 0,25 0,2

г

0,15 0,1 0,05

0,5

2,5

р. МПа

Рис. 11 Зависимость коэффициента трения в сопряжении сталь 45-фторопласт 4 (без смазочного материала, ГО.С 40.. .45, И.а 0,32) от удельного давления: 1,2- по разработанной и общепринятой методикам

"о 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 р, МПа

Рис. 12 Зависимость коэффициента трения пары сталь 45-БрАЖ 9-4 (масло И-20" Ш1С 40.. .45, Ыа 0,32) от удел ного давления: 1,2 - по разработанной и общепринятой методикам

Обобщение теоретических и экспериментальных исследований позволило установить, что на современных машинах трения типа «Амслер», возможно измерить только коэффициенты трения, которые попадают в область 3 (рис. 13).

Рис. 13 Изменение границ области, в которой определение коэффициентов трения на машине трения ИИ 5018 осуществляется с достаточной точностью: 1 - при диаметре нижнего ролика 40 мм; 2-то же 50 мм

Разработанная методика позволяет расширить ее на величину области 2. Погрешность значений коэффициента трения, попадающих в область 1, может достигать 100 %.

Основные выводы по работе

1 Теоретически установлено, что использование общепринятой методики градуировки машин трения типа «Амслер» приводит к возникновению систематических погрешностей при измерении момента трения и силы сжатия образцов.

2 Аналитически показано, что погрешность измерения моменту трения прямо пропорциональна приведенному коэффициенту трения в подшипниках шпиндельного узла машины и обратно пропорциональна произведению диаметра ведущего ролика на величину измеряемого коэффициента трения. При величине коэффициента трения менее 0,1 значение погрешности достигает 20 % и более.

3 Предложены модели для расчета передаточного отношения механизмов нагружения образцов различных машин трения типа «Амслер». Показано, что основной причиной систематической погрешности силы сжатия является неустойчивое равновесие каретки, величина которой зависит от межосевого расстояния, размеров конструкции и массы каретки.

4 Установлены критерии, при выполнении которых обеспечивается устойчивое равновесие рычажных систем, используемых в машинах трения.

5 Разработана, изготовлена и апробирована динамометрическая скоба СД-2 для определения усилия сжатия роликовых образцов при межосевом расстоянии 40...60 мм с точностью ± 2 %.

6 Разработана методика статико-динамической градуировки датчика момента, обеспечивающая точность измерений ± 3 %.

7 Экспериментально установлено, что коэффициент трения в паре «ролик-колодка» (сталь 45-фторопласт 4), определяемый по общепринятой мето-

l/l\ 1 /1

(/ул/ y/vi Ц ®

'Y Л\/У \AMyy, \X X//

500 1000 1500 2000 Л, H

дике, в 1,1... 1,5 раза больше, чем по методике, разработанной авторами, а в паре сталь 45-БрАЖ 9-4 - в 1,3.. .2,9 раза.

8 По результатам работы внесены изменения в конструкцию машины трения ИИ 5018, что позволило расширить ее технологические возможности: увеличить диапазоны измерений вращающего момента и силы сжатия образцов с 100...5000 H до 25...5000 H и с 0,5. ..20 Н-м до 0,1 ...20 Нм соответственно.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Издания, рекомендованные ВАК:

1 Елманов, И.М. Исследование погрешности определения вращающего момента на стандартных машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской И Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2007. - №9. - С. 16 -20.

2 Елманов, И.М. Повышение точности определения коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Трение и износ. - 2009. - Том 30, №4. - С. 405 - 413.

3 Даровской, Г.В. Повышение точности определения коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» / Г.В. Даровской // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2009. -№6. - С. 21 - 24.

4 Елманов, И.М. Результаты измерений толщины пленки железнодорожных смазочных материалов / И.М. Елманов, Г.В. Даровской, Г.И. Мостовой // Тяжелое машиностроение. - 2009 - № 10. - С. 28-30.

5 Даровской, Г.В. Влияние неуравновешенности механизма сжатия образцов машины ИИ 5018 на величину коэффициента трения/ Г.В. Даровской, И.М. Елманов // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2011. - №10. -С. 29-33.

Другие издания:

6 Елманов, И.М. Теоретическое исследование погрешности определения вращающего момента на стандартных машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы трибологии». - М.: Машиностроение, 2007. - Т. 1. - С. 167 - 176.

7 Даровской, Г.В. Совершенствование механизма нагружения машин трения типа «Амслер» / Г.В. Даровской // Инженерный вестник Дона (электронный журнал) - 2008 - № 2. С.

8 Елманов, И.М. Методика измерений толщины смазочной пленки в условиях чистого качения / И.М. Елманов, Г.В. Даровской, Г.И. Мостовой // Сб. науч. VIII междунар. конф. «Трибология и надежность». - Санкт-Петербург, 2008 - С. 233-240.

9 Елманов, И.М. Пути повышения точности определения коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды Всерос. науч.-практ. конф. «Транспорт 2008»,- Ростов н/Д, 2008. - С. 113-114.

10 Елманов, И.М. Статико-динамическая тарировка на машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды Всерос. науч.-практ.

конф. «Транспорт 2008». — Ростов н/Д, 2008. - С. 120 - 121.

11 Даровской, Г.В. Разработка методики измерения толщины смазочной пленки в ЭГД-контакте / Г.В. Даровской, В.В. Андрусенко // «Инновации, перспективы развития лохомотиво- и вагоностроения России: сборник трудов молодых ученых, докторантов и аспирантов. - Ростов-на-Дону, 2008 - С. 49-54.

12 Елманов, И.М. Совершенствование методики определения коэффициента трения на машинах трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Физика, химия и механика трибосистем: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. В.Н. Латышева. - Иваново: Иван. гос. ун-т - 2009. - Вып. 8. - С. 57 - 68.

13 Елманов, И.М. Влияние жесткости трибологической системы на величину коэффициента трения / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды междунар. науч.-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство». - Ростов н/Д, 2009. - С. 52 - 53.

14 Даровской, Г.В. Краткий исторический обзор развития трибологиче-ских испытаний на машинах трения / Г.В. Даровской // Труды РГУПС - 2009 -№ 2. - С. 16-19.

15 Елманов, И.М. Разработка динамометрической скобы для определения усилия сжатия роликовых образцов / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды ТРУДЫ В^серос. науч.-практ. конф. «Транспорт 2009». - Ростов н/Д, 2009. - С.

16 Даровской, Г.В. Статико-динамическая градуировка машин трения типа «Амслер» / Г.В. Даровской // Труды Девятой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» , 2009 г. СПб : ИПМАШ РАН, 2009. - С. 292 - 294.

17 Патент на изобретение №2377537. РФ. Способ тарировки машины трения / Елманов И.М., Даровской Г.В., Булавин Ю.П., Довбня A.B.

18 Даровской, Г.В К определению погрешности статической градуировки датчика момента машины трения ИИ 5018 / Г.В. Даровской // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт 2010», 2010 г апрель-РГУПС-Ростов н/Д, 2010.-С. 272 - 273. Р '

19 Елманов, И.М. Особенности градуировки машин трения типа «Амслер». Монография /И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Ростов н/Д. • РГУПС 2010 -150 с. '

20 Даровской, Г.В. Особенности статико-динамической градуировки машин трения типа «Амслер» / Г.В. Даровской, Г.И. Мостовой // Труды РГУПС -2010.-№3.-С. 45-49.

21 Даровской, Г.В. Математическая модель передаточного отношения механизма нагружения машины трения ИИ 5018 / Г.В. Даровской // Труды Всероссийской научно-практической конферейции «Транспорт 2011» 2011 г апрель; РГУПС. - Ростов н/Д, 2011. - С. 380-382.

22 Елманов, И.М. О причинах неуравновешенности «уравновешенных» рычажных механизмов / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды Всерос. науч -практ. конф. «Транспорт 2011». - Ростов н/Д, 2011. - С. 383-384.

Даровской Геннадий Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ НА МАШИНАХ ТРЕНИЯ ТИПА «АМСЛЕР»

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 27.01.2012 г. Формат бумаги 60x84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100. Заказ № 5955.

Ростовский государственный университет путей сообщения. Ризография РГУПС. Адрес университета: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

61 12-5/1785

Государственное образовательное учреждение высшего профессннального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)

На правах рукописи

ДАРОВСКОЙ ГЕННАДИЙ ВИКТОРОВИЧ

«СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПАР НА МАШИНАХ ТРЕНИЯ ТИПА «АМСЛЕР»

Специальность: 05.02.04 - Трение и износ в машинах

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -д.т.н., доц. Елманов И.М.

Ростов-на-Дону - 2012

СОДЕРЖАНИЕ стр

Условные обозначения........................................................................................................................6

Введение..........................................................................................................................................................8

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...............13

V

1.1 Основные погрешности, возникающие при определении коэффициента трения............................................................. 13

1.2 Краткий исторический обзор развития методов трибологических испытаний..................................................... 16

1.3 Особенности конструкций машин трения для модельных трибологических испытаний..................................................... 19

1.4 Методы измерений вращающего момента образцов на машинах трения.................................................................... 26

1.5 Анализ конструкций механизма нагружения образцов силой сжатия........................................................................ 30

1.6 Градуировка машин трения........................................... 34

1.7 Результаты анализа состояния вопроса, цель и задачи исследования........................................................................ 37

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ НА МАШИНАХ ТРЕНИЯ ТИПА «АМСЛЕР».................................................... 44

2.1 Определение погрешности измерений вращающего момента............................................................................... ^

2.1.1 Расчетная схема...................................................... 47

2.1.2 Вывод аналитического выражения для расчета погрешности определения коэффициента трения.......................... 48

2.1.3 Результаты расчетов.................................................. 50

2.2 Исследование погрешностей типовых схем сжатия образцов на машинах трения типа «Амслер»................................. 55

2.2.1 Исследование передаточного отношения механизма

нагружения........................................................................... 56

2.2.1.1 Наиболее распространенная схема механизма нагружения серийной машины трения......................................... 56

2.2.1.2 Машина трения с рычажно-грузовой конструкцией механизма нагружения............................................................ 60

2.2.1.3 Механизм нагружения с расположением грузов на одной оси с верхним роликом................................................... 64

2.2.1.4 Механизм нагружения • модернизированной машины трения 2070 СМТ-1................................................................. 66

2.2.1.5 Механизм нагружения машины трения

ИИ 5018.............................................................................. 70

2.2.1.6 Механизм нагружения модернизированной машины трения ИИ 5018..................................................................... 73

2.3 Исследование причин неуравновешенности уравновешенных рычажных механизмов..................................... 76

2.3.1 Модель уравновешивания с помощью груза, установленного непосредственно на рычаге нагружения................. 77

2.3.2 Модель уравновешивания с помощью груза, подвешенного на тросе, перекинутом через блок.......................... 80

2.3.3 Модель уравновешивания пружинно-блочной конструкции......................................................................... 81

2.3 Выводы по второй главе.............................................. 85

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ НА МАШИНАХ ТРЕНИЯ ТИПА «АМСЛЕР»...................................................... 87

3.1 Статическая градуировка датчика момента вращения....................87

3.1.1 Согласно заводской методике..............................................................................87

3.1.1.1 С фиксированным положением входного вала датчика........................................................................................................................................87

3.1.1.2 По усовершенствованной заводской методике............................96

3.1.2 Разработка методики статической градуировки датчика момента............................................................................................................................................................102

3.2 Статико-динамическая градуировка машин трения типа «Амслер»..........................................................................................................................................................105

3.2.1 Структура методики.........'................................................................................105

3.2.2 Применение статико-динамической градуировки

ДМ..........................................................................................................................................................................111

3.3 Экспериментальное определение силы сжатия на машинах трения.......................................................................................................................................................112

3.3.1 Конструкция динамометрической скобы СД-2............................113

3.3.2 Методика градуировки динамометрической скобы СД-2 115

3.4 Исследование точности механизма сжатия серийных машин типа «Амслер»............................................................................................................................................119

3.4.1 Машина трения ИИ 5018 зав. №17............................................................119

3.5 Аттестация механизмов сжатия машин трения типа «Амслер»............................................................................................................................................................................................................120

3.5.1 Методика проведения аттестации...............................120

3.5.2 Результаты аттестации..........................................................................................121

3.5.2.1 Модернизированная машина трения ИИ 5018 зав. № 17.. 121

3.5.2.2 Машина трения 2070 СМТ-1 с модернизированной конструкцией механизма сжатия................................................................................................126

3.5.2.3 Машины трения 2070 СМТ-1 заводской конструкции....................................................................................................................................................129

3.5.2.4 Аттестация машин трения СМЦ-2..........................................................129

3.6 Экспериментальное исследование влияния межосевого

расстояния на передаточное число механизма сжатия образцов..................131

3.6.1 На модернизированной машине трения ИИ 5018, зав. № 17 131

3.6.2 На модернизированной машине трения 2070 СМТ-1..................133

3.7 Выводы по третьей главе..........................................................................................135

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ В ПАРЕ

СТАЛЬ-ФТОРОПЛАСТ 4 ПО РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКЕ....... 136

4.1 Применяемое оборудование..................................................................................136

4.2 Подготовка роликовых образцов........................................................................137

4.3 Подготовка машины трения ИИ 5018............................................................138

4.4 Поцедура испытаний....................................................................................................139

4.5 Результаты определения коэффициента трения в паре «сталь 45 - фторопласт 4»..................................................................................................................139

4.5.1 Условия испытаний....................................................................................................139

4.5.2 Определение потерь на трение в шпиндельном

узле........................................................................................................................................................................141

4.5.3 Регистрация показаний датчика момента............................................141

4.6 Результаты определения коэффициента трения в паре «сталь 45 - БрАЖ 9-4» с подачей индустриального масла И-20А..............144

4.7 Расширение технологических возможностей машины трения ИИ 5018...........................................................................................................151

4.8 Выводы по четвертой главе....................................................................................153

Заключение......................................................................................................................................154

Библиографический список................................................................................................156

Приложение

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СМ - смазочные материалы;

Егр - сила трения;

М— момент трения;

/- коэффициент трения;

¿/о ~ диаметр ведущего ролика;

Г] - сила нормального давления;

Н0 - длина пружины сжатия;

8- биение валов машины трения;

т.1 - масса рычага;

т2 - масса каретки;

тгр - масса грузов;

ускорение свободного падения, % = 9,81 м/с2; а, Д, а]г р, у, уь у2, с, а, Ъ, к, п, т, х,у- геометрические размеры; и - передаточное отношение;

- сила тяжести рычага идеального механизма нагружения машины трения;

Су - сила тяжести противовеса;

— вес каретки; Сз — вес рычага;

А - межосевое расстояние образцов;

У - жесткость трибологической системы;

Мд - вращающий момент, регистрируемый датчиком;

М3 - момент трения на нижнем образце;

ДМ- потери на трение в шпиндельном узле;

М1>2 - моменты трения в подшипниковых опорах шпинделя;

8Г ~ погрешность определения коэффициента трения;

ПК - подшипник качения; ДМ - датчик момента;

радиальная сила, действующая на ПК; /г - приведенный коэффициент трения в ПК;

- внутренний диаметр ПК; МТ - машина трения;

п - частота вращения нижнего вала, об/мин;

МиМ - момент трения в ПК;

А,- - величина потерь в шпиндельном узле;

М2г- - суммарный момент потерь на трение;

Мдхг- - показания градуированного датчика момента;

Аг - цена деления индикаторной головки, Н/мм;

т - среднее значение показаний индикаторной головки при измерении усилия сжатия на валах машины трения, мкм;

п - среднее значение показаний индикаторной головки при градуировке, мкм;

ад - угол закручивания датчика момента;

8М - погрешность измерений момента трения при закручивании датчика на Fp - сила, прикладываемая к верхнему ролику от массы рычага на модернизированной машине трения 2070 СМТ-1, Fp = 180 Н; т£ • g - сила тяжести грузов, Н;

иг - геометрическое передаточное отношение рычага на модернизированной машине трения 2070 СМТ-1, иг- 5;

ир - расчетное передаточное отношение механизма нагружения на модернизированной машине трения;

иэ — экспериментальное передаточное отношение механизма нагружения; иТ - теоретическое передаточное отношение механизма нагружения; МДМВ - упругая система «муфта - датчик момента - муфта - вал».

ВВЕДЕНИЕ

Трение - одно из не до конца познанных явлений природы, присущее всем подвижным и многим неподвижным соединениям, инициирующее целый «букет» сопутствующих процессов: механических, физических, химических, тепловых и т.д.. На преодоление сил трения и изнашивания затрачивается более одной трети энергии, вырабатываемой человечеством [1].

Основным количественным показателем интенсивности этих процессов служит сила трения (при вращении - момент трения).

Многолетняя практика научных исследований и технических приложений показала, что существенное сокращение объемов работ при получении информации по данному вопросу можно обеспечить, используя безразмерную характеристику этой силы - коэффициент трения, определяемый на серийно выпускаемых машинах трения с использованием стандартов на проведение триболо-гических исследований.

При проведении подобных исследований методом роликовой аналогии наиболее широкое распространение получили серийно выпускаемые машины трения, обладающие общностью конструктивного решения - машины Амслера: ИИ 5018, 2070 СМТ-1, СМЦ-2, Shimadzu и др.

В то же время, многочисленными исследованиями установлено, что величины коэффициентов трения, полученные даже на машинах одного типа, в идентичных условиях существенно отличаются, несмотря на высокую точность современной измерительной аппаратуры. Это требует проведения дополнительных сравнительных экспериментов и значительно увеличивает трудоемкость процесса испытаний.

Учитывая, что результаты практически всех теоретических исследований коэффициента трения смазочных материалов апробируются на машинах трения, вопрос повышения достоверности результатов фрикционных испытаний является весьма актуальным.

Работа выполнялась в соответствии с планом хоздоговорных научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО РГУПС по темам: «Исследование влияния физико-химических и теплофизических процессов на износ трибосистемы «колесо-рельс»» (договор № 77/41 от.19.07.07, шифр 19.2.016 Н.) и «Исследование трибологических свойств высокотяговых масел для фрикционных вариаторов» (договор № 443-11126 от 8.08.11)

Цель работы: повышение точности определения коэффициента трения антифрикционных пар в условиях малых вращающих моментов и сил сжатия образцов путем устранения систематических погрешностей, вносимых особенностями конструкции машин трения типа «Амслер».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ технической литературы по исследованию влияния различных факторов на точность определения коэффициента трения и установить основные причины возникновения этих погрешностей;

- теоретически оценить влияние потерь вращающего момента в шпиндельном узле машин трения типа «Амслер» на величину определяемого коэффициента трения;

- предложить модели для расчета передаточных отношений наиболее распространенных механизмов нагружения образцов машин трения типа «Амслер»;

- разработать конструкцию устройства для измерения фактического значения силы сжатия образцов;

- предложить методику градуировки машин трения типа «Амслер», учитывающую потери на трение в шпиндельном узле.

Научная новизна:

1 Теоретически установлено, что использование общепринятой методики градуировки машин трения типа «Амслер» приводит к возникновению систематических погрешностей при измерении момента трения и силы сжатия образцов.

2 Аналитически показано, что погрешность измерения момента трения прямо пропорциональна приведенному коэффициенту трения в подшипниках шпиндельного узла машины и обратно пропорциональна произведению диаметра ведущего ролика на величину измеряемого коэффициента трения. При величине коэффициента трения менее .0,1 значение погрешности достигает 20% и более.

3 Предложены модели для расчета передаточного отношения механизмов нагружения образцов различных машин трения типа «Амслер». Показано, что основной причиной систематической погрешности силы сжатия является неустойчивое равновесие каретки, величина которой зависит от особенности конструкции и массы каретки.

4 Установлены критерии, при выполнении которых обеспечивается устойчивое равновесие рычажных систем, используемых в машинах трения.

Практическая ценность работы: ,

1 Разработана, изготовлена и апробирована динамометрическая скоба СД-2 для определения усилия сжатия роликовых образцов при межосевом расстоянии 40.. .60 мм с точностью ±2%.

2 Предложен механизм нагружения образцов, устраняющий недостатки серийных конструкций и обеспечивающий точность силы сжатия образцов в пределах ± 2 %.

3 Разработана методика статико-динамической градуировки датчика момента, обеспечивающая точность измерений ± 3 %.

4 Осуществлено расширение технологических возможностей машины трения ИИ 5018 путем увеличения диапазонов измерений вращающего момента и силы сжатия образцов с 100...5000Н до 25...5000 H и с 0,5...20 H м до 0,1.. .20 H м соответственно.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на: Основные положения работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно - практической конференции «Транспорт 2008» (г. Ростов-на-Дону, апрель 2008 г.); VIII Международной конференции «Трибология и надежность» (г.

Санкт-Петербург, октябрь 2008); «Инновации, перспективы развития локомо-тиво- и вагоностроения России (г. Ростов-на-Дону, ноябрь 2008); конференции «Трибология - машиностроению», посвященная 70-летию Института машиноведения им. A.A. Благонравова РАН (г. Москва, октябрь-ноябрь 2008); Всероссийской научно - практической конференции «Транспорт 2009» (г. Ростов-на-Дону, апрель 2009 г.); Международной конференции «Трибология и нанотех-нологии» (г. Иваново, 22-23 октября 2009 г); Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов (г. Санкт-Петербург, 26-30 октября 2009 г); Всероссийской научно - практической конференции «Транспорт 2010» (г.Ростов-на-Дону, апрель 2010 г.),.на семинаре им. М.М. Хрущева (ИМАШ РАН, г. Москва, октябрь, 2010), семинаре им. H.A. Кислика (г. Ростов-на-Дону, РГУПС, 16 ноября 2010), Всероссийской научно -практической конференции «Транспорт 2011» (г. Ростов-на-Дону, ФГБОУ ВПО РГУПС, апрель 2011 г.), на кафедре «Трибология и технологии ремонта нефтегазового оборудования» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (г. Москва, октябрь 2011 г).

Проведена аттестация механизмов нагружения машин трения на предприятиях: ОАО «ВНИИЖТ» (СМЦ-2, зав. № 103 и СМЦ-2 зав. № 66), Хозрасчетный творческий центр Уфимского Авиационного Института (2168 УМТ), Ивановская государственная текстильная академия (2070 СМТ-1 № 2 инв. № 01381699).

В Хозрасчетном творческом центре Уфимского Авиационного Института (г. Уфа) приняты к внедрению на серийных машинах трения типа «Амслер» основные результаты диссертационной работы:

- конструкция механизма нагружения, обеспечивающая высокую точность силы сжатия образцов, особенно, в области малых значений (в пределах ±2%);

- статико-динамическая градуировка машин трения типа «Амслер», обеспечивающая точностью определения момента трения в пределах ± 2%.

- динамометрическая скоба СД-2, обеспечивающая точность усилия сжатия с точностью до ± 2 %.

По теме диссертации опубликовано 22 печатных работы, в том числе пять работ в изданиях ВАК и монография, получен 1 патент РФ.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 91 наименований и прил�