Обеспечение износостойкости изделий. Метод определения триботехнических свойств конструкционных материалов при взаимодействии с волокнистой массой

ГОСТ 23.223-97

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Обеспечение износостойкости изделий
Метод определения триботехнических свойств
конструкционных материалов при взаимодействии
с волокнистой массой
Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ

ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Обеспечение износостойкост
Метод определения триботехнических свойств конструкционных материалов
при взаимодействии с волокнистой массой
Products wear resistance assurance.
Method for determination of tribotechnical properties of construction materials in contact with fibrous material
Дата введения 1998—07—01
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на металлические и неметаллические материалы и покры­тия и устанавливает метод определения триботехнических свойств — сил трения, предельно допусти­мых нагрузок, скоростей скольжения при взаимодействии с волокнистым материалом (волокнистой массой), например хлопком-сырцом.
По триботехническим характеристикам определяют:
• способность выбранного материала и покрытий работать с конкретной волокнистой массой;
• наиболее предпочтительный материал или покрытие;
• оптимальные режимы работы;
• работоспособность и безопасность машин и оборудования при взаимодействии с определенны­ми видами волокнистой массы.
Метод следует использовать при невозможности или нецелесообразности натурных испытаний машин и оборудования, взаимодействующих с волокнистой массой, по технико-экономическим кри­териям.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 27674—88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения
В настоящем стандарте применяются следующие термины с соответствующими определениями. Волокно — протяженные гибкие и прочные тела с очень малыми поперечными сечениями.
Примечание — Различают волокна:
натуральные (природные);
растительного происхождения — хлопок, лен, джут и др.;
животного — шерсть, шелк;
минерального — асбест;
химические:
искусственные — получаемые из органических природных высокомолекулярных соединений;
синтетические — получаемые из синтетических полимеров.
Волокнистая масса — совокупность неупорядоченных по взаимному расположению волокон.
Остальные термины — по ГОСТ 27674.
Издание официальное
4 Сущность метода
Сущность метода состоит в том, что трение волокнистого материала осуществляют о торцевую поверхность дискового образца из исследуемого материала при ряде заданных значений давления р прижима и скорости v скольжения, измеряют значения силы трения, температуры образца и электро­статического заряда на волокнистой массе, по которым судят о диапазоне допустимых значений р и v и работоспособности испытуемого материала.
5 Аппаратура и материалы
5.1 Установка для испытания (рисунки 1 и 2) должна отвечать следующим основным требова­ниям:
• давление на волокнистую массу создает поршень массой (0,45±0,01) кг, расположенный в цилиндрическом коробе. Расстояние от оси короба 3 (рисунок 2) до оси вращения должно быть не менее 240 мм;

1 — опорный подвижный диск; 2 — образец; 3 — редуктор; 4 — приводной электродвигатель; 5 — цилиндрический
короб; 6 — блок тарировочного устройства; 7 — тензобалка; 8 — тахометр; 9 — испытуемая волокнистая масса;
10 — груз; 11 — тарировочный груз
Рисунок 1 — Схема испытаний и тарировки
• силу трения регистрируют тензодатчики, расположенные на тензобалке тензоусилителя, и ос­циллограф;
• плотность трибоэлектрических зарядов определяют измерением потенциала электрометром;
• температуру в зоне трения измеряют потенциометром по показателям термоэлектрического преобразователя (термопары), установленного в скользящих углеграфитовых элементах;
• скорость скольжения при трении регулируют изменением частоты вращения электродвигателя.
5.2 Стенд для испытаний должен обеспечивать:
• прижатие волокнистого материала массой (50±2) г к образцу по круговой площадке диаметром 80 мм давлением в диапазоне 0,001—0,05 МПа;
• частоту вращения дискового образца, обеспечивающую скорость скольжения центра площадки контакта волокнистой массы с образцом в диапазоне 0,5—10 м • с-1 с шагом 0,5 м • с-1 с погрешно­стью ±5 %;
• непрерывную регистрацию момента сил трения от 0 до 1962 Н • см (от 0 до 200 кгс • см);
•

1 — стрела; 2 — вертикальная ось; 3 — цилиндрический короб диаметром d' ; 4 — скользящий элемент (медный электрод); 5 — поршень; 6 — волокнистая масса

Рисунок 2 — Нагрузочная система испытаний установки
• среднеквадратическое отклонение при оценке случайной погрешности моментоизмерителя (при статической градуировке) не более 4 % измеряемого значения;
• измерение частоты вращения подвижного образца от 10 до 420 мин-1 с погрешностью не более 5 % установленного значения;
• измерение температуры подвижного образца в зоне трения до 150 °С с применением автомати­ческого электронного потенциометра класса точности не ниже 0,5 и скользящего элемента с встроен­ным в него термоэлектрическим преобразователем;
• напряжение статического электричества на волокнистом материале в процессе трения непре­рывно измеряют в диапазоне 10—30000 В с погрешностью не более 5 % измеряемого значения;
• измерение суммарной электрической емкости системы трения и измерительной системы не более (60± 10) пФ с погрешностью не более 5 % измеряемого значения.
5.3 Весы лабораторные 3-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г.
5.4
5.5 Медный электрод (см. рисунок 2) для измерения напря­жения статического электричества на волокнистой массе должен одновременно служить для фиксации волокнистой массы, не до­пуская ее перекатывания в процессе испытаний.
5.6 Образец должен быть электрически изолирован от станины испытательного прибора, сопротивление изоляции дол­жно быть не менее 10 мОм, электрическая прочность не менее 30000 В • см-1.
5.7 Зазор между образцом и коробом должен быть не более 1 мм. Образец исследуемого материала изготовляют в соответ­ствии с рисунком 3.
5.8 Шероховатость рабочей поверхности образца должна соответствовать условию
Rz < 0,4 Jcp, где d — средний диаметр волокна, мм.
Направление и форма шероховатости должны соответство­вать технологии изготовления изделий, моделируемых при ис­пытаниях.
5.9 Давление прижатия углеграфитового элемента (0,002±0,001) МПа.
5.10
5.11 Для испытаний применяют трибометр, схема которого приведена в приложении А.
6 Подготовка к испытаниям
6.1 Подготавливают порции волокнистого материала массой (50±2) г, однородного по влажнос­ти, засоренности и другим основным показателям, предусмотренным в НД на данный материал.
6.2 Образец устанавливают в соответствии с рисунком 1.
6.3 Короб устанавливают в соответствии с 5.2 и приложением А и помещают в него подготовлен­ную порцию волокнистого материала.
6.4 Производят приработку испытуемого образца последовательно под нагрузками, обеспечиваю­щими минимальное и максимальное давления в сочетании с минимальными и максимальными скоро­стями скольжения в соответствии с 5.2. На каждом режиме прирабатывают не менее 60 с или до стабилизации коэффициента трения. В процессе приработки окончательно отлаживают измерительную аппаратуру.
Примечание — Нагрузка задается суммарной массой грузов на поршне с самого поршня. Мини­мальное давление 0,001 МПа обеспечивается массой поршня без грузов.
7 Проведение испытаний
Порядок проведения испытаний определяется в зависимости от цели испытания.
7.1 Выбор режимов работы пар трения «поверхность — волокнистая масса»
7.1.1 Для оценки способности выбранного материала и (или) покрытия работать с конкретными
видами волокнистой массы определяют предельные значения давления р и скорости скольжения у, при которых еще не имеет место увеличение коэффициента трения /, температуры и электростатичес­кого заряда. В зависимости от вида исследуемого материала и вида волокнистой массы за критерий выбора принимают одну или две из вышеназванных характеристик.
7.1.2 Устанавливают частоту л, мин-1, вращения образца, исходя из необходимой скорости скольжения у, м • с-1, и расстояния мм, от оси вращения до оси короба (рисунок 2), определяя ее по формуле
п = 9554, v
7.1.3 Помещают в короб порцию волокнистой массы, опускают поршень и создают необходимое давление в соответствии с 5.2.
7.1.4
7.1.5 Испытания проводят по 7.1.2 и 7.1.3, непрерывно регистрируя при этом силу трения, температуру и электростатический заряд не менее 60 с после стабилизации измеряемых величин.
7.1.6 Испытания для тех же значений р и у в соответствии с 5.2 повторяют не менее трех раз для другого образца. Перед проведением каждого повторного испытания с поверхности образца снимают остаточные трибоэлектрические заряды заземлением электродов. Повторное использование порции во­локнистой массы не допускается.
7.1.7 Испытания (7.1.2—7.1.4) повторяют для других значений р и у.
7.1.8 Результаты измерения силы трения, напряжения и емкости, средние за время не менее 30 с трения, регистрируют в протоколе испытаний. Форма протокола приведена в приложении Б.
7.1.9 Для каждого сочетания р и у по результатам повторных испытаний вычисляют средние значения силы F стабилизированного трения, напряжения Uи суммарной емкости Сг.
Средний коэффициент f трения рассчитывают по формуле
/ = 200
Среднюю плотность электростатических зарядов вычисляют по формуле
q = 500CzU.
7.1.10 По результатам расчетов строят график зависимости/от произведения pv, оценивают значе­ние pv, при котором начинается увеличение / и принимают его за искомый режим работы. Если необходимо учитывать температуру и электростатический заряд, то строят графики зависимости pv—t, pv—q. В этом случае за искомое pv принимают минимальное значение pv, определяемое по трем графи­кам.
7.2 Выбор материала образца и (или) покрытия по триботехническим характеристикам
7.2.1 Вид материала или покрытия выбирают для каждого сравниваемого материала в последова­тельности, указанной в 7.1.1—7.1.8.
7.2.2 За наилучший вид материала (покрытия) принимают такой, который в соответствии с 7.1.9
имеет максимальное значение.
7.3 Контроль работоспособного состояния пары трения «поверхность — волокнистая масса»
7.3.1