Имеющийся комплекс испытательного оборудования позволял адекватно воспроизводить условия контактного взаимодействия при граничном трении на всех ступенях исследования - от моделирования процессов до реализации натурных условий работы реальных узлов трения в эксплуатационных режимах.
2.3 Методы исследования изменений смазочной среды и кинетики фрикционного изнашивания
Смазочная среда при граничном трении является важнейшим компонентом подвижного контактного сопряжения, в котором реализуется относительное скольжение и накапливаются продукты взаимодействия поверхностей трения. Поэтому для изучения процессов граничного трения, контроля и диагностики работы подвижных сопряжений большое значение имеют исследования кинетики превращений в смазочной среде и накопления продуктов изнашивания. Большое прикладное значение для практики повышения износостойкости узлов трения имеет также оценка влияния концентрации композиционных добавок - наполнителей и присадок на характер упрочнения и изнашивания поверхностных слоев.
Вышеизложенные задачи обусловили использование в работе комплекса методов исследования:
- методов исследования взаимосвязи изменений смазочной среды и структуры поверхностных слоев при различных условиях трения (с прохождением электрического тока различной плотности и в отсутствие его);
- методов оценки и исследования кинетики интенсивности изнашивания и качественного анализа продуктов износа при трении;
- методов оценки электрофизических и физико-химических свойств смазки, связанных с условиями работы скользящих электрических контактов и узлов трения скольжения и качения.
В первую группу входили методы физического и физико-химического анализа, позволившие установить взаимосвязь между процессами полимеризации и комплексообразования в смазке ЦИАТИМ-201 и дислокационной структурой поверхностных слоев. В нее входили: радиоспектроскопические методы ЯМР высокого разрешения (спектрометр BS - 487С фирмы "Тесла"), ЭПР (спектрометр "Radiopan " ПНР), ФМР и электронная микроскопия (микроскоп ЭВМ-100АК).
В исследованиях ЯМР [77] дня увеличения разрешающей способности, пробы смазки перед регистрацией спектров растворялись в ССl4 до концентрации 5 % и тщательно фильтровались. Регистрация спектров ЯМР осуществлялась по стандартной методике при температуре 303 К, которая термостатироваласъ. Для исключения аппаратурной погрешности вычислялась относительная ширина линия (отношение ширины линии смазки после трения ∆Н к ширине линии исходной смазки ∆Н).
Первое направление исследований по этому пункту заключалось в определении количественных изменений спектров ЯМР в пробах смазки, отобранных в различные моменты времени работы узла трения. Второе направление исследований включало изучение релаксационных изменений смазочной среды после трения. В этом случае в различные моменты времени после трения из общего количества отработанной смазки приготавливались экспериментальные пробы для исследования ЯМР. Графические зависимости строились по точкам, каждая из которых получена при статической обработке экспериментальных данных из пяти измерений. Относительная погрешность измерений ширины линии ЯМР не превышала 2 %.
Вторая группа включала методы измерения изнашивания - ЯМР и ЭПР высокого разрешения и прямой оптический метод (микроскоп "VERTIVAL" , ГДР).
Устойчивые изменения в смазочной среде, обусловленные изменяющейся во времени при трении концентрацией продуктов износа, контролировались по кинетике изменения интенсивности изнашивания по массе I с [47, 48]. Для этого использовался разработанный нами способ определения износа материалов при трении со смазкой, в основе которого лежит метод ЯМР высокого разрешения [47]. Этот способ имеет достаточно высокую чувствительность (10-3, 10-5, 10-7 % объемных для диа-, пара- и ферромагнетиков, соответственно), точность (5•10-3 А/м или 0,2 Гц по ширине линии) и широкий диапазон исследуемых материалов. Методика исследования кинетики интенсивности изнашивания по массе IG =∆G/Lтр (∆G - масса изношенного материала на пути трения Lтр), которая связана с объемной интенсивностью изнашивания выражением IG=Iv•j (j - плотность изнашиваемого материала), заключалась в следующем: одинаковые навески смазки (1•10-2кг) подвергались испытанию в исследуемом узле трения, затем отбирались пробы смазки массой 5•10-5 кг через каждые 0,9 или 1,8 кс наработки и растворялись до 5% концентрации в четыреххлористом углероде; приготовленные растворы после выдержки в течение 9 кс заливались в стандартную ампулу с эффективным объемом 0,1 см3, которая помещалась в датчик спектрометра ЯМР; регистрировался спектр ЯМР в условиях протонной стабилизации внешнего магнитного поля и термостатирования исследуемой пробы при 303 К; находилась относительная ширина исследуемой линии спектра, а по градуировочному графику определялась концентрация продуктов износа и вычислялось соответствующее значение интенсивности изнашивания по массе IG. Относительная погрешность опыта не превышала 2 %.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.