Методика подбора фрикционных материалов

Рассмотрим основные этапы методики, применяемой при подборе материалов фрикционной пары [9].

Анализ условий эксплуатации фрикционного узла и требований к нему:

• — скорости начала и конца замыкания при включении;
• — нагрузки на фрикционный узел;
• — предполагаемой удельной нагрузки;
• — среднего значения коэффициента трения;
• — стабильности коэффициента трения;
• — продолжительность скольжения;
• — объемной температуры элементов фрикционной пары;
• — средней температуры элементов фрикционной пары;
• — средней температуры поверхности трения;
• — числа включений в час;
• — момента инерции маховых масс ведомой и ведущей части привода;
• — коэффициента температуропроводности;
• — средней мощности трения и закона ее изменения;
• — среднего значения работы трения и закона ее изменения;
• — требования к интенсивности изнашивания;
• — требования к надежности узла;
• — прочих требований (огнебезопасности, влагои маслостойкости, сопротивления схватыванию, отсутствия склонности к намазыванию и др.).

На основе анализа условий эксплуатации и требований к фрикционному узлу составляется задание на проектирование фрикционного узла.

Предварительный выбор материала. По справочным данным вначале подбирают наиболее подходящий для конкретных условий материал контртсла, обращая внимание прежде всего на его износостойкость. Затем подбирают материал сопряженной фрикционной детали, пользуясь приводимыми в справочниках кривыми фрикционной усталости, значениями коэффициента трения и интенсивности изнашивания и их зависимостями от температуры.

Расчетно-конструктивная оценка работоспособности фрикционного узла. Вначале назначают конструкцию фрикционного устройства, коэффициент взаимного перекрытия и размеры элементов фрикционной пары, способ охлаждения. Далее составляют и решают уравнения тепловой динамики трения. Решение позволяет для конкретного фрикционного узла получить зависимости изменения силы трения, скорости и температуры от времени. В тех случаях, когда в готовой конструкции фрикционная пара не удовлетворяет техническим условиям или разрабатывается новая конструкция, при отборе ряда опытных материалов применяется моделирование. Затем фрикционный узел рассчитывают на долговечность.

По результатам расчетов дорабатывается и корректируется предварительно выбранная конструкция фрикционного узла.

Окончательный выбор материалов. Отобранные в результате предварительных оценок и расчетов материалы деталей фрикционной пары подвергают экспериментальным исследованиям. Вначале проводят лабораторные исследования фрикционных характеристик выбранных материалов на серийных испытательных машинах по стандартизованным методикам. Затем испытывают изолированный узел трения на стенде в лабораторных условиях с обязательной регистрацией фрикционно-износных и температурных характеристик. Натурные фрикционные узлы испытывают на машинах при опытной эксплуатации в условиях, максимально приближающихся к условиям рядовой (обычной) эксплуатации. Последним этапом является испытания опытно-промышленной партии, но результатам которого делают окончательные заключения о пригодности материалов фрикционной пары.

Подводя итог, следует отметить сложность вопроса выбора материалов для деталей узлов трения. Здесь необходим тщательный анализ условий работы изделия, большой объем триботехнических расчетов, а также испытания образцов и натурных узлов трения.

Вопросы для самоконтроля

• 1. Назовите виды материалов деталей узлов трения машин.
• 2. Перечислите широкоприменяемые антифрикционные

материалы и назовите их состав и свойства.

3. Изложите методику подбора антифрикционных материалов.

• 4. Поясните особенности работы фрикционных материалов.
• 5. Перечислите широкоприменяемые фрикционные материалы.
• 6. Изложите методику подбора фрикционных материалов для узлов трения машин.