ГОСТ 23.223-97
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
С ВОЛОКНИСТОЙ МАССОЙ
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
МИНСК
Предисловие
1
РАЗРАБОТАН Российской Федерацией
ВНЕСЕН
Госстандартом России
2 ПРИНЯТ
Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации
(протокол № 11 от 25 апреля 1997 г.)
За
принятие проголосовали:
Наименование государства
|
Наименование
национального органа по стандартизации
|
Азербайджанская
Республика
|
Азгосстандарт
|
Республика
Армения
|
Армгосстандарт
|
Республика
Белоруссия
|
Белстандарт
|
Республика
Казахстан
|
Казгосстандарт
|
Российская
Федерация
|
Госстандарт
России
|
Республика
Таджикистан
|
Таджикский
государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации
|
Туркменистан
|
Туркменглавгосинспекция
|
Республика
Узбекистан
|
Узгосстандарт
|
Украина
|
Госстандарт
Украины
|
3 Постановлением Государственного комитета
Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26 декабря
1997 г. № 438 межгосударственный стандарт ГОСТ 23.223-97 введен в действие непосредственно
в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1998 г.
4 ВЗАМЕН ГОСТ 23.223-85
5
ПЕРЕИЗДАНИЕ
ГОСТ 23.223-97
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Обеспечение
износостойкости изделий
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
3
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.
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 dцв; 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.
1 - стальной диск; 2 - испытуемое покрытие
Рисунок 3 - Образец
исследуемого материала
5.4 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.
5.5 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.
5.6 Зазор между образцом и
коробом должен быть не более 1 мм. Образец исследуемого материала изготовляют в
соответствии с рисунком 3.
5.7 Шероховатость рабочей
поверхности образца должна соответствовать условию
Rz £ 0,4dcp,
где dcp - средний диаметр волокна, мм.
Направление и форма шероховатости должны соответствовать
технологии изготовления изделий, моделируемых при испытаниях.
5.8 Давление прижатия
углеграфитового элемента (0,002 ± 0,001) МПа.
5.9 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 v, при
которых еще не имеет место увеличение коэффициента трения f, 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 п, мин-1, вращения образца, исходя из
необходимой скорости скольжения v, м × с-1,
и расстояния Rтр, мм, от
оси вращения до оси короба (рисунок 2),
определяя ее по формуле
(1)
7.1.3
Помещают в короб порцию волокнистой массы, опускают поршень и создают
необходимое давление в соответствии с 5.2.
7.1.4
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.
7.1.5
Испытания для тех же значений р и v 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.
7.1.6
Испытания (7.1.2 - 7.1.4) повторяют для других значений р и v.
7.1.7
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.
7.1.8 Для
каждого сочетания р и v по
результатам повторных испытаний вычисляют средние значения силы F стабилизированного трения,
напряжения U и
суммарной емкости Сå.
Средний коэффициент f трения
рассчитывают по формуле
(2)
Среднюю плотность электростатических зарядов
вычисляют по формуле
q = 500CåU. (3)
7.1.9 По
результатам расчетов строят график зависимости f от произведения pv, оценивают значение pv, при котором начинается
увеличение f, 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
Контроль работоспособного состояния пары трения «поверхность - волокнистая
масса» сводится к оценке стабильного коэффициента трения и температуры при
заданных значениях р, v и
конкретной волокнистой массе.
По заданному v по формуле (1) определяют частоту вращения
образца, устанавливают требуемое давление р и проводят подготовку к
испытаниям в соответствии с разделом 6.
Испытания проводят в течение 60 с и
определяют значения f и t. Если эти значения стабильные, исследуемую пару трения считают
работоспособной.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
Принципиальная
схема трибометра
Схема испытательного прибора - трибометра приведена на рисунке А.1.
Испытуемый
дисковый образец 6 устанавливают на опорном диске 5, приводимом во
вращение от электродвигателя постоянного тока 1 через редуктор 3.
Необходимое давление на волокнистую массу поршнем 11 в цилиндрическом
коробе 10, установленном на стреле 9, которая имеет возможность
поворачиваться на оси 8 под действием силы трения. Силу трения
регистрируют при помощи тензодатчиков 20 на тензобалке тензоусилителя 21
и осциллографа 22. Плотность трибоэлектрических зарядов определяют,
измеряя потенциал электрометром 15 при помощи металлических электродов 12.
Температуру в зоне трения измеряют потенциометром 17 по показаниям
термоэлектрического преобразователя (термопары), установленного в скользящих
углеграфитовых элементах 13. Скорость скольжения при трении регулируют
изменением частоты вращения электродвигателя при помощи регуляторов 2.
1 - электродвигатель постоянного тока; 2 -
тонкий и грубый регуляторы частоты вращения электродвигателя; 3 -
редуктор; 4 - приводной вал (шпиндель); 5 - опорный диск; 6
- испытуемый дисковый образец с покрытием; 7 - изоляционная прокладка; 8
- ось; 9 - стрела; 10 - цилиндрический короб; 11 -
поршень; 12 - электрод - направляющий; 13 - углеграфитовый
термоизмерительный элемент; 14 - измеритель емкости; 15 -
электрометр; 16 - добавочная емкость; 17 - потенциометр; 18
- термостат; 19 - трос; 20 - тензобалка с тензодатчиками; 21
- тензоусилитель; 22 - осциллограф; 23 - покрытие
Рисунок А.1
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)
Форма протокола
испытаний
Дата
_____________________________ Исполнитель
________________
Испытуемый
материал
|
ГОСТ, ТУ
|
Твердость НВ или
микротвердость
|
|
|
|
Разновидность
и сорт массы
|
Средний
диаметр волокна, мкм
|
Засоренность,
%
|
Влажность, %
|
Температура
воздуха
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений коэффициента трения
Давление р,
МПа
|
Скорость
скольжения v, м × с-1
|
0,5
|
1,0
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
5,0
|
6,0
|
7,0
|
8,0
|
9,0
|
10,0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений плотности трибоэлектрического заряда
Давление р,
МПа
|
Скорость
скольжения v, м × с-1
|
0,5
|
1,0
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
5,0
|
6,0
|
7,0
|
8,0
|
9,0
|
10,0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений температуры в зоне трения
Давление р,
МПа
|
Скорость
скольжения v, м × с-1
|
0,5
|
1,0
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
5,0
|
6,0
|
7,0
|
8,0
|
9,0
|
10,0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ключевые слова: износостойкость, триботехнические свойства,
конструкционные материалы, волокнистая масса, площадь контакта
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения. 2
2 Нормативные ссылки. 2
3 Определения. 2
4 Сущность метода. 2
5 Аппаратура и материалы.. 2
6 Подготовка к испытаниям.. 5
7 Проведение испытаний. 6
Приложение А. Принципиальная схема трибометра. 7
Приложение Б. Форма протокола
испытаний. 7
|