ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАТЕРИАЛЫ КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СМАЗОЧНЫЕ

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

ГОСТ 27640-88

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАТЕРИАЛЫ КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СМАЗОЧНЫЕ

Методы экспериментальной оценки коэффициента трения

Engineering materials and lubricants.

Methods of experimental evaluation of friction coefficient

ОКСТУ 0023

Дата введения 01.01.89

Настоящий стандарт распространяется на методы экспериментальной оценки коэффициента трения при различных видах контактного взаимодействия конструкционных и смазочных материалов, используемых в трущихся сопряжениях.

Стандарт не распространяется на методы оценки коэффициентов трения в сопряжениях из пористых материалов с диаметром пор более 0,2 мм.

1. СУЩНОСТЬ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ

I 1. Предусматриваются следующие методы испытаний.

1.11.Испытания с целью оценки адгезионной составляющей коэффициента трения твердых тел при трении без смазывания и с нанесенным на их поверхность смазочным материалом при комнатной температуре (метод 4.1)

Сущность метода состоит во вдавливании образца сферической формы, выполненного из более твердого материала исследуемого сочетания трущихся материалов в направлении нормали к поверхности плоского контробразца силой, вызывающей пластическую деформацию последнего, приведении образца во вращении относительно оси, направленной по нормали к поверхности контробразца, измерении момента сил трения, развиваемых в контакте образца с контробразцом, разгружении образцов и измерении размеров отпечатков на контробраэце; затем испытание повторяют при другой силе и по результатам измерений определяют параметры прочности адгезионной связи, по которым оценивают коэффициент трения. ^{1 2}

С. 2 ГОСТ 27640-88

1.1.2 Испытания с целью оценки коэффициента трения качения в зоне контакта шаровой опоры с плоской поверхностью из материалов, используемых в опорах качения (метод 4 2).

Сущность метода состоит в измерении затухающих во времени амплитуд свободных колебаний маятника в результате контакта шаровой опоры с плоской поверхностью испытуемых образцов

1.1.3 Испытания с целью оценки коэффициента трения материалов и покрытий для узлов трения при ударе (метод 4.3).

Сущность метода состоит в соударении свободно падающего с заданной высоты Я вращающегося с требуемой частотой вокруг горизонтальной оси образца с горизонтальной плоскостью неподвижного образца, измерении длины и соответствующей продолжительности полета вращающегося образца в результате отскока от неподвижного, по которым вычисляют коэффициент трения.

Испытания по методу 4.3 реализуются в 2 видах: при различных высотах падения (Я) образца в виде кольца (метод 4.3.1.1 ) и при фиксированной высоте падения (Я = 5000 ±0,5 мм) образца в виде шара (метод 4.3.1.2).

Схема испытаний для метода 4.1 - в соответствии с черт 1 Установка для метода испытаний 4.2 - в соответствии с рекомендуемым приложением 2. Схема испытаний для метода4.3 - в соответствии с черт 3.

ГОСТ 2 764О-S 8 С. 5

Для оценки коэффициента трения при ударе (метод 4.3) рекомендуется импульсный трибомстр, описание которого приведено в приложении 4.

Установка проведения испытаний по методу 4.3 (черт. 2) должна состоять из приспособления для фиксации неподвижного образца, механизма раскручивания и сброса вращающегося образца, устройств для измерения длины и продолжительности полета вращающегося образца.

Приспособление для фиксации неподвижного образца должно обеспе чивать его жесткое крепление в положении, обеспечивающем горизонтальное расположение исследуемой поверхности и возможность перемещения образца в горизонтальной плоскости после каждого соударения для смещения центров площадок контактирования последующих соударений подвижного и неподвижного образцов.

Механизм раскручивания и сброса вращающегося образца должен включать привод вращения образца, измерительное устройство для контроля частоты вращения, приспособление освобождения вращающегося образца для падения.

Устройство для измерения длины полета вращающегося образца должно содержать стол, измерительная плоскость которого находится в плоскости исследуемой поверхности неподвижного образца.

Испытательная установка должна обеспечивать вращение образца с регулируемой частотой от 300 до 1000 мин’¹ с погрешностью поддерживания заданной частотой не более 2% от требуемой величины частоты.

Устройство контроля частоты вращения образца должно обеспечивать контроль частоты вращения в диапазоне от 300 до 1000 мин’¹ с погрешностью не более 0,2 % от измеряемой величины.

Измерение длины полета вращающегося образца с погрешностью не оолес 0,5 мм.

Измерение продолжительности полета вращающегося образца должно производиться с погрешностью не более 1 % от измеряемой величины.

Примечание. Допускается заменять устройство для измерения длины полета образца приспособлением для измерения максимальной высоты Н, (черт. 2) с погрешностью не более 0,5 мм.

2.2. В общем случае технологию изготовления образцов, шероховатость их исследуемых поверхностей и смазочные материалы выбирают в требуемом сочетании.

При испытаниях по методу 4.1 вращающийся образец (черт. 1) выполняют из материала не менее чем в 1,5 раза более твердого исследуемого сочетания трущихся материалов.

Плоские контробразцы из материала твердостью HV не более 450 еди ниц по ГОСТ 2999-75. Толщина Н контробразца в соответствии с таблицей.

			Нагрузка, Н		Продолжительность
Материал контроб-	Твердость HV	Толщина //. мм	1-е на- груже-	2-е наг-руже-	кой, с
разца		не менее	ние	ние	1 -е нагружение	2-е нагружение
Черные ме-	140-450	4	300	30000	5	10
галлы	Менее 140	6	100	10000	5	10
Цветные металлы, их	Не менее 130	6	300	30000	5	30
сплавы (медь, ла-	35-130	9	100	10000	10	30
тунь, бронза И 1.Д.1	8- 35	6	30	2500	20	60

Отклонения твердости контробразца в одной серии испытаний должны быть не более 5 % среднего значения. Шероховатость рабочих поверхностей образца и контробразца Rz =0,16 -^0,32 мкм.

При испытаниях по методу 4.2, в качестве опор качения 4 (черт. 7) используют стальные шары по ГОСТ 3722-81 11-й степени точности, группы Н, диаметром 12,3 мм из стали марки ШХ 15 по ГОСТ 801-78. Плоские образцы 9 (черт. 7) изготавливают из исследуемого материала в виде прямоугольных пластин и крепят прижимом 10 к верхней площадке кронштейна 1.

При испытаниях по методу 4.3 используется неподвижный образец (черт. 3) из исследуемого материала, твердость которого по Виккерсу должна быть не менее чем в 1.5 раза меньше твердости материала вращающегося образца.

Вращающийся образец выполняется в виде шара по ГОСТ 3722 -81 11-й степени точности, группы Н, диаметром 10 мм из стали марки 111X15 по ГОСТ 801-78 и в виде кольца (черт. 4) из исследуемого материала.

При проведении сравнительных испытаний по методу 4.3.1 используют неподвижные образцы с шероховатостью исследуемой поверхности Rz -= 0,32 -г 0,16 мкм.

Промывочные жидкости: бензин по ГОСТ 443-76, ацетон по ГОСТ 2603-79, спирт по ГОСТ 5962 -67.

Протирочный материал — отбеленная хлопчатобумажная бязь по ГОСТ 11680-76 ³

ГОСТ 27640-88 С. 7

3.1.2    Смазочный материал наносят на предварительно очищенную поверхность контробразца поливом (жидкие смазочные материалы) или с помощью шпателя (пластичные смазочные материалы). В последнем случае толщина смазочного материала должна быть достаточной для его визуального обнаружения.

Примечание. Допускается наносить смазочный материал на поверхность контробразцов после закрепления их в испытательной установке до приведения образцов в соприкосновение. Образцы выдерживают при комнатной температуре в тс чение 30-40 мин.

3.2.    П о д г о т о в к а к испытаниям по методу 4.2

3 2.1. Закрепляют испытуемые образцы прижимом 10 к площадке кронштейна 11 (см. черт. 7).

3.2    2. Протирают последовательно бязью, смоченной в бензине, ацетоне и спирте, шаровые опоры 4 и рабочую поверхность образцов 9.

3 2.3. Снимают с арретира диск 8, опуская колеблющееся тело маятника шаровыми опорами 4 на испытуемые образцы 9.

3.2.4    Устанавливают грузами б колеблющееся тело маятника таким образом, чтобы флажок 7 расположился симметрично относительно фотодиодов 12.

3.2.5    Арретируют колеблющееся тело маятника, герметизируют рабочий объем и откачивают вакуумную систему до давления не выше 10 ² Па.

3.2    6. Рассчитывают интервал времени т₀ между импульсами с фотодиодов 12, соответствующий начальной амплитуде колебаний а₀ по фор муле:

т₀ = 1,21 arc sin (0.0128 f*'³),

где Е - модуль Юнга материала испытываемого образца, Па.

3.3.    П о д г о т о в к а к испытаниям по методу 4.3.

3.3.1.    Перед проведением испытаний вращающийся образец и рабочую поверхность неподвижного образца промывают последовательно в бензине и ацетоне. После промывки, при необходимости, на исследуемую поверхность образца наносят смазочный материал.

3.3.2    Устанавливают и закрепляют неподвижный образец.

3 3.3. Устанавливают вращающийся образец в механизме для раскручивания и сброса. Механизм раскручивания и сброса устанавливают на высоте, обеспечивающей расстояние Н от исследуемой поверхности неподвижного образца до нижнего края вращающегося образца (см. черт. 2).

4. ПРОВЕДЕНИЕ, ОБРАБОТКА И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Метод оценки адгезионной составляющей коэффициента трения

С. 8 ГОСТ 27640-88

4.1.1.    Образец и контробразцы устанавливают в испытательной установке (см. черт. 1), принимая меры предосторожности для сохранения смазочного материала на поверхности контробразца.

Взаимная установка образца и контробразца должна производиться таким образом, чтобы расстояние от края контробразца до центра участка его поверхности, в которую вдавливается образец, было не менее 10 мм.

4.1.2.    Образцы приводят в соприкосновение и прикладывают сжимающую нагрузкуР для 1-го нагружения (см. таблицу).

4 1.3. Образцы выдерживают под нагрузкой в течение времени не менее указанного для 1-го нагружения (см. таблицу).

4.1    4. Вращают образец с частотой 2 об/мин с погрешностью ± 10 % и после поворота образцы на 30-60° непрерывно регистрируют значение момента сил трения М с погрешностью не более ± 5 % на протяжении углового перемещения на 90°.

4.1    5. Снимают испытательную нагрузку, разобщают и смещают относительно друг друга образец и контробразцы. Смещение образцов производят таким образом, чтобы расстояние между центрами отпечатков, образованных в результате вдавливания образца при повторных нагружениях было не менее 15 мм.

4.1.6. Проводят испытание в соответствии с пп. 4.1.2-4.1 5 при испытательной нагрузке Р для 2-го нагружения (см. таблицу), и измеряют момент сил трения М.

4.1.7    Испытания по пп. 4.1.1 —4.1.6 повторяют не менее 10 раз.

4.1.8    Испытанные образцы снимают с испытательной установки, промывают последовательно в бензине и ацетоне и измеряют диаметры каждого отпечатка в двух взаимно перпендикулярных направлениях при 1-м наг ружении (d[ d") и при 2-м нагружении с погрешностью не более 0,01 мм.

4.1.9    Вычисляют диаметры отпечатков d и D в миллиметрах для каждого испытания как среднюю арифметическую величину измерений двух соответствующих отпечатков на дву* одновременно испытываемых контробразцах в двух взаимно перпендикулярных направлениях

_и _ « ⁺ <*;*) + <<*;+ *1)

4    *    ^;

д = Фл+Рл) + .-Lgp -

^u    4    f

где d| j D\ и d₂; D₂ — диаметры отпечатков на первом и втором контробразцах соответственно.

4.1    10. Для каждого испытания по величинам диаметров отпечатков d_y D и соответствующим им величинам моменюв сил трения т и М вычисляют параметры г₀ и Р зависимости прочности адгезионной связи 07 нормальных контактных напряжений о по формулам

1

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

2

   ©    Издательство    стандартов,    1988

3

ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

3.1 Подготовка к испытаниям по методу 4.1

3.1.1. Образцы и контробразцы промывают последовательно в бензине и ацетоне и высушивают на воздухе.