Машины для испытаний на трение, износ и усталость

Машины для испытаний на трение, износ и усталость

Машины для испытаний на трение, износ и усталость применяются для исследования поведения материалов при контактном взаимодействии и многократно повторяющемся нагружении.

В зависимости от задачи оборудование этой категории используется для трибологических испытаний, оценки характеристик пар трения, исследования износа, а также для определения усталостной долговечности и характеристик выносливости металлов. Выбор машины определяется прежде всего методом испытания: схемой контакта и характером относительного движения при исследовании трения и износа либо видом циклического нагружения при испытаниях на усталость. Подробнее о принципах и методах таких испытаний — в статье «Испытания на трение, износ и усталость».

Как выбрать машину для испытаний на усталость, трение или износ

Для правильного выбора оборудования необходимо определить:

Для испытаний на трение и износ дополнительно учитываются схема контакта, вид относительного движения и рабочая среда. Для усталостных испытаний важны схема циклического нагружения, частота испытания, заданное число циклов и критерий завершения испытания.

Машины для испытаний металлов на усталость

Для исследования усталостной прочности металлов и сплавов применяется машина МУИ-6000. Машина предназначена для испытаний методом чистого изгиба вращающегося образца при симметричном цикле нагружения в соответствии с ГОСТ 25.502-79.

Образец вращается под действием заданного изгибающего момента, при этом одни и те же участки его поверхности попеременно испытывают растягивающие и сжимающие напряжения. МУИ-6000 работает с нагрузкой 100–1000 Н, обеспечивает изгибающий момент до 50 Н·м и частоту вращения до 6000 об/мин.

В процессе испытания регистрируется количество циклов. Испытание продолжается до разрушения образца, достижения установленного числа циклов либо другого критерия, предусмотренного программой испытаний. Результаты серии испытаний могут использоваться для оценки усталостной долговечности, построения кривых усталости и определения характеристик выносливости материала.

Машины для испытаний на трение и износ

Трибологические испытания позволяют исследовать поведение контактирующих поверхностей при заданной нагрузке, скорости относительного движения и условиях среды. В зависимости от методики оцениваются момент и коэффициент трения, характер изнашивания, изменение состояния контактных поверхностей и другие параметры исследуемой пары. Для таких испытаний применяются машины ИИ 5018 и 2168 УМТ.

ИИ 5018 предназначена для лабораторных испытаний материалов на трение и износ по классическим схемам диск–диск; диск–колодка; вал–втулка. Диапазон нагрузки составляет 50–5000 Н, момент трения 0,5–20 Н·м, частота вращения до 2000 об/мин. Испытания могут выполняться при сухом контакте и в жидкой среде. Машина обеспечивает измерение нагрузки, момента трения и частоты вращения. ИИ 5018 целесообразно применять, когда требуется воспроизвести классические схемы трения с контролем основных параметров испытания.

2168 УМТ предназначена для более широкого круга трибологических исследований и позволяет использовать различные схемы контакта и виды относительного движения. Диапазон нагрузки составляет 50–5000 Н, момент трения — 2–40 Н·м, частота вращения шпинделя — до 3000 об/мин.

При вращательном движении могут применяться схемы: диск–палец; кольцо–кольцо; вал–втулка; диск–колодка.

При качательном движении используются схемы: диск–колодка; вал–втулка; вал–трубки.

При соответствующем дополнительном оснащении возможны также возвратно-поступательные испытания.

Таким образом, машины ИИ 5018 и 2168 УМТ решают близкие, но не одинаковые задачи: ИИ 5018 ориентирована на набор классических схем трения, а 2168 УМТ позволяет формировать более широкий набор трибологических режимов и вариантов движения.

Усталостные испытания и предел выносливости

При многократно повторяющемся нагружении материал может разрушаться при напряжениях, значительно меньших, чем при однократной статической нагрузке. Для оценки такого поведения проводят серию испытаний при различных уровнях напряжений и определяют зависимость между уровнем нагрузки и числом циклов до разрушения.

По результатам строят кривые усталости и определяют характеристики выносливости материала в соответствии с принятой программой и нормативной методикой. Подробнее о методике оценки и построении кривых усталости — в материале «Предел выносливости металлов». Такие испытания применяются при исследовании материалов и деталей, работающих в условиях многократных циклических нагрузок.