Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze zjawiskiem zużycia ściernego metalowych elementów maszyn oraz z tymi czynnikami, które mają wpływ na intensywność jego przebiegu, oraz nabycie umiejętności pomiaru wielkości zużycia tych elementów na stanowisku badawczym.
Cześć teoretyczna.
Zjawiska wpływające na zużycie ścierne:
- Mikroskrawanie- zjawisko wyrywania bruzd w ściernym materiale przez elementy ścierne; sprzyja mu wysoka twardość elementu ściernego, znacznie wyższa od ścieranego materiału. Mikroskrawanie w sposób przybliżony opisują prawa skrawania metali (wielkość, geometria i sposób zamocowania elementów skrawających.
-Rysowanie -zjawisko tworzenia w ściernym materiale rys przez przesuwające się elementy ścierne, a częściowo wskutek wyrywania, a częściowo przez odsuwanie materiału na bok. Rysowanie polega głównie na zgniocie i przemieszczeniu na boki materiału warstw wierzchnich elementów maszyn.
-Ścinanie nierówności- następuje wówczas, gdy wartość siły niezbędnej do ścięcia przekroju występu na granicy styku nierówności jest mniejsza od wartości oporu odkształcenia współdziałającego występu lub od wartości oporu przemieszczenia w warstwie wierzchniej elementu współdziałającego.
- oderwanie nierówności- najczęściej występuje przy zahaczaniu się występów nierówności przynajmniej jednego elementu pary ciernej, którego warstwa cechuje się niejednorodnością materiału.
Schemat i budowa urządzenia do ścierania próbek .
Schemat stanowiska
-
Badana próbka 1 mocowana jest w uchwycie dźwigni 2 urządzenia do ścierania próbek, obciążonej ciężarkami 3, a dolnym końcu opiera się na powierzchni przeciwpróbki 4 wykonującej ruch obrotowy. Przeciwpróbka jest napędzana silnikiem elektrycznym 5 za pośrednictwem dwóch przekładni pasowych. Częściowe zanurzenie przeciwpróbki 4 w oleju znajdującym się w naczyniu 6 powoduje przenoszenie cienkiej warstwy oleju do strefy tarcia badanej próbki 1 o przeciwpróbkę 4. Na wale przekładni pasowej zamocowany jest miernik prędkości obrotowej 7, połączony ze wskaźnikiem elektronicznym.
Opis badanej próbki
Do badań wykorzystano dwie próbki wykonane z tworzyw polimerowych charakteryzujące się odmiennymi właściwościami mechanicznymi. Pierwsza próbka wykonana była z poliamidu (PA), z której produkuje się przede wszystkim włókna zwane nylonami i aramidami oraz tworzywa sztuczne o podwyższonej odporności mechanicznej nadające się np. do produkcji kół zębatych. Druga próbka wykonana była z poliwęglanu (PC)który charakteryzuje się podobnymi własnościami niż PA posiada on bardzo dobre własności mechaniczne, szczególnie udarności i dużej przezroczystości. Własności poliwęglanów są podobne nieco do pleksiglasu, ale poliwęglan jest dużo bardziej wytrzymały mechanicznie i jednocześnie droższy. Jego twardość i odporność na ściskanie jest zbliżona do aluminium.
Średnica przeciw próbki d = 60mm
Rodzaj materiału przeciw próbki ST45
Gładkość powierzchni przeciw próbki Ra =0,32
Wyniki pomiarów i obliczenia:
Lp |
Rodzaj tworzywa |
Masa próbki pred badaniem g |
Masa próbki po badaniu g |
Długość próbki przed badaniem mm |
Długość próbki po badaniu mm |
Ilość obrotów tarczy obr/min |
Siła docisku N |
Czas tarcia s |
1 |
Poliamid |
12,91 |
12,11 |
50 |
46,90 |
500 |
970 |
60 |
Wzory zastosowane przy obliczeniach:
zużycie wagowe próbki
m1 - masa próbki przed eksperymentem
m2 - masa próbki po eksperymencie
zużycie liniowe próbki
h1 - wysokość próbki przed realizacją eksperymentu
h2 - wysokość próbki po realizacji eksperymentu
wskaźnik zużycia wagowego
s - droga tarcia
ω - prędkość kątowa
d - średnica zewnętrzna przeciwpróbki
t - czas trwania eksperymentu
n - prędkość obrotowa
wskaźnik zużycia liniowego
tl - zużycie liniowe
odporność na zużycie
Tabela z wynikami:
Rodzaj |
|
Wartość |
Obliczonych |
wskaźników. |
|
|
badania |
tw (g) |
tl (mm) |
Rw (m/g) |
Rl (m/mm) |
Of (1/g) |
|
Bez smaru |
0,8 |
3,1 |
117,75 |
30,385 |
1,25 |
Względna liniowa intensywność zużycia ściernego:
Ihl =
Gdzie:
th - liniowe zużycie ścierne próbki mm
L - praca tarcia J
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy
im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
w Bydgoszczy
Wydział Inżynierii Mechanicznej
LABORATORIUM PODSTAW EKSPLOATACJI MASZYN
,, Ocena zużycia ściernego metalowych części maszyn,,
Kaszuba Łukasz
Grupa B