ГОСТ 23.223-97 Обеспечение износостойкости изделий. Метод определения триботехнических свойств конструкционных материалов при взаимодействии с волокнистой массой

ГОСТ 23.223-97

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Обеспечение износостойкости изделий

Метод определения триботехнических свойств конструкционных материалов при взаимодействии

с волокнистой массой

Издание официальное

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:

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

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

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.

П римечание — 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.

Издание официальное

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 иг 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

-    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);

Рисунок 1 — Схема испытаний и тарировки

/

1 — стрела; 2 — вертикальная ось; 3 — цилиндрический короб диаметром d_ua\ 4 — скользящий элемент (медный

электрод); 5 — поршень; 6 — волокнистая масса

Рисунок 2 — Нагрузочная система испытаний установки

-    среднеквадратическое отклонение при оценке случайной погрешности моментоизмеригеля (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.

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<0,4d_cp,

где d_cp — средний диаметр волокна, мм.

Направление и форма шероховатости должны соответствовать технологии изготовления изделий, моделируемых при испытаниях.

5.8    Давление прижатия угле графитового элемента (0,002±0,001) МПа.

1 — стальной диск; 2 — испытуемое покрытие

Рисунок 3 — Образец исследуемого материала

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 R_Tp, мм, от оси вращения до оси короба (рисунок 2), определяя ее по формуле

, _ 9554

Лгр

V.

(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 иг.

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 /’стабилизированного трения, напряжения Uи суммарной емкости С_х.

Средний коэффициент /трения рассчитывают по формуле

/ = 200f •    (2)

Среднюю плотность электростатических зарядов вычисляют по формуле

q = 500CjU.    (3)

7.1.9    По результатам расчетов строят график зависимости/от произведения pv, оценивают значение pv, при котором начинается увеличение / 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 /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 тензо-усилителя 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 уг-леграфитовых элементах 13. Скорость скольжения при трении регулируют изменением частоты вращения электродвигателя при помощи регуляторов 2.

Н 15 16 11    10

17 18

19 21 22

7771Г777У7Т777777777

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 А1

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое)

Форма протокола испытаний

Дата _ Исполнитель _

Результаты измерений коэффициента трения

Результаты измерений плотности трибоэлектрического заряда

Результаты измерений температуры в зоне трения

МКС 03.120.10    Т51    ОКСТУ 0023

19.060

Ключевые слова: износостойкость, триботехнические свойства, конструкционные материалы, волокнистая масса, площадь контакта