Instrukcja do ćwiczenia 2 ...

Instrukcja do ćwiczenia 2 wspolczynnika tarcia, AGH, semestr 9, plyny

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Nazwiskoi imięAKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZALABORATORIUM Z PŁYNÓWEKSPLOATACYJNYCH I TECHNIKISMAROWNICZEJTemat:Badanie materiałów skojarzeńtribologicznychDataRok studiówspecjalnośćOcena1. Wstęp teoretycznyMateriały skojarzeń trybologicznychWłasności materiałów stosowanych na ślizgowe węzły tarcia (łożyska ślizgowe, prowadnice,przekładnie ślimakowe)♦ wytrzymałość na ściskanie doraźna i zmęczeniowa,♦ dobra przewodność i duża pojemność ciepła,♦ odporność na korozję,♦ dobra obrabialność,♦ niski koszt poszczególnych składników stopowych.Metalowe materiały ślizgoweJest to najczęstsza grupa materiałów ślizgowych. Stosuje się je powszechnie w łożyskachślizgowych i innych zespołach ślizgowych.Znormalizowane w Polsce stopy łożyskowe zawierają normy:♦ stopy na osnowie cyny i ołowiu PN-71H-87111,♦ stopy na osnowie miedzi – brązy i mosiądze PN-70-H-87026♦ stopy cynkowe typu ZnAl – PN-73/H-87102,♦ Stopy na osnowie aluminium, typu Al.-Sn-Ni, Al.-Cu, Al.-Fe stosowane w panwiachłożysk ślizgowych.♦ Żeliwo jest materiałem ślizgowym stosowane na mało obciążone węzły ślizgowe. Jest taniei odporne na zmęczenie. Własności ślizgowe są słabe. Przeciwcierność żeliwa we współpracyze stalą zapewnia jego niejednorodna struktura oraz obecność w niej wolnego grafitu,stanowiącego smar stały.♦ Pormety – porowate spieki metalowe – wyróżniają się wśród materiałów ślizgowych swojąspecyficzną strukturą i właściwościami.Niemetalowe materiały śłizgoweDo tej grupy należą:♦ tworzywa sztuczne,♦ drewno,♦ guma,♦ grafit.Do grupy tworzyw sztucznych należą:1. polimery termoplastyczne (termoplasty)Pod wpływem ciepła przechodzą w stan plastyczny a potem płynny, po ochłodzeniutwardnieją. Zalicza się do nich: poliamidy (PA), poiczterofluoroetylen (PTFE),poliksymelony (POM), poliimidy (PI)2. Polimery termoutwardzalne i chemoutwardzalne (duroplasty).Są nieczułe na zmiany temperatury. Po przekroczeniu dopuszczalnej temperaturyulegają one rozkładowi. Stosuje się je jako składniki kompozytów.W tych układach stosuje się następujące polimery:- żywice fenolowe (FF),- mocznikowe (UF),- melaminowe (MF),- poliestrowe (NP),- epoksydowe (E),- poliuretany (PU).2. Metodyka badań2.1. Użyte urządzenia2.1.1. Maszyna czterokulowaa) Opis maszyny czterokulowejMaszyna czterokulowa stosowana jest powszechnie do badania materiałówsmarowych. Do badań zastosowano znajdującą się w Zakładzie Konstrukcji i EksploatacjiMaszyn AGH maszynę czterokulową model Four - Ball Wear Tester Brown/G. E.Modyfication firmy Roxana Works USA (rys. 2.)Rys. 2. Maszyna czterokilowaa) widok maszyny czterokulowej,b) schemat maszyny czterokulowej.b)Zabudowa węzła tarciaDolna część węzła tarcia umieszczona jest na tłoczysku siłownika pneumatycznego idociskana jest do górnej obracającej się próbki.Aby węzeł tarcia był samocentrujący zastosowane jest łożysko aerostatyczne.Pomiędzy łożyskiem aerostatycznym a korpusem węzła tarcia znajduje się grzejnikelektryczny.Styk ruchomy przewodów termopary i grzejnika stanowią studzienki rtęciowe - dzięki czemunie występuje zniekształcenie pomiaru momentu tarcia.c)Konstrukcja maszyny pozwala na szeroki zakres zmian parametrów badania.-Regulacja obciążeniaWęzeł tarcia obciążony jest przy użyciu siłownika pneumatycznego.Siłownik pneumatyczny zainstalowany w maszynie czterokulowej daje możliwość obciążeniaod 0 do 1800 N.Regulację ciśnienia w siłowniku przeprowadza się ręcznie przy użyciu reduktora ciśnienia.Siłe odczytuje się na mierniku ciśnienia.- Regulacja prędkości obrotowejBezpośrednia regulacja prędkości obrotowej jest realizowana za pomocąelektronicznego układu i daje możliwość ustawienia prędkości obrotowej od 60 do 3000obr/min-Regulacja temperaturyWęzeł tarcia może być podgrzewany przy użyciu grzejnika oporowego do temperatury673 K.Temperatura mierzona jest przy pomocy termopary, której czujnik umieszczony jest wwęźle tarcia w pojemniku na materiał smarowy.- Pomiar momentu tarciaMoment tarcia mierzony jest przetwornikiem oporowym w układzie mostka i rejestrowany narejestratorze.-Czas badaniaCzas badania ograniczony jest tylko względami ekonomicznymi. Wyłącznik czasowy mazakres do 5 godzin.2.1.2. Zastosowany węzeł tarcia – kulka-trzy krążkiWęzeł tarcia kulka-trzy krążki (rys. 2) zawiera trzy krążki umieszczone w specjalnymuchwycie współpracujące z kulką o średnicy: �½’’ (PN-75/M-86452). Układ ten jeststosowany do badania materiałów ciernych i tarciowych.Pomiarem własności tych materiałów jest średnica odcisków na krążkach przy odpowiednichwarunkach badania:♦ prędkość obrotowa 600 obr/min,♦ temperatura 37oC,♦ obciążenie 100 N,♦ czas trwania 15 min.1 – kulka stalowa2 – badane krążki3 – uchwytRys. 3. Układ tarcia: układ kula-trzy krążki2.1.3. Mikroskop typu MPB-22.2. Użyte materiały2.2.1. Standardowe kulki łożyskowe �½ﺍﺍ2.2.2. materiały:- krążki teflonowe,- krążki polietylenowe.3. Analiza wyników badań3.1. Warunki badań♦ prędkość obrotowa 600 obr/min,♦ temperatura 37oC,♦ obciążenie 100 N,♦ czas trwania 15 min.3.2. Wyniki badań zużyciaPTFEKrążek 1Krążek 2Styczne* Promien.* StycznePromien.////┴┴Krążek 3StycznePromien//┴średnieNr bad.123* Styczne (równoległe) do kierunku ruchu* Promieniowe (prostopadłe) do kierunku ruchuUHMWPEKrążek 1Krążek 2Styczne* Promien.* StycznePromien.////┴┴Krążek 3StycznePromien//┴średnieNr bad.123* Styczne (równoległe) do kierunku ruchu* Promieniowe (prostopadłe) do kierunku ruchu3.3. Wyniki badań siły tarcia (zamieścić wykresy siły tarcia generowane przezrejestrator i program)3.4. Wyznaczenie współczynników tarcia teflonu i polietylenu na podstawie pomiarusiły tarcia:Zależności na obliczenie parametrów tarcia-siła normalna do punktów styku górnej kulki z krążkiem:P1�½P�½0,408P6gdzie: P – przyłożona siła pionowa w [kG]-średnica okręgu styku przed bieżnią jest definiowana jako średnica Hertza:dH�½8,73102 3P-współczynnik tarcia f:f�½2,23FLPgdzie: F – siła tarcia [kG]L – ramię tarcia [cm] (2,86 lub 10,48) [16].W badaniach przyjęto ramię tarcia L=10,48 cmNa wykresach otrzymanych z badań mierzona jest siła tarcia F w [N] – do powyższego wzorunależy przeliczyć średnią wartość na kilogramy i w ten sposób otrzymać współczynnik tarcia.W Excelu przeliczyć siłę tarcia na współczynnik tarcia i takie wygenerować wykresy (każdagrupa wykonuje 2 wykresy – stal teflon i stal polietylen - dla swoich wyników przesłanychna gmail) [ Pobierz całość w formacie PDF ]