Коэффициент трения титан сталь

Обновлено: 17.05.2024

Рнс. 91. Зависимость интенсивности износа (а), средней микротвердости поверхности (б), коэффициента трения (в), средней температуры в зоне трения (г) от скорости:

/ - на воздухе без смазкн; 2 - & воде; 3 - в масле. Однородная пара из сплава BT5,

Рис. 92. Массовая доля кислорода и азота (а) и водорода (б) в продуктах износа с 1 см поверхности трения на 1 км пути в зависимости от скорости:

1 - на воздухе без смазки; 2 - в воде; 3 - в масле

слород И азот, являясь упрочнителями титана, в некоторой степени уменьшают износ. Упрочнение поверхности титана, по-видимому, происходит за счет образования окислов и нитридных пленок, а также диффузии этих газов вглубь металла при значительном повышении температуры на локальных участках трущейся поверхности. Можно полагать, что поглощение водорода трущейся поверхностью титана снособствует увеличению износа. При этом несколько процессов, сопровождающих трение, - пластическая деформация, повышение температуры и вибрация из-за микровыступов и процесса схватывания - проскальзывания, с одной стороны, интенсифицируют диффузию водорода в титан и образование пластинчатых гидридов, а с другой - обусловливают их

быстрое разрушение (вибрация и микроудары). Кроме того, сам гидрид титана обладает высокой хрупкостью и поэтому при трении нроисходит непрерывное диспергирование микровыступов, покрытых гидридами титана.

Эффективность смазок для титана. Обладая высокой поверхностной активностью, тихан очень интенсивно образует окисные пленки (хемсорбция кислорода) и адсорбирует газы из окружающей среды (активированная физическая адсорбция газов). Защищенная газами активная поверхность титана теряет способность адсорбировать обычно применяемые в промышленности виды смазок. В работах Е. Рабиновича и А. Кингсбери [136] показано, что минеральные масла (испытывалось 15 марок масел с различными антифрикционными добавками и без них) с вязкостью от 50 до 1000 сСт не эффективны (/ = 0,45 н- 0,47); производные углеводородов с длинной цепью также не эффективны (/ близок к 0,47); реагирующие с поверхностью титана неорганические жидкости (крепкий раствор каустической соды в воде, раствор йода в спирте, раствор сероводорода в воде и др.) значительно снижают коэффициент трения, но свойства этих жидкостей (низкая вязкость, испарение составляющих и др.) не позволяют использовать их для практического применения в качестве смазки; синтетические соединения с длинной цепью (силиконовые масла, полиэтиленовые и полипропиленовые гликоли, растворы сахара, патока, мед и др.) уменьшают коэффициент трения; причем самыми эффективными являются полиэтиленовые гликоли (/ =0,26); некоторый положительный результат в снижении коэффициента трения отмечается для углеводородов, содержащих галогены.

Йодистый метилен и трибромпропан дают уменьшение коэффициента трения до / = 0,18 и 0,27, а четыреххлористый углерод (/ = 0,34) малоэффективен, как и другие жидкости с низкой точкой кипения. Углеводороды с длинной цепью являются относительно эффективными смазками в тех случаях, когда каждый атом углерода галогенизирован. Такие углеводороды, как спирты с длинной цепью, кислоты, мыла, малоэффективны в качестве смазок для титана.

Г. А. Клабуковым была испытана смазочная способность некоторых соединений, содержащих хлор и фтор. Проверялась группа полихлорфторсилоксановых жидкостей с различными вязкостью и содержанием хлора и фтора. Все испытанные жидкости оказались неэффективными при трении пары из титана и титана и стали.

В работе [136] и в ряде других было установлено, что из обычно применяемых смазок только твердые смазки - графит и двусернистый молибден - способны давэть удовлетворительную, хотя и недолговечную, смазку для титана.

После обработки поверхности титана в парах йода было получено снижение коэффициента трения титана по титану до 0,2- 0,3. В этом случае на поверхности образуется пленка двуйоди-

стого титана TiJj, долговечность которой, однако, невысока. Натирка поверхноети металла порошком йода снизила коэффициент трения до 0,15, а сильно натертая йодистым кадмием поверхность титана показала коэффициент трения 0,04. , В работе [138] предложена новая эффективная для титана смазка, представляющая собой соединение йода (массовая доля 9%) с нормальным бутилфенолом. Коэффициент трения пары титан-титан указанная смазка снижает в 2,5 раза по сравнению с минеральным маслом. В. П. Дубинкиным с соавторами предложены смазки, содержащие йод и их комплексные соединения Кг (CdJi). Эти смазки дают снижение коэффициента трения титана по титану в 2 раза по сравнению с минеральными маслами, но они обладают корродирующим воздействием на сталь, бронзу, алюминий, имеют низкую теплостойкость, растворимы в воде. Низкомолекулярные хлорированные продукты (например, дихлорэтан C2H4CI2) снижали коэффициент трения титана по титану до 0,21-0,23. В работе отмечается, что 40%-ный хлорпарафин имеет хорошую адгезию к титану и значительно снижает коэффициент трения (до 0,03-

a.)f 0,6 0,4 0,2 0,1 ШО 5)14 12 10 8 6 4-2 О

10 20 39 40 50 60 70 80 q, кгс/см

Рис. 93. Зависимость коэффициента трения (а) и интенсивности износа (б) от удельной нагрузки. Смазки: 1,2 - CH2CI2; 3 - минеральное масло; 4 без смазки; I - ВТ5 по ЗОХГСА; 2,3, 4 - ВТ5 по ВТ5; v = 0,2 м/с

0,06). Предложен ряд смазок на основе 40%-ного хлорпарафина, загущенного перхлорвиниловой смолой и 70%-ным хлорпарафином. Смазки на основе хлор-парафина на один порядок повышали нагрузку схватывания (до 80-ЮОкгс/см).

А. Г. Клабуковым и др. были испытаны в качестве смазки ряд углеводородов с открытой углеродной цепью (парафины), в которых некоторые атомы углерода замещены хлором: хлористый метилен CH2CI2 с одним атомом углерода и хлорпарафины с различным содержанием хлора (от 28 до 70%), получаемые хлорированием нефтяных парафинов, углеродная цепь которых состоит в среднем из 15 атомов.

Коэффициент трения с увеличением давления при смазке хлористым метиленом уменьшался (рис. 93, а); особенно это заметно для пары сплав ВТ5 - закаленная

В опытах по трению титанового сплава со смазкой хлорпара-финами ХП-40 и ХП-470 (при нагрузках 10 кгс/см и больших) в начальный период испытаний наблюдалось значительное колебание коэффициента трения от 0,3 до 0,5, начиналось схватывание

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Большинство резиновых смесей демонстрируют высокий коэффициент трения , и в некоторых случаях его необходимо снизить. Это достигается галогенированием поверхности вулканизата и обычно проводится после проверки готовых изделий. Широко применяются хлорирование и бромирование путем погружения изделий на несколько минут в раствор хлора или брома в воде. Затем изделия тщательно промывают для удаления всех следов галогена. [16]

При работе без смазки высокий коэффициент трения и связанное с ним тепловыделение являются причиной быстрого разрушения этой пары трения от терморастрескивания. [17]

Фрикционными называются материалы с высоким коэффициентом трения , предназначенные для уменьшения скорости движения одних деталей машин относительно других. Фрикционные материалы применяют при изготовлении различного рода тормозных устройств. [18]

Титан и титановые сплавы имеют высокий коэффициент трения по стали ( 0 3 - 0 7), повышенную склонность к схватыванию и заеданию с материалом сопряженной детали. Применение жидких и пластичных смазочных материалов, а также твердых смазок не устраняет свойства титана к налипанию и задиру, вследствие чего титан и титановые сплавы применяют в парах трения со специальными смазками, антифрикционными покрытиями или с упрочнением трущейся поверхности различными видами химико-термической обработки ( см. гл. Для предотвращения схватывания и заедания резьбовых соединений крепежных деталей из титана применяют резьбоуплотняющую ленту ФУМ из фторопласта - 4Д по ТУ 6 - 05 - 1388 - 70, которой плотно оборачивают резьбу. Максимальная твердость титана HRC 40 - 42 может быть получена закалкой ( нагрев до температуры 1030 20 С) и старением при температуре 430 t 20 С. [19]

Материалы фрикционных катков должны иметь высокий коэффициент трения для уменьшения требуемой силы нажатия; высокий модуль упругости для уменьшения упругого скольжения и потерь на перекатывание; высокую контакт iyro прочность и износостойкость для обеспечения необходимой долговечности передачи. Для фрикционных катков применяют счедующие материалы: 1) закаленная сталь по закаленной стали. Рекомендуются стали 40ХН, 12ХНЗ, 18ХГТ, ШХ15 и др. Они применяются в быстроходных передачах, передачи работают чане в масле, реже всухую. [21]

Материалы фрикционных катков должны иметь высокий коэффициент трения /, быть износостойкими, обладать высоким модулем упругости. Применение материалов с большим коэффициентом трения позволяет уменьшить силу нажатия Q и проскальзывание катков. Чаще всего применяются стали, чугун, текстолит, резина, кожа. Фрикционные пары, составленные из этих материалов, кроме высокого коэффициента трения обладают и другими достоинствами: пониженными требованиями к точности изготовления и малым шумом при работе передачи. [24]

Материалы фрикционных катков должны обладать высоким коэффициентом трения , что уменьшает требуемую силу прижатия; высоким модулем упругости, что уменьшает потери на трение, связанные с размерами площадки контакта; контактной выносливостью; износостойкостью и хорошей теплопроводностью. Последние два свойства особенно важны для передач, работающих всухую. [25]

Менее эффективно использование материалов с высоким коэффициентом трения в связи с возрастанием потерь на трение и опасностью перегрева ремня при упругом скольжении. [26]

Ручей клиновидной формы обладает самым высоким коэффициентом трения . Однако по мере износа он уменьшается. Для того, чтобы его значение по мере износа не стало меньше допустимой величины, применяют клиновидные ручьи с подрезом. По мере износа клиновидный с подрезом ручей превращается в полукруглый с подрезом - сначала с переменной шириной подреза, затем с постоянной. [27]

Известно много материалов, которые имеют высокий коэффициент трения и, несмотря на это, в определенных условиях мало изнашиваются. [29]

Материалы фрикционных катков должны иметь: высокий коэффициент трения /, что уменьшает требуемую силу прижатия Fr высокий модуль упругости Е, что уменьшает потери на трение; высокую износостойкость; контактную прочность и теплопроводность. Как правило, рекомендуется ведомый каток делать из более твердого материала, чтобы избежать образования на нем лысок, появляющихся при буксовании передачи. [30]

Занимательная физика ножика, линейный замок

Продолжу общеобразовательный тренд, начатый в теме про прочность лезвия.
Планирую собрать и зафиксировать известные мне факты о физических характеристиках ножиков, относящиеся к прочности, геометрии и принципам работы.
Начну с рассмотрения принципов и особенностей работы линейных замков.

Итак, лайнерлок и фреймлок.

Работа большинства ножевых замков, выбирающих люфты, основана на эффекте подпорок, или расклинивания, когда между фиксируемым объектом и основанием, к которому он присоединён и относительно которого он должен быть зафиксирован, вставляется подпорка.
Самый простой пример - временная подпорка к калитке, которую (калитку) необходимо зафиксировать в закрытом состоянии, прижатой к косяку. Подпорка упирается в ограничитель на калитке и в землю.
Принцип действия подпорки основан на использовании силы трения, возникающей при движении тела по наклонной плоскости:

Тело начнёт двигаться, если тангенс угла наклона плоскости будет больше, чем коэффициент трения пары поверхностей тело-наклонная плоскость. Угол, тангенс которого равен коэффициенту трения пары, называется критическим.

Вообще говоря, коэффициент трения покоя несколько больше, нежели коэффициент трения при движении, но для данного исследования опустим эти различия.

В случае с подпоркой для калитки, наклонной плоскостью становится земля, а давление тела на плоскость моделируется упругими силами, возникающими в подпорке. Если угол между землёй и подпоркой мал, калитку легко открыть - подпорка будет скользить по земле даже под собственным весом, в противном случае, калитку можно будет открыть, только сломав конструкцию.

В случае с линейным замком, роль подпорки играет пружина, роль наклонной плоскости - скошенная пятка клинка.
Таким образом, линейный замок будет работать, если угол A=(угол скоса пятки - угол наклона пружины) меньше критического угла.
Из этого, в частности, следует, что надёжность линейного замка не определяется мощностью пружины - если угол A больше критического, то всегда можно найти нагрузку на обух, которая сдвинет пружину и наоборот, если угол A меньше критического, при любой нагрузке пружина не соскользнёт вплоть до деформирования.
Для того, чтобы угол A оставался постоянным по мере износа пружины, пятку клинка логично профилировать радиусом, равным длине пружины (точно не считал, но похоже на правду). Особенно актуально для коротких лайнеров.

Общие выводы, которые можно сделать таковы:
- наиболее стабильным и лёгким в обращении будет линейный замок с длинной пружиной и выборкой под рабочую область в основании пружины, т.к. при этом можно обеспечить максимальный ход торца пружины при минимальном усилии на разблокирование, кроме того, можно не профилировать пятку клинка, угол пружины относительно пятки не сильно меняется при износе торца;
- необходимо точно рассчитывать угол A, он должен быть рассчитан с некоторым запасом, с учётом особенности работы трущихся пар пружина-пятка.

Вот ссылка на табличку с коэффициентами трения для различных трущихся пар:

Особенности титановых лайнеров и фреймов.

Особенности трущейся пары титан - сталь, состоит в том, что коэффициент трения этой пары равен коэффициенту трения пары титан - титан.
Происходит это по причине переноса (налипания) частиц титана на сталь. Таким образом, после определённого числа итераций взаимодействия поверхностей титан - сталь, мы получим две трущиеся титановые поверхности.
Как видно из приведённой выше таблицы, коэффициент трения титан-титан(сталь) достаточно высок, что даёт возможность задавать достаточно большие углы на пятке клинка, нивелируя таким образом, высокий износ титана.
Однако, как я покажу далее, использовать рассчитанный угол без учёта условий применения складного ножика настоятельно не рекомендуется.

Для уменьшения износа торца титановой пружины могут применятся различные виды обработки, из того, что мне известно:
- закалка титана (на Себе);
- электро-искровое легирование (карбидизация);
- нанесение покрытий вакуумным методом.

Закалка повышает твёрдость торца лайнера и увеличивает коэффициент трения пары титан-сталь.
Сохраняется ли перенос титана на сталь мне не известно, но, судя по графикам поведения трущихся пар, серьёзного изменения коэффициента трения в процессе взаимодействия пар не происходит.

Ну а теперь разберём практический пример .)))

- Страйдер, к доске!
- А почему Страйдер?! Как что, так сразу Страйдер, Страйдер. (c)

- класс замер, начинаем разбираться.

Впервые этот эффект был обнаружен мною на SNG, восстановленном Миком после моего первого эксперимента. Соответствующая запись есть в теме для любителей Страйдеров, позже вставлю ссылку.

Короче, на безлюфтовом ножике через пару дней тоже обнаружилась возможность складывания без разблокирования фрейма.

Конечно, угол на пятке нового лезвия сразу вызвал у меня некоторые опасения, однако, думал я, ну не может же так ошибаться производитель.
И решил я его измерить:

Получилось 14 и 2.5 градусов, итого, угол A = 11.5.
Критический угол для титана посчитаем с запасом для коэффициента 0.3: atan(0.3)= 16.7.

Тупик, угол на Страйдере получился допустимый, пришлось проводить повторный эксперимент - я зачистил и обезжирил торец фрейма и пятку клинка, ножик перестал складываться и я опять повесил его на карман.
Каждый вечер проверял на складывание, показанным выше способом. На третий день он опять стал непринуждённо складываться.

Пришлось опять перепахивать инет и вот, что я обнаружил:

Нас интересует красная линия - зависимость от времени коэффициента трения пары незакалённый титана - сталь.

Т.е. получается, что коэффициент трения 0.36 рассчитан для установившегося режима взаимодействия поверхностей, а в начеле он ниже 0.2, что в нашем случае даёт критический угол 11.3 градуса.
Таким образом, в быту выйти на стабильный коэффициент трения 0.3 принципиально невозможно, если только специально не нащёлкать 1000 раз обезжиренным ножиком и в перчатках.

PS: данные расчёты верны для моего ножика с профилем пятки, показанном на фото, так что результаты совершенно точно не относятся к старым вогнутым профилям пятки SNG.

Коэффициент трения титан сталь

марок ЭГ-0-Б83 и АМС-5 значения коэффициентов трения значительно уменьшаются с увеличением пути трения и нагрузки, то для материала марки 7В-2А высокие значения коэффициента трения сохраняются на всем протяжении испытаний, несколько возрастая с температурой.

При трении в воде предельно допустимая нагрузка для графитовых материалов определяется скоростью трения (для случая граничного трения при скорости 2-12 м/с предельная величина q приведена в табл. 58). Износ графитовых материалов уменьшается с увеличением скорости трения до такого ее значения, при котором нарушается вид фрикционной связи и наступает катастрофический износ (т. е. когда теплота трения не успевает отводиться от трущихся поверхностей, что приводит к необратимым изменениям свойств материалов). При высоких скоростях трения наиболее благоприятным сочетанием антифрикционных свойств при трении в воде обладают пропитанные баббитом графитовые материалы. Следует заметить, что испытания других графитовых материалов, пропитанных баббитом или формальдегидной смолой, показали аналогичные или даже более высокие результаты. Испытывались материалы марок: АГП-Б83, МГ-Б83, ЭЭГ-Б83, ППГ-Б83 и 2П-1000. Графитосвинцовистый материал НАМИ-ГС-ТАФ при трении по оксидированному титану, благодаря значительному переносу свинца на оксидированную поверхность имеет более низкие свойства, близкие к антифрикционным свойствам пары с применением оловянной бронзы, но при этом допустимая нагрузка в несколько раз ниже.

Слоистые материалы. При трении текстолита марки НТК по оксидированному сплаву марки ВТ5 шероховатость трущихся поверхностей постепенно уменьшается, а пленка окислов, образующаяся на титане при оксидировании на воздухе так же, как и при трении с оловянной бронзой, постепенно изнашивается. Интенсивность износа и коэффициент трения текстолита после пути трения 10-15 км на установившемся участке кривой износ-путь трения оказывается примерно в 1,5-2 раза ниже, чем для оловянной бронзы. При повышении скорости трения выше 1,5-2 м/с температура трущихся поверхностей резко возрастает и текстолит обугливается, что приводит к резкому возрастанию износа и потерь на трение.

При применении текстолита в воде следует учитывать возможность его набухания и поэтому первоначальный зазор между титановым валом и втулкой должен быть в пределах 1,5-2% от номинального размера вала.

Лигнофоль представляет собой древеснослоистый пластик - спрессованные тонкие пластинки дерева, набранные в определен-ном порядке, пропитанные синтетическими смолами. Его износостойкость находится в пределах, близких к износостойкости бронзы ОФ10-1 при предельном для лигнофоля удельном давлении 50 кгс/см, а величина коэффициента трения примерно в 1,5 ра-

за ниже. При использовании древопластиков следует учитывать высокое набухание ДСП, достигающее 18% (по массе).

Бакаут - очень плотная древесина гваякового дерева, прочная, твердая, непрямослойная, хорошо пропитанная смолами (до 30%).

При скорости трения 15 м/с и удельной нагрузке 15 кгс/см постоянное значение критерия износа и коэффициента трения устанавливается после пути трения примерно 100 км (/q = 0,049 X X 10 смкгс, / = 0,024). Поверхность титана постепенно запо-лировывается и после износа пленки рутила дальнейший износ титана практически не наблюдается.

Пластмассы. Смола ATМ-2 на основе вторичного капрона, разработанная Московским институтом тонкой химической технологии, обладает примерно в 1,5 раза более высокой прочностью, чем вторичный капрон, и примерно на порядок меньшим влагопо-глощением. Износостойкость смолы АТМ-2 (см. табл. 58) превышает стойкость оловянной бронзы при нагрузках до 100 кгс/см. При трении наблюдается незначительный перенос смолы на оксидированную поверхность, частичный износ пленки рутила и улучшение шероховатости поверхности. Для реальных узлов трения необходимо учитывать, что фактическое влагопоглощение смолы достигает 2,5% (по массе), т. е. размеры деталей могут изменяться на 0,6-1%.

При испытаниях фторопласта-4 наблюдалась хладотекучесть (образцы частично расплющивались), в связи с чем его износ был более высоким, чем у оловянной бронзы. В то же время величина динамического коэффициента трения имела низкие значения в пределах .0,02-0,03. Для реальных узлов применение фторопласта должно быть ограничено нагрузкой в пределах 10-15 кгс/см.

5. Примеры практического применения титана в узлах трения, испытания узлов

Крепежные изделия. В качестве материала для крепежных деталей широкое распространение получил высокопрочный титановый сплав марки ВТ 16; применяются также сплавы марок ВТ14, ВТЗ-1, ВТ5. При этом наиболее существенное значение имеют вопросы свинчиваемости титанового крепежа. Установлено, что серебрение, кадмирование и фосфатирование титановых болтов с последующей смазкой деталей дисульфидом молибдена снижает коэффициент трения в резьбе в 1,5-3 раза. Однако коэффициент трения в этих случаях нестабилен и заедание в резьбе не исключается. Аналогичное поведение крепежных соединений обнаруживается при анодировании болтов. С. Г. Глазунов и др. рекомендуют для болтов из сплава марки ВТ 16 применять гайки из нержавеющих сталей, а в случаях, когда в паре с титановыми болтами должны быть титановые гайки, то последние следует изготовлять из сплавов марок ВТ 16 или 0Т4 и термически оксидировать либо покрывать твердой смазкой ВАП-1 или ВАП-2.

Испытания крепежных соединений с резьбой М10, М14, М20 и М36, изготовленных из сплавов марок ВТ5, ПТ-ЗВ, ВТЗ-1 (болты, шпильки) и сплава марки ВТ5 с термическим оксидированием (гайки), сплава марки ПТ-ЗВ и углеродистой стали (гнезда в плитах), на свинчиваемость показали:

вворачивание титановых шпилек всухую в гнезда из сплава марки ПТ-ЗВ и углеродистой стали при удельной нагрузке 2000 кгс/см (рассчитано путем деления 34% осевой нагрузки на площ,адь одного витка) приводило к значительному повреждению резьбы в виде задиров и к неразъемности соединений после 2-3 циклов;

применение смазки из смеси графита с маслом (50% графита и 50% масла) увеличило число циклов до появления задиров до 3-5, но и после 15 циклов разъемность соединений сохранялась;

свинчиваемость титановых болтов с оксидированными гайками из сплава марки ВТ5 обеспечивалась на протяжении 15 и более циклов при удельном давлении до 2000 кгс/см. Для обеспечения разъемности крепежных соединений из титановых сплавов и для исключения возможности их разрушения при сборке и Эксплуатации необходимо регламентировать моменты затяжки. Формулы для определения моментов затяжки соединений относительно просты [12].

Момент затяжки шпильки в гнезде:

коэффициент трения в резьбе; [Q3] = ---допускаемая

осевая сила затяжки соединения, кгс; = 0,785 (d - dL) - площадь проекции одного витка, см; йвн - внутренний диаметр резьбы гайки, см; Iq] - допускаемая удельная нагрузка в резьбе, кгс/см; [] < 1250 кгс/см для резьбы Мб-М20; [q] 2000 кгс/см для резьбы М22-М48. Момент затяжки гайки (болта):

где = [Q3] 0,65йрт. - момент трения и р-коэффициент трения торца гайки о поверхность соединяемых деталей. Средние значения приведенного коэффициента трения в резьбе К и коэффициента трения торца гайки по поверхности соединяемых деталей р приведены в табл. 60. Для крепежных соединений, работающих при вибрациях, следует учитывать, что коэффициенты трения могут уменьшаться в несколько раз, и поэтому такие соеди-

Таблица 60. Средние значения коэффициентов К и

Материал болта (шпильки), гайки (гнезда) и соединяемой детали

Титановые сплавы ВТ5,

ПТ-ЗВ, ВТЗ-1 без обработки-

ВТ5 оксидированный, режим 5

без обработки (или наоборот)

нения следует стопорить с помощью стопорных отгибных шайб, кернения, обвязки проволокой и др. Так как разъемность в резьбовых соединениях необходимо обеспечить не только в крепежных соединениях, но в различных других узлах машин (соедине- ниях разных крышек, штуцеров, накидных гаек и т. п.), были проведены испытания крепежных резьб от Ml 8x1,5 до М56х2

Рис. 102. Внешний вид испытывавшихся штуцерно-торцовых соединений

на свинчиваемость. Испытывались детали при следующем сочетании материалов: штуцер из сплава марки ВТ5 без обработки - гайка из сталей марок 2X13, 20 и латуни марки ЛС59-1; штуцер из сплава марки ВТ5, оксидированный при 850° С - 5 ч, - гайка из того же сплава, оксидированная при 800° С - 1ч.

Резьбовые соединения, выполненные из оксидированного и не-оксидированного титана и с гайками из стали 20 со смазкой смесью графита с веретенным маслом обеспечивали 200 циклов свинчивания при удельной нагрузке 400 кгс/см. В случае применения гаек из стали марки 2X13 схватывание с повреждением нескольких витков резьбы наблюдалось после 50 циклов свинчивания.

Латунь марки ЛС59-1 переносилась на титановую резьбу, однако работоспособность узла сохранялась и после 200 циклов свинчиваний. Натурные образцы штуцерно-торцовых соединений

трубопроводов, в которых штуцера и накидные гайки выполнялись нз сплава марки ВТ5 с термическим оксидированием (рис. 102), обеспечивали работоспособность па протяжении 200 циклов свинчиваний.

Резьбовые ходовые соединения. Для передачи осевых усилий в различных устройствах (арматуре, приводах и т. п.) часто применяют ходовые резьбовые соединения. Испытания ходовых трапецеидальных резьб проводились на специальной машине при постоянных осевых усилиях и применении различных смазок (табл. 61). Удельная нагрузка определялась делением 34% осевой нагрузки на плош,адь проекции первого витка; износ определялся измерением осевого люфта до и после испытаний.

Наилучшая работоспособность обеспечивается при применении оксидированных винтов, а гаек из высокооловянной бронзы марок БрОФ6,5-0,15 или БрОФ10-1. Во всех других случаях наблюдались либо повышенный износ, либо значительный перенос бронзы, повышение температуры в узле и заклинивание (БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1,5). Испытания натурного винтового привода с резьбой трап. 60 X 12 при осевом усилии до 20 т, в котором .винт из сплава марки ВТБ был оксидирован при 800° С - 1 ч, а ходовая гайка изготовлена из бронзы БрОФ10-1, показали их высокую работоспособность на пути трения 20 км при смазке АМС-1.

Радиальные и упорные подшипники скольжения. К их числу следует отнести и сочленения деталей типа вал - втулка , которые нельзя в полном смысле отнести к подшипникам скольжения. На рис. 103 представлены результаты испытаний такого узла применительно к условиям работы арматуры, в которой шток (шпиндель) может совершать во втулке (грундбуксе) возвратно-поступательное (рис. 103, а), враш,ательное (рис. 103, б) и винтовое (рис. 103, в) движения. При сухом трении испытывались валики диаметром 25 мм, к которым нагрузка примерно 10 кгс/см прикладывалась консольно.

Из результатов этих опытов видно, что в случае оксидирования валиков (850° С - 5 ч) и втулок (800° С - 1ч) обеспечивается работоспособность узла в течение 5000 двойных ходов при возвратно-поступательном движении и 20 ООО оборотов - при враш,атель-ном. Это соответствует пути трения 240 и 1500 м.

В случаях испытаний нержавеющих сталей в паре с оксидированным и неупрочненным сплавом марки ВТ5 схватывание наступает после незначительных путей трения (1-20 м). Хроми-

рование и химическое никелирование сплава марки ВТб, как и при испытаниях на машинах трения, показали неустойчивые результаты, связанные с пестрым качеством сцепления покрытия с основным металлом. Хорошие результаты получены при применении втулок из текстолита и капрона в сочетании с валиками из неупрочненного титана, на которых при данных условиях испытаний не было обнаружено повреждений.

Путь трения за цикл в случае винтового движения в 4-8 раз больше, чем при других видах относительного движения образцов, и поэтому большинство испытывавшихся сочетаний материалов оказалось неработоспособным после нескольких десятков циклов движения (на рис. 103, в эти результаты не приведены). Наилучшие результаты при этом виде движения (испытания были ограничены 2000 циклов) показали пары из сплава марки ВТ5, оксидированного при 850° С, с тем же и так же упрочненным сплавом, монель-металлом, азотированной сталью марки 2X13 и сочетание азотированного сплава марки ВТ5 друг с другом. В результате стендовых испытаний различных типов арматуры были получены данные, подтверждающие работоспособность ее узлов трения в течение до 15 000 циклов открытий-закрытий при сочетаниях материалов, показавших наилучшую работоспособность в процессе испытаний моделированных узлов.

Испытания радиальных подшипников диаметром 30 мм (узел вал- втулка , v = 0,11 м/с) при консольном нагружении удельным давлением до 300 кгс/см показали, что оксидирование при 800° С на воздухе и в графите обеспечивает высокую работоспособность в паре с оловянными бронзами; оксидирование при 850° С-с охлаждением в воде и азотирование при высоких нагрузках послепути трения 5-6 км приводят к усталостному выкрашиванию упрочненного слоя; значения критерия износа, полученные при стендовых испытаниях, близки к его значениям при испытаниях на лабораторных машинах трения; аналогично также поведение различных антифрикционных материалов и состояние трущихся поверхностей. Стендовые испытания подтвердили также эффективность применения консистентной смазки.

С. А. Лукиным и В. В. Вязанкиным были проведены испытания подшипников из материалов марок 7В-2А и 2П-1000 в воде повышенной температуры. Радиальные и упорные подшипники из материала марки 7В-2А за 8020 ч при скорости трения 14-28 м/с и удельном давлении до 3 кгс/см износа практически не имели.

Подшипники из материала марки 2П-1000 за 2100 ч, которыми были ограничены испытания, имели износ в пределах 0,024- 0,08 мм не радиальных и 0,03-0,09 мм на упорном. Во всех указанных выше случаях работоспособность подшипников сохранялась после указанного времени испытаний; оксидированный слой на деталях был только либо частично изношен, либо на нем наблюдалось образование отдельных рисок из-за попадания инородных частиц.

Читайте также: