Усталостные испытания. Методы и оборудование для определения триботехнических свойств

Усталостные испытания.
Методы и оборудование для определения триботехнических свойств
Усталость - изменение механических и физических свойств материала под длительным
действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций.
Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его
механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Эти изменения
протекают по стадиям и зависят от исходных свойств, вида напряжённого состояния,
истории нагружения и влияния среды. На определённой стадии начинаются необратимые
явления снижения сопротивления материала разрушению, характеризуемые как
усталостное повреждение. Сначала в структурных составляющих материала и по
границам их сопряжения (зёрна поликристаллического металла, волокна и матрица
композитов, молекулярные цепи полимеров) образуются микротрещины, которые на
дальнейших стадиях перерастают в макротрещины либо приводят к окончательному
разрушению элемента конструкции или образца для механических испытаний.
Количественно усталостный процесс описывается зависимостью между накопленным
повреждением и числом циклов или длительностью нагружения по параметру величины
циклических напряжений или деформаций.
Соответствующая зависимость между числом циклов и стадией повреждения (в т. ч.
возникновением трещины или окончательным повреждением) называется кривой
усталости.
Эта кривая – основная характеристика усталости материала.
Рис. 1. Кривые усталости в
области многоцикловой усталости.
Рис. 2. Кривые усталости в
области малоцикловой усталости.
Предел усталости материалов (предел выносливости) - наибольшая величина амплитуд
напряжений симметричного цикла изменения механических нагрузок или максимального
напряжения асимметричного цикла, повторное действие которых материал выдерживает, не
разрушаясь, неограниченное число циклов;
Ограниченный предел выносливости – величина амплитуды или максимального
напряжения цикла, повторение действия которых с данным числом циклов вызывает
усталостное разрушение материала или возникновение в нём макротрещин.
Трение (внешнее) - механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания
двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении.
Сила сопротивления F, направленная противоположно относительно перемещению
данного тела, называется силой трения, действующей на это тело.
Трение — диссипативный процесс, сопровождающийся выделением тепла,
электризацией тел, их разрушением и т.д.
Fтр 
M тр
R
, где Fтр - сила трения, Мтр - момент трения, рассчитывается по
диаграмме, Н; R - радиус контробразца, м;
тр
тр
коэффициент трения определяется по формуле:
где P – нагрузка на образец, Н
f

F
P
Различают трение скольжения и качения.
Характеристика первого — коэффициент трения скольжения fc — безразмерная
величина, равная отношению силы трения к нормальной нагрузке;
характеристика второго — коэффициент трения качения fk представляет собой
отношение момента трения качения к нормальной нагрузке.
Внешние условия (нагрузка, скорость, шероховатость, температура, смазка) влияют на
величину трения не меньше, чем природа трущихся тел, меняя его в несколько раз.
Машина для испытания материалов на трение 2168 УМТ
Машина 2168 УМТ предназначена для испытания различных фрикционных и смазочных
материалов на трение и износ в широком диапазоне нагрузок, скоростей и схем
испытаний.
Машина относится к универсальным машинам трения. Большой набор сменных
приспособлений позволяет быстро перестраивать машину на различные схемы
испытаний.
Машина
автоматизирована.
Позволяет проводить испытания по
схемам:
"диск-палец",
"кольцокольцо", "вал-втулка", "диск-колодка"
- при вращении; "вал-втулка", "дискколодка", "вал-трубки" (виброизнос) при
качательном
движении;
"стержень-палец" - при возвратнопоступательном
движении.
Машина состоит из следующих
основных
частей:
установки
испытательной; камеры трения для
испытания образцов: "вал-втулка",
"диск-колодка", "вал-трубки"; камеры
трения поступательного движения;
приспособления
для
испытания
образцов "кольцо-кольцо"; пульта
управления; пульта с силовым
оборудованием.