Межгосударственный стандарт ГОСТ 23.223-97 "Обеспечение износостойкости изделий. Метод определения триботехнических свойств конструкционных материалов при взаимодействии с волокнистой массой" (введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 26 декабря 1997 г. N 438)

Products wear resistance assurance. Method for determination of tribotechnical properties of construction materials in contact with fibrous material

Дата введения 1 июля 1998 г.

Введен взамен ГОСТ 23.223-85

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 использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения

ГОСТ Р 50740-95* Триботехнические требования и показатели. Принципы обеспечения. Общие положения

3 Определения

В настоящем стандарте применяются следующие термины с соответствующими определениями.

Волокно - протяженные гибкие и прочные тела с очень малыми поперечными сечениями.

Примечание - 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.

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 и v и работоспособности испытываемого 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  кг, расположенный в цилиндрическом коробе. Расстояние от оси короба 3 (рисунок 2) до оси вращения должно быть не менее 240 мм;

- 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  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  с шагом 0,5  с погрешностью ;

- непрерывную регистрацию момента сил трения от 0 до 1962  (от 0 до 200 );

- среднее квадратическое отклонение при оценке случайной погрешности моментоизмерителя (при статической градуировке) не более 4% от измеряемого значения;

- измерение частоты вращения подвижного образца от 10 до 420  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  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 .

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

,

где - средний диаметр волокна, мм.

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

5.8 Давление прижатия углеграфитового элемента  МПа.

5.9 Для испытаний применяют трибометр, схема которого приведена в приложении А.

6 Подготовка к испытаниям

6.1 Подготавливают порции волокнистого материала массой  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 испытываемого 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 и 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 n, , вращения образца, исходя из необходимой скорости скольжения v, , и расстояния , мм, от оси вращения до оси короба (рисунок 2), определяя ее по формуле

. (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 и v.

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 F стабилизированного трения, напряжения U и суммарной емкости .

Средний коэффициент f трения рассчитывают по формуле

. (2)

Среднюю плотность электростатических зарядов вычисляют по формуле

. (3)

7.1.9 По результатам расчетов строят график зависимости f от произведения pv, оценивают значение pv, при котором начинается увеличение f, 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 f и t. Если эти значения стабильные, исследуемую пару трения считают работоспособной.

______________________________

* Действует на территории Российской Федерации.