Универсальный триботехнический комплекс для оценки совместимости конструкционных и смазочных материалов и покрытий «трибометр «универсал-1а»

Современные тенденции в области создания машин трения

Испытания на трение и изнашивание играют важную роль при создании высокоресурсных узлов трения, долговечность которых лимитирует срок службы механических систем, имеющих подвижные сопряжения. Поэтому создание высококачественных машин для проведения испытаний конструкционных и смазочных материалов на совместимость при трении и изнашивании имеет ключевое значение при выборе рациональных конструктивных и технологических мер  по совершенствованию трибоузлов. Актуальность данных работ подтверждается стабильно высоким числом ежегодно патентуемых устройств [19-42] и способов испытаний триботехнических материалов [43-49], а также публикаций на эту тему [50-52].

В целом можно отметить ряд тенденций в области создания испытательного триботехнического оборудования.

Первая тенденция связана с увеличивающейся долей специализированных машин трения, позволяющих решать частные задачи производства. Это объясняется большим числом видов трения и изнашивания, реализуемых при эксплуатации технических систем. При этом подавляющее большинство изобретаемых машин трения предназначены для триботехнических испытаний при воспроизведении двух видов трения – качения и скольжения. В меньшей степени развивается оборудование для исследования трения в абразивных средах, вакууме и т.д. Наметившийся отход от создания универсального многоцелевого испытательного оборудования можно объяснить стремлением упростить и удешевить машину трения. Однако при этом существенно снижается область применимости создаваемой техники. Универсальное оборудование позволяет использовать один привод для воссоздания различных схем испытаний. При этом существенно экономится пространство в испытательной лаборатории. Недостаток универсальных и вместе с тем недорогих трибометров особенно остро ощущается в учебных заведениях, научных организациях, заводских лабораториях.      

Вторая тенденция связана с совершенствованием измерительной системы разрабатываемых машин трения. В первую очередь это касается компьютеризации сбора экспериментальных данных. Появившиеся в последние годы промышленные аналого-цифровые преобразователи, комплектуемые соответствующим программным обеспечением, позволяют превратить персональный компьютер в систему сбора и хранения экспериментальных данных. Во вторую очередь можно отметить совершенствование датчиков. В настоящее время имеется достаточно широкий ассортимент различных промышленно выпускаемых датчиков с требуемыми показателями точности, а также усилительной аппаратуры к ним. Чаще всего, при создании трибометров используют различные датчики силы (тензометрические, оптико-механические и др.). Однако, несмотря на расширение ассортимента датчиков, можно отметить, что информативность патентуемых трибометров не только не увеличивается, но в ряде случаев даже отсутствуют важные для испытаний датчики. Так, например, зачастую отсутствуют каналы измерения температуры. Практически не используются датчики акустической эмиссии.   

Третья тенденция, сохраняющаяся на протяжении последних десятилетий, заключается в том, что в них используются относительно крупные образцы, имеющие специальную форму, а требуемые давления обеспечиваются с использованием мощных гидроприводов. Повышение мощности испытательного оборудования можно объяснить стремлением форсировать, т.е. ускорить триботехнические испытания. Такое положение дел представляет собой определенного рода «атавизм», перешедший от советских времен, при которых расходы материалов, энергии и трудозатрат не представляли проблем. В настоящее время, когда во всех областях прикладной физики наметилась тенденция к миниатюризации экспериментов, при создании машин трения сохраняется приверженность к крупногабаритной технике. В то же время форсирование нагрузочных режимов можно вполне обеспечить уменьшением площадей поверхностей трения. При этом одновременно достигаются два преимущества: уменьшаются габариты образцов (снижается материалоемкость экспериментов) и высокие давления реализуются при сравнительно небольших осевых нагрузках. При этом отпадает потребность в мощной гидроаппаратуре и, соответственно, в мощном электроприводе (снижаются энергозатраты).