К вопросу испытаний на изнашивание при трении о древесину

К ВОПРОСУ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ТРЕНИИ О

ДРЕВЕСИНУ

Грядунов С.С., Шугаев Ю.А.

To a question of tests for wear process at friction about wood.

Рабочие поверхности деталей многих деревообрабатывающих станков изнашиваются при трении о древесину или древесно-стружечную массу. Характерным примеров такого изнашивания является изнашивание деталей ножевых валов станков ДС-6 и ДС-8.

Механизм изнашивания металлических материалов при трении о древесину является, как правило, многокомпонентным, поскольку включает механическое истирание, химическую и электрохимическую коррозию, усталостное абразивное и водородное изнашивание. На процесс изнашивания значительное влияние оказывает насыщение рабочей поверхности газами, парами летучих органических кислот, образующихся при термодеструкции древесины, которая значительно интек-сифицируется под воздействием высокой температуры в зоне трения.

Такой сложный механизм изнашивания обуславливает необходимость проведения специальных экспериментальных исследований процесса трения о древесину с целью выявления влияния на него различных факторов, таких как порода древесины, влажность, давление в контакте, температура в зоне трения и т.д.

На основании анализа выявленных закономерностей влияния рассматриваемых факторов и учета особенностей механизма изнашивания конкретных деталей о древесину или древесно-стружечную массу можно сформулировать требования к физико-механическим свойствам и структурно-фазовому составу материала рассматриваемых деталей.

Для разработки методики испытаний на изнашивание при трении о древесину за основу была принята схема изнашивания, в соответствии с которой образец из исследуемого материала осуществляет скольжение с заданным давлением и скоростью по поверхности изнашивающего диска, изготовленного из древесины и оценивают относительную износостойкость путем сравнения износа исследуемых и контрольных образцов.

При испытаниях движения сферического образца осуществляется параллельно образующей тороидальной поверхности. Для обеспечения процесса трения по новой изнашивающей поверхности перед каждым новым проходом образца изнашивающий диск поворачивается на угол, исключающий повторное контактирование с поверхностью контртела.

Реализация методики испытаний обеспечивается испытательной установкой, схема которой приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки для испытаний на изнашивание

Работа установки осуществляется следующим образом. От электродвигателя постоянного тока 1 (тип П11 мощность 0,7 кВт) через муфту 2 вращение передается на червячный редуктор РНЧ-80А 3 с передаточным отношением 41. С выходного вала редуктора через муфту 4 движение передается валу 5, на котором закреплены шестерня конической передачи 18 и звездочка цепной передачи 6. Посредст-вам конической передачи вращение передается вертикальному валу 19, на котором установлены три крестовины 20, со смонтированными в каждой крестовине узлами крепления и нагружения четырех исследуемых образцов 21. Крестовины расположены на разных по высоте уровнях таким образом, что при вращении образцы, установленные в определенную крестовину, поочередно контактируют со своим изнашивающим диском.

Изнашивающие диски 17, 26 и 27 смонтированы на соответствующих крестовинам трех уровнях. Поворот изнашивающих дисков перед каждым проходом образца производятся от звездочки, установленной на валу 5 вращение которой по-средствам цепной передачи 6 передается звездочке, расположенной на одном валу 7 с кулачком 8, имеющим четыре рабочей области одинакового профиля. При вращении кулачка 8 его выступы действуют на ролик 9 сегмента 10, на котором установлена также собачка 13 храпового механизма. Сегмент свободно установлен на входном валу червячного редуктора 14. При повороте выступом кулачка 8 сегмента 10 против часовой стрелки собачка поворачивает храповое колесо 12 на заданный угол. При дальнейшем вращении кулачка сегмент 10 под действием пружины 11 возвращается в исходное положение; при подходе следующего выступа кулачка процесс повторяется.

При повороте входного вала редуктора 14 совершается периодический поворот через муфту 15 вала 16 установленным на нем изнашивающим диском 17, а также дисков 26 и 27 через конические передачи 22 и 23 и цепные передачи 24 и 25. Храповый механизм отрегулирован таким образом, что за один оборот крестовины изнашивающий диск четыре раза поворачивается на 2 , что соответствует дуге окружности на диске 2 мм. Для обеспечения синхронности процесса передаточные отношения конической передачи 18 и цепной передачи 6 одинаковы и равны 2/3. Регулировка согласования поворота диска с движением образца осуществляется путем изменения углового значения кулачка 8 на валу 7.

Для создания равных условий нагружения всех образцов в процессе испытаний обеспечивались одинаковые диаметры траекторий движений рабочих поверхностей образцов. Диаметр траекторий образца определялся величиной его вылета при испытаниях и контролировался специальным устройством с индикатором часового типа 1ИГП1. Величина контактной нагрузки может регулироваться в широких пределах при помощи специального нагружающего устройства.

В случае проведения испытаний при трении по мерзлой древесине предварительно замороженной контробразец должен помещаться в теплоизолированную камеру, где поддержание заданной температуры обеспечивается подачей паров жидкого азота автоматическим блоком поддержания температуры.

Данная испытательная установка позволяет проводить испытания на изнашивание при трении о древесину при широком варьировании исследуемых факторов, которые определяются условиями работы конкретной детали деревообрабатывающего оборудования.

Использование одновременно трех изнашивающих дисков позволяет значительно расширить и ускорить испытания, поскольку в зоне трения на каждом изнашивающем диске могут быть заданы различные режимы нагружения и условия изнашивания.