Введен в действие

Постановлением Госстандарта РФ

от 26 декабря 1997 г. N 438

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ

 

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

С ВОЛОКНИСТОЙ МАССОЙ

 

Products wear resistance assurance.

Method for determination of tribotechnical properties

of construction materials in contact with fibrous material

 

ГОСТ 23.223-97

 

Группа Т51

 

МКС 19.020;

ОКСТУ 0023

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

1. Разработан Российской Федерацией.

Внесен Госстандартом России.

2. Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (Протокол N 11-97 от 25 апреля 1997 г.).

За принятие проголосовали:

 

┌─────────────────────────────┬───────────────────────────────────────────┐

│  Наименование государства   │     Наименование национального органа     │

│                             │             по стандартизации             │

├─────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────┤

│Азербайджанская Республика   │Азгосстандарт                              │

│Республика Армения           │Армгосстандарт                             │

│Республика Белоруссия        │Белстандарт                                │

│Республика Казахстан         │Казгосстандарт                             │

│Российская Федерация         │Госстандарт России                         │

│Республика Таджикистан       │Таджикский государственный центр по        │

│                             │стандартизации, метрологии и сертификации  │

│Туркменистан                 │Туркменглавгосинспекция                    │

│Республика Узбекистан        │Узгосстандарт                              │

│Украина                      │Госстандарт Украины                        │

└─────────────────────────────┴───────────────────────────────────────────┘

 

3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26 декабря 1997 г. N 438 межгосударственный стандарт ГОСТ 23.223-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1998 г.

4. 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.

--------------------------------

<*> Действует на территории Российской Федерации.

 

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 не упорядоченных 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 p прижима и скорости v скольжения, измеряют значения силы трения, температуры образца и электростатического заряда на волокнистой массе, по которым судят о диапазоне допустимых значений p 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 (0,45 +/- 0,01) 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.

 

 

1 - опорный подвижный диск; 2 - образец; 3 - редуктор;

4 - приводной электродвигатель; 5 - цилиндрический короб;

6 - блок тарировочного устройства; 7 - тензобалка;

8 - тахометр; 9 - испытываемая волокнистая масса;

10 - груз; 11 - тарировочный груз

 

Рисунок 1. Схема испытаний и тарировки

 

 

1 - стрела; 2 - вертикальная ось; 3 - цилиндрический короб

диаметром ; 4 - скользящий элемент (медный электрод);

5 - поршень; 6 - волокнистая масса

 

Рисунок 2. Нагрузочная система испытаний установки

 

5.2. Стенд для испытаний должен обеспечивать:

- прижатие волокнистого материала массой (50 +/- 2) 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  с шагом  с погрешностью +/- 5%;

- непрерывную регистрацию момента сил трения от 0 до 1962 Н x см (от 0 до 200 кгс x см);

- 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  с погрешностью не более 5% установленного значения;

- измерение температуры подвижного образца в зоне трения до 150 °C 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 (60 +/- 10) 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 .

5.6. Зазор между образцом и коробом должен быть не более 1 мм. Образец исследуемого материала изготовляют в соответствии с рисунком 3.

 

 

1 - стальной диск; 2 - испытуемое покрытие

 

Рисунок 3. Образец исследуемого материала

 

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 (0,002 +/- 0,001) МПа.

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

 

6. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

 

6.1. Подготавливают порции волокнистого материала массой (50 +/- 2) 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 p 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 p 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 p 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 p 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 p, v и конкретной волокнистой массе.

По заданному v по формуле (1) определяют частоту вращения образца, устанавливают требуемое давление p 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.

 

 

 

 

 

Приложение А

(рекомендуемое)

 

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ТРИБОМЕТРА

 

Схема испытательного прибора - трибометра приведена на рисунке А.1.

 

 

1 - электродвигатель постоянного тока; 2 - тонкий и грубый

регуляторы частоты вращения электродвигателя; 3 - редуктор;

4 - приводной вал (шпиндель); 5 - опорный диск;

6 - испытываемый дисковый образец с покрытием;

7 - изоляционная прокладка; 8 - ось; 9 - стрела;

10 - цилиндрический короб; 11 - поршень;

12 - электрод - направляющий; 13 - углеграфитовый

термоизмерительный элемент; 14 - измеритель емкости;

15 - электрометр; 16 - добавочная емкость;

17 - потенциометр; 18 - термостат; 19 - трос;

20 - тензобалка с тензодатчиками; 21 - тензоусилитель;

22 - осциллограф; 23 - покрытие

 

Рисунок А.1

 

Испытываемый дисковый образец 6 устанавливают на опорном диске 5, приводимом во вращение от электродвигателя постоянного тока 1 через редуктор 3. Необходимое давление на волокнистую массу поршнем 11 в цилиндрическом коробе 10, установленном на стреле 9, которая имеет возможность поворачиваться на оси 8 под действием силы трения. Силу трения регистрируют при помощи тензодатчиков 20 на тензобалке тензоусилителя 21 и осциллографа 22. Плотность трибоэлектрических зарядов определяют, измеряя потенциал электрометром 15 при помощи металлических электродов 12. Температуру в зоне трения измеряют потенциометром 17 по показаниям термоэлектрического преобразователя (термопары), установленного в скользящих углеграфитовых элементах 13. Скорость скольжения при трении регулируют изменением частоты вращения электродвигателя при помощи регуляторов 2.

 

 

 

 

 

Приложение Б

(рекомендуемое)

 

ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

 

    Дата ________________________      Исполнитель ________________________

 

Испытуемый материал	ГОСТ, ТУ	Твердость HB          или микротвердость

 

Разновидность  и сорт массы	Средний диаметр   волокна, мкм	Засоренность,       %	Влажность,      %	Температура    воздуха

 

Результаты измерений коэффициента трения

 

┌────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│        │                                              -1                │

│Давление│                  Скорость скольжения v, м x с                  │

│ p, МПа ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┤

│        │ 0,5 │ 1,0 │ 2,0 │ 3,0 │ 4,0 │ 5,0 │ 6,0 │ 7,0 │ 8,0 │ 9,0 │10,0│

│        ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

├────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

└────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┘

 

Результаты измерений плотности трибоэлектрического заряда

 

┌────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│        │                                              -1                │

│Давление│                  Скорость скольжения v, м x с                  │

│ p, МПа ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┤

│        │ 0,5 │ 1,0 │ 2,0 │ 3,0 │ 4,0 │ 5,0 │ 6,0 │ 7,0 │ 8,0 │ 9,0 │10,0│

│        ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

├────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

└────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┘

 

Результаты измерений температуры в зоне трения

 

┌────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│        │                                              -1                │

│Давление│                  Скорость скольжения v, м x с                  │

│ p, МПа ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┤

│        │ 0,5 │ 1,0 │ 2,0 │ 3,0 │ 4,0 │ 5,0 │ 6,0 │ 7,0 │ 8,0 │ 9,0 │10,0│

│        ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

├────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤

│        │     │     │     │     │     │     │     │     │     │     │    │

└────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┘