Трение и изнашивание механизмов, смазочные материалы

Трение и изнашивание механизмов, 
смазочные материалы

Учебно-методическое пособие

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»

УДК 621.89.017
ББК 34.41
 
Т66

Издание доступно в электронном виде по адресу 
https://bmstu.press/catalog/item/6921

Факультет «Робототехника и комплексная автоматизация»

Кафедра «Основы конструирования машин»

Рекомендовано Научно-методическим советом
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия

Авторы:
С.А. Поляков, Л.А. Андриенко, В.В. Лычагин, Е.М. Кулешова

Т66  
Трение и изнашивание механизмов, смазочные материалы : 

учебно-методическое пособие / [С. А. Поляков и др.]. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. — 47, 
[5] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-5479-2

Представлены лабораторные работы по изучению методов и 

средств испытаний на триботехническую работоспособность конструкционных материалов при качении с проскальзыванием, по 
оценке потерь на трение и определению коэффициента полезного 
действия механической передачи в зависимости от режима работы 
на примере зубчатого, волнового и червячного редукторов. 

Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 15.04.01 

«Машиностроение».

УДК 621.89.017
ББК 34.41

        

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020
© Оформление. Издательство 

ISBN 978-5-7038-5479-2 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020

Предисловие

«Трение и изнашивание механизмов, смазочные матери- 

алы» — одна из основных дисциплин, предусматривающих формирование у студентов знаний о физических причинах отказа оборудования машиностроения. Освоив данную дисциплину в рамках образовательной программы магистратуры по направлению 
подготовки 15.04.01 «Машиностроение», студенты приобретут 
знания об основных положениях трибологии в машиностроении 
и принципах расчетов деталей и сопряжений на изнашивание. 
Эти знания и полученные навыки они могут применять при проектировании и эксплуатации объектов общего машиностроения. 

Цель издания — обучение проведению лабораторных и стен
довых испытаний и определение триботехнической работоспособности оборудования. 

Пособие содержит теоретическую часть «Особенности прове
дения лабораторных испытаний процессов изнашивания» и четыре лабораторные работы по следующим направлениям: 

• триботехнические лабораторные испытания материалов для 

зубчатых колес;

• стендовые испытания волнового редуктора для оценки энергоэффективности;
• стендовые испытания червячного редуктора для оценки 

энергоэффективности и причин механических потерь в червячной 
передаче;
• стендовые испытания для оценки влияния проскальзывания 

в эвольвентном зацеплении на коэффициент полезного действия 
зубчатой передачи.

В каждой лабораторной работе приведены краткие теорети
ческие сведения по теме, описание используемой лабораторной 
установки, образцов, предназначенных для испытаний, а также 
указания о порядке выполнения работы, методике проведения 
испытаний и оценке образцов и форме отчета о выполнении. К 
каждой лабораторной работе даны контрольные вопросы, в конце 
издания — список рекомендуемой литературы.

Выполнение представленных лабораторных работ позволит 

студентам непосредственно ознакомиться с технологией испытаний и необходимым для этого оборудованием, понять методику 

проведения лабораторных и стендовых испытаний для оценки 
триботехнической работоспособности, а также научиться адекватно ставить задачу испытаний и овладеть навыками их проведения.

Условием допуска к защите лабораторных работ является их 

выполнение студентами и предоставление заполненной формы 
отчета. Лабораторные работы защищаются по такому критерию, 
как наличие ответов на контрольные вопросы. Поскольку лабораторные работы травмоопасные, перед началом их выполнения 
студенты должны ознакомиться с требованиями техники безопасности, обязательными для соблюдения в помещении, где проводятся работы.

Особенности проведения лабораторных 
испытаний процессов изнашивания

Конструктивное оформление, размеры и кинематический тип 

сопряжения, как показывают многочисленные исследования, 
оказывают существенное влияние на процесс его изнашивания. 
В связи с этим при лабораторных испытаниях важно учитывать отличия, которые неизбежно возникают при моделировании в лаборатории эксплуатационных процессов изнашивания.

Используемые в практике триботехнических испытаний экс
периментальные установки существенно различаются по размерам образцов, для испытания которых они предназначены. 
Существуют установки, габариты которых весьма велики — порядка сотен миллиметров, и малые настольные установки для испытаний образцов с размерами в несколько миллиметров.

При выборе размеров образцов имеют значение естественные 

ограничения с их верхней и нижней сторон. Анализ и обоснование выбора испытательных установок и возможности моделирования с учетом масштабных коэффициентов предусмотрены ГОСТ 
23.224–86.

Методы и средства испытаний конкретной поверхности опре
деляются задачей испытаний и уровнем изученности свойств этой 
поверхности. Подобное ранжирование позволяет с помощью более кратковременных и дешевых методов последовательно исключать материалы и технологии, требующие длительных испытаний 
и прямого сопоставления с условиями эксплуатации.

Согласно ГОСТ 23.224–86, установлены четыре группы мето
дов испытаний.

Группа А. Сравнительные экспресс-испытания, сущность ко
торых состоит в определении соотношения интенсивности изнашивания исследуемой и эталонной поверхностей, используемых 
при заранее установленных идентичных условиях. Испытания 
этой группы проводят в соответствии с ГОСТ 23.208–79, 
ГОСТ 23.211–80, ГОСТ 23.220–84, ГОСТ 23.224–86, РД 50–339–82, 
РД 70.0009.006–85. Они предназначены для предварительного отбора вариантов исследуемых технологий обработки и упрочнения 
поверхностей, подлежащих последующим испытаниям групп Б, В, 
Г, а также для контроля стабильности технологического процесса. 

Отсев на стадии испытаний группы А существенно сокращает и 
удешевляет общий комплекс испытаний.

Группа Б. Моделирующие испытания, сущность которых со
стоит в оценке интенсивности изнашивания при эксплуатации 
путем пересчета результатов стендовых испытаний через масштабные коэффициенты и (или) коэффициенты ускорения. 
Основные нормативные документы для этой группе испытаний: 
ГОСТ 23.210–80, ГОСТ 23.224–86, МР 176–85. Испытания рекомендуется проводить в целях оценки работоспособности материалов в условиях, отличающихся небольшим влиянием на изнашивание.
Группа В. Ускоренные ресурсные испытания по ГОСТ 23.205–79, 

ГОСТ 23.224–86 и МР 151–85, проводимые для оценки или контроля ресурса сопряжения применительно к заданным условиям 
эксплуатации.
Группа Г. Испытания по ГОСТ 23.215–84, ГОСТ 23.222–85, 

ГОСТ 23.224–86 и РД 70.0009.006–85 для определения диапазона 
нагрузок, скоростей скольжения и температур, обеспечивающих 
применимые в эксплуатации значения интенсивности изнашивания. Испытания группы Г проводят путем анализа кинетических 
свойств трибосистемы в соответствии с методикой приработки 
на грани заедания. При этом реализуется метод многофакторного 
анализа стационарных свойств трибосистемы. 

Учет конструктивных особенностей при испытаниях осущест
вляется путем выбора конкретных исполнений испытательных узлов и введение их геометрических и теплофизических параметров 
в масштабные коэффициенты. В связи с этим испытания перечисленных групп проводят по следующим вариантам:

а) испытания материалов, обработанных по новой технологии, 

при которых материал сопряженного образца, конструктивное исполнение и кинематический тип сопряжения унифицированы согласно соответствующему нормативно-техническому документу и 
результат сравнивается с эталоном — материалом, обработанным 
по традиционной технологии; 

б) испытания обработанных по новой технологии сопряжений, 

при которых материал сопряженного образца и кинематический 
тип сопряжения соответствуют материалу и кинематическому 
типу натурного сопряжения.

Кинематический тип определяется взаимоположением, геометрией, характером относительного движения трущихся деталей