К задачам испытаний на трение и изнашивание относятся: оценка триботехнических характеристик материалов и смазок, подбор оптимальных их сочетаний для конкретных приложений, оценка триботехнических характеристик деталей, узлов и машин в целом.
В соответствии с целью и условиями проведения, испытания могут быть модельными – в условиях лаборатории, стендовыми – в условиях близких к практическим и полевыми – в реальных условиях эксплуатации.
Лабораторные и стендовые испытания обычно выполняются ускоренными, чтобы сократить время начальной стадии подбора материалов и смазок. При этом моделирование должно отражать условия работы реальной трибосистемы, ее конструкцию и вид компонентов. В ускоренных испытаниях некоторые из их параметров ужесточают, наиболее часто это контактное давление, скорость или температура. Методология трибоиспытаний обобщена в работах Блау, Брауна, Будински, Евдокимова, Чихоса, Чичинадзе.
Наиболее существенные факторы для проведения эффективного моделирования:
- Геометрия контактной пары
- Кинематика движения
- Вид нагружения
- Тип смазки
- Контроль окружающей трибосистему среды
- Подготовка образцов для испытаний
Все эти факторы должны быть учтены, для того чтобы результаты испытаний были надежными, воспроизводимыми и адекватными моделируемой трибосистеме. Другое важное обстоятельство – это точность а надежность измерений фрикционных характеристик в испытаниях.
Для измерения силы или момента трения чаще всего используются различного вида динамометры – тензометрические, пружинные, маятниковые, пьезоэлектрические, индукционные и т.д.
Износ определяют, измеряя потерю массы, изменение линейных размеров образцов, изменение профиля поверхности трения или размера контрольных лунок на этой поверхности, интенсивность отделения контрольных радиоактивных изотопов с продуктами износа и т.д.
Температура может определяться как контактным (термопара) так и бесконтактным (пирометр) методами.
Другими характеристиками, определяемыми в процессе трибоиспытания, могут быть количество и размер частиц изнашивания, изменение химического состава поверхностных слоев испытуемых материалов и смазок, структурные изменения в материалах, а также морфология поверхности трения (наличие пленок перенесенного материала, трещин, пор и т.д.).
Существуют три основные группы машин для испытаний на трение и изнашивание по исходной геометрии контактной пары: точечный контакт, линейный контакт и конформный контакт (по плоскости или криволинейной поверхности).
Эти три типа могут реализоваться в огромном количестве модификаций. Часть этих вариантов реализована в испытательных машинах серийного производства разных стран, еще большее разнообразие конструкций можно найти в исследовательских лабораториях, где они приспособлены для моделирования нестандартных трибологических задач.
Некоторые из испытательных машин стандартизованы в развитых индустриальных странах, как, например, четырехшариковая машина трения для оценки свойств смазочных материалов, двухроликовая машина для моделирования схватывания или машина колодка – ролик для испытаний полимерных материалов.
Однако большинство типов машин, применяемых для трибоиспытаний, не стандартизовано, и это создает трудности при сравнении результатов, полученных в разных странах и даже в разных лабораториях одной страны.