Трибометр: назначение и основные элементы установки

Основной причиной отказов оборудования различных производств является трение его сопряженных элементов. На поверхности деталей появляются повреждения, элементы деформируются и перестают корректно выполнять свои функции.

Износ деталей приводит к необходимости прекращения работы машин для их ремонта и замены поврежденных компонентов.


Степень износа зависит от:

  • Условий взаимодействия (трения) элементов
  • Конструкционных материалов, из которых изготовлены детали, в частности степени их совместимости
  • Наличия / отсутствия смазочных материалов в узле и их правильный подбор

Для производства узлов трения, обладающих длительным сроком службы, на этапе их проектирования проводят ускоренные испытания на трение и износ на трибометре (машине трения).

Испытания заключаются в обеспечении сопряжения и относительного движения двух изучаемых материалов – образца и контр-тела. Подбирается оптимальная схема трения, наиболее универсальной является взаимодействие со сосредоточенным контактом по схеме «сфера-плоскость».


Испытательный блок трибометра


Возможность получения результатов о характере взаимодействия образцов в короткий промежуток времени достигается за счет интенсификации влияния негативных факторов – увеличения нагрузки на образцы и скорости вращения.


Конструкция машины трения:

  • Испытательный блок – место взаимодействия материалов. Элементы вставляются в образцедержатели и прижимаются с заданным усилием
  • Блок нагружения – создание постоянной или переменной нагрузки на образцы специальными механизмами: рычажно-гравитационными, пневматическими, пружинными и другими
  • Блок управления – на пульте управления задаются параметры взаимодействия образцов, такие как сила их прижатия, скорость вращения
  • Система регистрации и демонстрации данных – в наиболее современных установках данные о процессе трения образцов выводятся на экран для возможности их постоянного отслеживания
  • Электропривод – устройство, обеспечивающее вращение образцов
  • Камера – используется для воспроизведения реальных условий работы образцов: высоких температур, воздействия абразива, вакуума, влажности и тд. Кроме того, камера может использоваться для снижения шума в процессе работы машины трения, предотвращения попадания посторонних частиц на тестируемые элементы и исключения выброса продуктов износа образцов во внешнюю среду

В процессе испытания регистрируются такие параметры как коэффициент трения, сила трения, фрикционный разогрев, путь трения и так далее.

Данные представляются в виде графиков взаимодействия, по которым в том числе делаются выводы о способах оптимизации узла.



Испытания могут проводится в смазочных средах или без использования материалов, снижающих трение. Для исследования взаимодействия образцов в жидком смазочном материале применяют машины трения с емкостями под смазку. Часто это четырехшариковые трибометры, которые специально разработаны для тестирования смазочных материалов.

Твердые смазки тестируются на любых трибометрах, так как они интегрируются в поверхность конструкционного материала.


Обобщенный план испытаний на трение и износ:

  • Подготовка и установка образцов. Тестируемые детали должны быть очищены от загрязнений и обезжирены, после чего полностью высушены. Если проводится испытание с применением смазочного материала, то его добавляют в емкость или наносят на образцы
  • Настройка частоты вращения элементов
  • Включение электродвигателя
  • Постепенное сближение образцов, регистрация силы трения холостого хода
  • Обеспечение нагружения пары трения

Чаще всего испытания оканчиваются автоматически по прошествии установленного времени. Основанием для прекращения работы установки также может служить превышение максимально допустимых коэффициента трения деталей, температуры, суммарного числа оборотов. Предельные значения устанавливаются до запуска процесса исследований.

Кто в России осуществляет триботехнические испытания?

Одной из немногих российских лабораторий, оснащенных современными триботехническими установками, является Инженерный центр MODENGY. Он открыт в городе Брянске на базе компании «Моденжи», специализирующейся на разработке и производстве антифрикционных твердосмазочных покрытий.

Трибометр со схемой трения «шар-диск» был поверен и аттестован на соответствие стандарту ASTM G99 в аккредитованном метрологическом центре.

Специалисты компании тестируют свои покрытия, а также оказывают услуги по проведению испытаний на трение и износ.

Заказные испытания включают в себя разработку индивидуального плана тестирования, онлайн-трансляцию испытаний заказчику, составление отчетной документации, передачу клиенту прав на результаты исследования и предоставление рекомендаций по модернизации узла трения.



Трансляция процесса испытаний позволяет заказчику отслеживать процесс исследования образцов через камеру, а также следить за изменением параметров взаимодействия на экране монитора машины трения.

Исследования на трение являются составляющей рационального цикла испытаний систем контактного взаимодействия. Они позволяют в лабораторных условиях выявить границы совместимости пары трения, оценить ее фрикционно-износные характеристики и определить на основе этих данных критические точки, которые являются естественной границей применимости пары трения.