6.8. Метод гідростатичного зважування.

Суть методу полягає в порівнянні мас однакових об'ємів випро-бовуваної речовини і рідини відомої щільності (наприклад, дистильованої води), яка є робочою рідиною. Метод призначений для визначення густини (об`ємної маси) формованих виробів (стержні, бруски, трубки) і забезпечує точність виміру густини до 0,1%.

Для проведення методу потрібно: ваги аналітичні з точністю зважу-вання до 0,0001 г. Підставка для стакана, що встановлюється над чашкою вагів, має достатню висоту для вільного переміщення чашки при зважуванні.

Дріт-підвіска з гнучкого, стійкого до корозії матеріала (діаметр проволоки 0,06—0,04 мм).

Робоча рідина, густина якої відома або виміряна з точністю не меньше 0,05%. Для випробування застосовують зразки масою 0,2-5,0г. Визначають масу зразка , зважуючи його з точністю до 0,0001 г.

Встановлюють підставку із стаканом, наповненим робочою рідиною, на столик вагів; випробовуваний зразок за допомогою дрота-підвіски підві-шують до коромисла вагів. Після цього зразок опускають в стакан з рідиною до повного його занурення, не торкаючись стінок і дна судини і стежачи за тим, аби на нім не було бульбашок повітря, і проводять зважування, визначаючи масу .Якщо зразок в рідині спливає, до підвіски підвішують додатковий вантаж.

Зразок знімають з підвіски, підвіску (з вантажем, якщо він примінявся) опускають в стакан з рідиною (підвіска при цьому не повинна стосуватися стінок і дна стакана) і зважують.

Гутину зразка розраховують за формулою (6.5):

ρ=m/m-m₂, (6.5)

де ρ - густина зразка, г/см^3;

m -маса зразка на повітрі, г;

m₂ - маса зразка з підвіскою в рідині, г.

6.9. Методика обробки експериментальних даних.

Для отримання достовірних результатів дослідження (з заданою ступеню ймовірності) проводили статистичну обробку результатів. Для визначення кількості необхідних паралельних дослідів (розраховували за критерієм Кохрена).

Для кожної серії паралельних дослідів обчислювали:

- середнє арифметичне значення функції відгуку:

, (6.6)

– число паралельних досліджень, які проведені при однакових умовах;

– результати окремих експериментів.

- оцінку дисперсії

² , (6.7)

- для перевірки відтворюваності дослідів знаходили відношення найбільшої з оцінок дисперсій до суми всіх оцінок дисперсії (розрахунковий критерій

Кохрена)

, (6.8)

- порівнювали розрахункове значення критерію Кохрена з табличним значенням.

Якщо розрахункові значення критерію Кохрена менші ніж табличні, то експеримент вважали відтворюваним.

6.10. Обговорення результатів експерементів.

Полімерні матеріали широко застосовуються у вузлах тертя сучасних машин і механізмів. Особливий інтерес представляє застосування у вузлах тертя термостійких ароматичних поліамідів, які значно перевершують по міц-ності більшість відомих термопластів. Разом з тим, ці полімери мають достат-ньо високі триботехнічні властивості при терті як без змащення, так і зі зма-щенням. Виходячи з цього, замінюємо матеріал втулки підшипника ковзання з второпласта на розброблені нами композиційні матеріали на основі феніло-ну з метою підвищення надійності та довговічності роботи підшипника.

В якості об`єктів дослідження вибраний ароматичний поліамід фенілон С2 та композити на його основі: 98% фенілон С2 + 2% ПМС; 90% фенілон С2 +10% графіт; 88% фенілон С2 +10% графіт +2% ПМС. Вибір об`єктів дослід-жень обумовлений їх високим рівнем фізико-механічних, теплофізичних та триботехнічних властивостей.

З метою підвищення антифрикційних властивостей вибраних полімерних композицій проводили термічну обробку зразків в середовищі поліметилси-локсану (ПМС) по вище описаній методиці.

Дослідження впливу термообробки на антифрикційні властивості компо-зиційних матеріалів на основі фенілону проводили на машині тертя СМЦ-2 в режимі без змащування при різних питомих навантаженнях і швидкості ков-зання 0,75 м/с.

В результаті проведення експериментальних досліджень, було встанов-лено, що термообробка полімерних матеріалів в середовищі силіконового мас-тила сприяє підвищенню антифрикційних показників, про що свідчить порів-няння інтенсивності зношування і коефіцієнту тертя оброблених і необробле-них матеріалів (рис. 1.,2.). Це пов`язано зі зміною структури матеріалів, а та-кож з появою на поверхні зразка дифузійного шару, насиченого органосілок-саном, який потрапляє в зону контакту тіл, які труться та служить додатковим змащуванням.

Про вплив термічної обробки на антифрикційні властивості свідчить зміна значень коефіцієнта тертя та інтенсивності зношування для досліджува-них матеріалів в залежності від питомого навантаження. На рис. 1 показана за-лежність коефіцієнту тертя від питомого навантаження в режимі сухого тертя. Як свідчать дані випробувань, коефіцієнт тертя, зі зростанням питомого наван-таження зменшується. Одночасно, аналіз приведених даних показує, що на зна-чення коефіцієнта тертя впливає термообробка в середовищі ПМС, яка сприяє зменшенню значення коефіцієнта тертя.

На рис. 2. представлена залежність інтенсивності зношування від пито-мого навантаження в режимі сухого тертя. З приведених залежностей видно, що зі збільшенням питомого навантаження інтенсивність зношування зростає. Порівняння інтенсивності зношування оброблених і необроблених зразків показує, що термообробка зразків впливає на зменшення значення інтенсив-ності зношування.

Аналіз приведених даних показує, що на значення коефіцієнта тертя та зношування матеріалів впливає склад полімерних композицій на основі феніло-ну. З приведених залежностей видно, що кращі триботехнічні показники мають композиції, що містять у своєму складі графіт та ПМС, це пов`язано з утворен-ням на поверхні тертя металевого контртіла твердої плівки, яка виконує функ-цію мастила.

Також проведені дослідження впливу термообробки на температуру в зоні тертя композиційних матеріалів на основі фенілону в режимі сухого тертя (табл.1) Слід відмітити, що температура в зоні тертя оброблених зразків менше, ніж у необроблених.

Рис.1. Вплив термообробки на коефіцієнт тертя (f) композиційних мате-ріалів на основі фенілону в режимі сухого тертя: а-без термообробки, б- термо-оброблені.

1 – фенілон С2; 2-98% фенілон С2 + 2% ПМС; 3 – 90% фенілон С2 + 10% графіт; 4 – 88% фенілон С2 + 2% ПМС+ 10% графіт.

а

б

Рис. 2. Залежність інтенсивності зношування (I) від питомого наванта-ження ( P) в режимі сухого тертя: а-без термообробки, б-термооброблені.

1 – фенілон С2; 2-98% фенілон С2 + 2% ПМС; 3 – 90% фенілон С2 + 10% графіт; 4 – 88% фенілон С2 + 2% ПМС+ 10% графіт

В результаті досліджень встановили, що термообробка фенілона С2 та композитів на його основі у ПМС сприяє зменшенню антифрикційних влас-тивостей і покращенню зносостійкості матеріалів на основі фенілону. Доведе-но, що термообробка графітонаповненого фенілону С2, який модифіковано ПМС більш ефективна, ніж не модифікованого композиту. Розроблений ре-жим термообробки композиційних матеріалів на основі фенілону може бути впроваджений в промисловість, для обробки виробів з зазначених матеріалів, з метою підвищення їх властивостей.