杠杆四球摩擦试验机杠杆系统误差分析

　　1引言

　　杠杆四球摩擦试验机是以滑动摩擦的形式，在极高的点接触压力条件下，主要用于评定润滑剂的承载能力。包括最大无卡咬负荷PB，烧结负荷PD，综合磨损值ZMZ等三项指标。该试验机满足国家标准四球试验方法，应用于石油化工行业，为国内润滑油生产企业与科研单位提供必要的检测依据。

　　该试验机试验力加载方式为杠杆祛码手动加载，杠杆系统是试验机的关键部件，它结构复杂，加工精度高，制作难度大。杠杆系统误差是对试验机试验力影响的关键因素之一，降低杠杆系统误差对试验机性能以及试验数据准确性的提高有很大作用。

　　2杠杆系统组成

　　杠杆系统由轴承座、球头刀刃、上刀承、杠杆、下刀刃、下刀承、配重陀组成。轴承座上方有一组平面推力轴承和一套油盒，试验钢球放置在油盒内。轴承座在导向孔内，它把球头刀刃施加的力向上传递。轴承座凹球面为SR7，球头刀刃上接触球面为SR6，两球面理论上为点接触。球头刀刃球面在轴承座内在允许范围内可以旋转或转动一定角度。

　　球头刀刃介于轴承座与上刀承之间，负责把杠杆施加的力传递到轴承座上。球头刀刃下接面为RO.7，上刀承与球头刀刃接触面为R1。球头刀刃与上刀承接触时，球头刀刃可以左右转动一定角度。上刀承与下刀刃固定安装在杠杆上，两者之间距离为25mm。下刀刃的下接触面为R0.7，下刀承与下刀刃的接触面为Rl，下刀刃与下刀承接触时，下刀刃可以左右转动一定角度。

　　综上所述，各件在一定的范围内可以自由转动或旋转，目的是便于装卸油盒。

　　3结构尺寸引起试验力误差分析

　　3.1轴承座结构尺寸引起试验力误差分析

　　试验时，球头刀刃对轴承座施加一个向上的力，由于机械结构存在公差范围，轴承座不会在导向孔的中心位置，而是偏向某一位置，而且垂直于主轴，即平行依靠在导向孔侧壁上(如图2)。

　　假设轴承座偏向左侧，球头刀刃下端位置不变，轴承座与导向孔之间最大间隙为a，球头刀刃偏转角度为b，那么轴承座受力发生改变，受力分析如图3。F1为球头刀刃对轴承座施加的力;FZ为油盒、平面轴承对轴承座施加的力;F3为导向孔侧壁对轴承座施加的力;F4为轴承座与导向孔间的静摩擦力。

　　受力分析计算如下:

　　定义球头刀刃长度为。，静摩擦系数为p。

　　试验力变化为F4

　　3.2上刀承与下刀刃位置以及杠杆悬挂祛码位置引起试验力误差分析

　　定义上刀承与下刀刃安装完成后，横向位置尺寸为d，下刀刃中心线与悬挂祛码点之间距离为e;上刀承与下刀刃横向位置设计尺寸为f，下刀刃中心线与悬挂祛码点之间设计尺寸为g。如图4