MHK-500环块摩擦磨损试验机智能测控系统的研制

　　MHK-500环块摩擦磨损试验机是根据国际标准的梯姆肯试验机制造的,可用来做各种润滑油和脂在滑动摩擦状态下的承载能力和摩擦特性的试验,也可以用来做各种金属材料以及非金属材料(尼龙,塑料等)在滑动状态下的耐磨性能的试验,同时也可以测定各种材料的摩擦力,并推算出各种材料的摩擦因数,是一种重要的标准摩擦磨损试验机[1]。

　　但由于该试验机采用杠杆系统及刻度标尺来对加载载荷及摩擦力进行测量,存在精度较差,且试验不能连续进行等问题。并且试样转速及温度的读取要靠指针仪表获得,在一定程度上存在人为误差的干扰。随着科学技术的发展,对试验技术也提出了新的要求,特别是在线测试技术能反映整个试验过程的动态变化,已是现代测试技术的基本要求[2]。因此,传统的MH-500摩擦磨损试验机已难以满足现代测试要求,对其进行智能化改造,使之焕发新的生机已成为迫切的需求。

　　目前国内个别研究部门和高校对MHK-500摩擦磨损试验机作了一些改进上的尝试,但由于受到局部因素的限制,仍然存在着精度不高、重复性较差等缺点。本文作者通过对MHK-500试验机的研究,对其智能化改造提出了一些新的观点。

　　1　HK2500摩擦磨损试验机原有加载和摩擦力测量系统结构

　　1.1　原有加载和摩擦力测量系统

　　图1是MHK-500摩擦磨损试验机的传动系统原理图,现仅就测量控制部分作简单介绍。开始试验时,负荷杆4 (即砣)通过拉伸弹簧加到负荷杆右端的V型槽上后,负荷杆4再以10∶1的比值,把负荷增大10倍传递给试块1,来对作顺时针旋转的试环2施加试验负荷。试验时,当有摩擦力作用时,摩擦力杆7左端有离开水平位置向下运动的趋势,此时在力杆右端逐级加荷进行测量,直到摩擦力杆右端轻轻落下时,立即停车,此时读出加在称盘上的砝码和游砣在标尺上的读数,乘9.45就是所要测的摩擦力值[3]。

　　摩擦因数μ的计算公式为:

　　式中: A为负荷杠杆的砝码质量;

　　B为测试杠杆的砝码质量;

　　R为测试杠杆的游码质量;

　　C为负荷杠杆上标定的常数。

　　1.2　存在的问题

　　MHK-500摩擦磨损试验机采用的仍是20世纪中期的测量控制技术,采用手动加载由于操作者的差异,很难保证平稳加载;另外使用原有的摩擦力测量方法,需靠人工调节砝码和游码,存在人为误差且无法进行连续的测量,也不符合现代试验机的要求。

　　2　MHK-500摩擦磨损试验机采用智能测试系统后的参数测量系统

　　针对MHK-500摩擦磨损试验机存在的问题,作者采用传感器技术,现代电子测量控制技术和计算机技术等对其进行智能化测控系统的研制[4],研制后的测量控制机械结构如图2所示,逻辑结构如图3所示。