球盘式摩擦磨损实验机的研制

　　1前 言

　　摩擦磨损实验机是用于工科院校“机械设计”、“机械设计基础”课程教学的实验设备。根据摩擦磨损实验和实验教学的要求，教学用摩擦磨损实验机主要用于测试在不同速度、较小载荷条件下各种材料和润滑剂的摩擦性能，然后进行摩擦磨损机理的研究。设计摩擦磨损实验机机械部分首先应满足摩擦学实验和实验教学的基本要求，其次易于学生不同配副材料的更换和不同参数的调节。在此基础之上还要求实验机运转平稳、机械震动小，以减小由于机械原因产生的误差。结合学生实验特点，设计的摩擦磨损实验机采用球盘式结构，这种结构的摩擦磨损实验机体积小、机械传动结构简单、试件装夹方便。实验所用上试件可利用滚动轴承的标准球体，这种球体价格低，可以直接在市场购买;实验所用下试件为圆盘，它对任何材料都可采用车削加工，加工成本低，便于不同材料的摩擦学性能测试，这是球盘式摩擦磨损实验机的最大特点。实践证明该实验机为摩擦学实验提供了一个功能强，性价比高的实验设备。

　　2实验机工作原理介绍

　　2.1实验机

　　实验机机械部分工作原理如图1所示。

　　电动机2通过减速器减速后，经带传动1驱动转杯3回转，下试件4安装在转杯31，并随转杯一起回转，上试件5装在夹头h，}，。载荷P由菇码7的重力W产生，杠杆8在摩擦力F作用下摆动，杠杆的另一端压在压力传感器9上，压在压力传感器上的力口可由实验机配套的数据采集测量系统获得。工作时，可在下试件表面上滴润滑油(边界润滑)，也可不加润滑油(干摩擦)。

　　实验机}要技术指标:

　　下试件转速:18300 r/min

　　最大载荷:P=10 N

　　摩擦半径:10 30“““

　　2.2试件

　　试件结构及尺寸如图2所示。上试件为球体，可直接选用不同材料的标准轴承球。下试件为圆盘，可选用不同材料经车削加工而成。

　　2.3摩擦系数测试原理

　　如图1所示，实验机作用在试件上的载荷尸由菇码重力W产生，尸与W的关系为:

　　作用在上试件5上的摩擦力F与作用在传感器9上的力

　　U的关系为

　　本实验机L,=L}

　　则:

　　摩擦系数：

　　所以，只要预先确定加载菇码的重力W，再由实验机配各的实验数据采集测试系统采集传感器与受力P的大小，即可计算出摩擦系数f0

　　2.4数据采集测量系统

　　利用本实验配各的自动数据采集测量系统，测出摩擦力和摩擦系数。