真空高低温球盘式摩擦磨损试验机的研制

　　1 引 言

　　随着航空航天业的飞速发展，不断对新材料及其表面处理工艺提出新的更高的要求。而零部件的摩擦磨损性能是由材料及工况等因素共同决定的，因此，研究零部件的摩擦磨损性能，需要根据使用场合的情况设计试验并选择适当的试验机和评价参数[1]。由于材料的耐磨性能是其中的一项重要指标，因此需要快速准确地获取摩擦系数等参数的变化从而更有效地评价新材料及其表面处理新工艺的耐磨性能，为新材料及其表面处理新工艺在不同速度、不同载荷、不同温度以及不同介质条件下的科学选择提供依据，为此研制了一台真空高低温球盘式摩擦磨损试验机，这对于提高宇宙飞行器的使用寿命和可靠性都具有十分重要的意义。

　　2 试验机的主要技术指标及其组成

　　2.1 试验机主要技术指标

　　下试件(盘)转速：50～1100r/min(无级调速)

　　载荷：0～10N;

　　摩擦点旋转半径：R=6～15mm;

　　上试件(球)直径：准6～准8mm;

　　下试件(盘)表面温度：-75℃～115℃。

　　本机采用的 MCL-T5 型测力仪测力范围：0～10N;显示分辨率：0.01N;测力精度：满刻度值的 1%;动态误差：≤满刻度值的 3%。

　　2.2 试验机的组成

　　如图 1 所示，本试验机主要由机械部分主机、电气控制电箱、计算机系统组成。

　　3 试验机的主要结构及其工作原理

　　3.1 机械部分结构及工作原理

　　该试验机机械部分主机外观如图 2 所示，其传动原理图如图 4 所示。传动动力由电动机 1 经联轴节 2及联轴节 3 传至主轴 6，主轴带动工作台 8 及下试件(盘)9 做逆时针(俯视)旋转。载荷法码 13 经杠杆 15、紧定螺钉 11、立杆 14 以及夹头 12 将载荷力 N 加在了上试件(球)10 和下试件(盘)接触表面之间，由于下试件是转动的，于是在上试件(球)10 和下试件(盘)接触表面之间产生摩擦力 F。该力使杠杆绕转动中心组件17 转动，由于测钉 19 受传感器测头的阻挡而转动不成。于是，传感器测头受压。由于杠杆的两力臂相等，所以，此压力即等于球盘之间产生的摩擦力。该力由传感器获得，其信号送入计算机后便可计算出摩擦系数：

　　式中，f-摩擦系数;F-摩擦力，N;N-载荷力，N。

　　图 4 中平衡锤 22 的作用是在未加砝码的情况下使平衡杠杆处于水平位置。隔光板 4 和光电开关 5 的作用是将主轴的转动信号送入计算机，以计算行程转数或主轴转速。

　　轮 24 和丝杠 23 及丝母 25 用于调整摩擦点的旋转半径。