往复式摩擦磨损试验机的研制

　　1试验机结构原理

　　为了模拟柴油机缸套一活塞环之间的相对运动方式，对该运动副的不同材质和工艺的摩擦磨损性能进行评定，以获得可靠的实验数据，我们设计制造了一台往复式销一块磨损试验机。该试验机结构如图1所示。试验机通过曲柄滑块机构将旋转运动变为往复运动。为使试验机运动平稳、轻快，并具有较长的使用寿命，采用精密滚动导轨;主轴采用E级精度滚动轴承;利用三角皮带传动、变速和减振;机座采用加固焊接结构;利用在弹性臂上贴应变片的方法测试摩擦力。

　　通过该试验机，可获得试验中产生的摩擦力、摩擦系数和试件的磨损量。其中摩擦力由YD一15型动态电阻应变仪测得，磨损量由精度为0.1mg的精密天平测得。试验用的润滑油为单独供给与控制，因而可以收集不同时期的油样进行铁谱分析。试验后的试件表面还可通过表面形貌仪进行表面形貌测试。试验中所使用的试件根据试验机结构的要求，缸套材料加工成长为90mm的长方形试块，活塞环材料加工成直径为12mm的圆柱销。其材质和工艺按照柴油机缸套一活塞环的材质与工艺进行加工。

　　本试验机对磨损量的测量采用传统的称量法，即通过测量试件的质量变化来确定。试件在每次称量前用汽油清洗干净，然后用精度为0.1mg的精密夭平对试件进行称量。试验后将试件取下，清洗烘干后再次称量，两次质量之差为磨损量。该方法虽然繁琐费时，但测量精度高，适应性强，故在本试验中采用了这种方法。

　　试验机的总体结构原理框图如下:

　　2摩擦力的测t和标定

　　试验中的摩擦力测量是通过弹性梁的变形而使贴在上面的应变片伸长或缩短，再通过动态应变仪将应变片电阻的变化转变为电压的变化，最后输出到示波器和数宇式电压表。示波器可定性地显示电压变化波形，即摩擦力变化的曲线;电压表可定量地读出电压变化的峰值，经标定可转化为摩擦力的数值。

　　通过大量的试验可看出，示波器所显示的波形近似为正弦曲线，如图2所示。

　　试验时记录电压表的最大值及最小值，电压峰值~(最大值一最小值)/2一峰峰值/2，即正向峰值和反向峰值的平均值。电压峰值反映了试验中摩擦力的大小，标定后可由电压峰值换算成相应的摩擦力及摩擦系数。摩擦力标定时采用弹簧秤定标。标定前将载荷卸下，并加上平衡重，使摩擦副处于垂直方向不受力的状态。然后将弹簧秤一端用细铜线系于试销底部靠近接触面处，用手拉住弹簧秤另一端，使弹簧秤及铜线处于水平状态。调整好应变仪及电压表后，沿摩擦副运动方向拉动弹簧秤，逐渐增加拉力，由0.1kg增加至4kg，在其间每隔0.2kg记录下相应的电压值。到4kg后再逐渐减少拉力，并按照同样的间隔，每隔0.2kg记录下相应的电压值，直到0.1kg时结束。从标定试验结果可以看出，相应的电压值基本一致，取其平均值作为一次标定值。然后沿与上次相反的方向拉动弹簧秤，再重复一次标定试验，结果相差不大，比较稳定，取两次标定值的平均值作为摩擦力和相应电压值的标定值，记录于表1中。