带自调整装置的摩擦磨损试验机设计与试验

　　引言

　　摩擦磨损试验装置在正确地评定材料摩擦和磨损特性时是必不可少的。摩擦副的摩擦学性能试验, 大致可分为试样试验、台架试验和实际使用试验 3种类型[1]。相对而言,试验室条件下的试样试验具有选择范围宽,影响因素容易控制等优点。在美国润滑工程师协会(ASLE)汇编的摩擦磨损试验机目录中列有上百种类型[2],目前,5种典型的试验机是: 四球机、梯姆肯试验机、法莱克斯试验机、销盘试验机和MM 200磨损试验机。

　　在材料磨损试验中,圆弧面平面接触是普遍采用的摩擦副线接触形式,在理论上,上、下试样在试验开始时为线接触,在随后的磨损过程中,逐步转变为面接触。但在实际过程中,由于试样形状的不规范、试验载荷的偏置、试样夹具在加工和安装过程中存在的各种误差,由此导致在试验开始阶段不能产生线接触而只是在局部点上发生接触,而磨损后的磨痕形状往往不是规则矩形,而是三角形或梯形。这种现象在磨损试验中经常发生,它不仅导致测量磨损量(磨损体积)的困难,更重要的是由于接触不均匀,使摩擦面上的工作状态发生改变,增大了试验结果的误差、降低了试验的可靠性。为此作者设计带自动调整装置的摩擦磨损试验机,以保证在试验过程中上、下试样始终能保持理想接触状态。

　　1　试验机的研制

　　为了评价电沉积层的摩擦学性能,根据机械中常见的滑动摩擦和粘着磨损等摩擦磨损现象,对于试验室条件下的试样试验,自行设计研制了一种带自调整装置的环块型摩擦磨损试验机。

　　1.1　试样的接触形式与润滑方式

　　如图1所示,摩擦副的接触形式为倒环块型,下试样环与主轴相连,由主轴驱动旋转,上试样块在试验过程中静止不动,载荷通过上试样施加。润滑方式采用带油润滑,即下试样环部分浸泡在润滑油中,通过旋转作用,将润滑油带到摩擦表面而形成边界润滑。

　　1.2　试验机结构及原理

　　环块摩擦磨损试验机是快速磨损试验机的一种,试验机传动系统的动力由一台电磁调速电机(转速可进行无级调节并带转速显示表)提供,通过二级胶带减速,带动主轴旋转,下试样(环)安装在主轴上,随主轴一起转动;上试样静止不动。试验机结构如图2所示,由机架8、加载装置5、自调整装置3、工作轴6、传感器4、电动机1及润滑装置7等主要部分组成。加载装置由立柱2、加载杠杆及加载铊等组成。上试样(块)通过自调整装置与杠杆系统相连;杠杆的位置可根据环直径大小沿立柱上下进行调整,用更换加载铊对试样进行加载,加载与铊重之比为4∶1。工作轴的前端装夹下试样,与自调整装置上的上试样相接触进行滑动摩擦试验;工作轴的另一端胶带轮通过胶带与电动机的胶带轮连接。在杠杆上安装了力传感器并外接摩擦力测量仪用来测量上、下试样在摩擦试验时的摩擦力,测量精度较高,性能先进,使用方便、可靠。采用润滑油做润滑介质时摩擦表面采用带油润滑,下试样部分浸在油中,下试样与油面接触部分的宽度约为下试样直径的一半,试验机起动后,通过下试样的旋转将润滑油带到摩擦面上。随着旋转时间的加长,上试样表面将出现条状磨痕。通过测量条状磨痕的宽度,来评定润滑剂或上试样材料的摩擦磨损性能。