端面接触摩擦磨损试验机设计与研究

    1引言

    绝大多数机械设备相对运动部件之间都存在摩擦，但大多数情况下摩擦对机械运转都是不利的，由于机械设备的摩擦磨损，每年都造成经济和物质的浪费。摩擦对机械设备和零件的直接影响就是失效，并且由于机械之间的相对摩擦还带来了很多能量的损耗，为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究和对耐磨、减磨及摩擦材料进行测定，并正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响，摩擦磨损试验机是必不可少的实验设备。

    在摩擦磨损实验技术中，由于摩擦产生的损失是比较大的，许多大型设备往往都是由于长时间的摩擦导致表面破坏而失效甚至造成更大的事故。从另一方面来说摩擦也会产生有益的效果，汽车的制动就是利用摩擦原理实现的，有效的测量摩擦和评价摩擦的影响是十分重要的。摩擦系数是一个衡量摩擦的重要参数，而摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究，并且能够对各种因素对摩擦磨损性能的影响做出正确的评价，从而获得符合使用条件的较有效的机械零部件。

    机械设备中零部件的摩擦磨损性能是由材料、工作参数、接触几何及环境条件等因素决定的。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。为此就需要合适的摩擦学试验机来对这些数据进行测量，由于摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件也不尽相同，所以，测量不同形状和材质的摩擦试样的试验机种类很多，但是能够测量端面的闭环自动控制试验机种类并不是很多，以往的开环系统试验机无法对加载力与摩擦力进行综合处理，为此本文设计了闭环自动控制加载的端面摩擦磨损试验机，该试验机采用模块化结构便于拆卸与安装，利用闭环自动控制系统，通过闭环系统对电机进行反馈控制，从而实现对摩擦试样进行闭环加载与调节，摆脱了以往的开环系统对人工的需求，增强了实验的灵活性和独立性，与以往试验机相比，测量精度也得到了进一步的提高。

    2试验机的设计

    该环块摩擦磨损试验机主要由主动模块和被动模块两部分构成。其结构如图1所示，主动模块主要包括电机、传动轴、联轴器、测力传感器、测力传感器且、轴承、轴承座、螺栓等。被动模块主要包括电机、丝杠、大螺母、滚珠导轨、测力传感器111、联轴器、平台、夹具、轴承、轴承座、螺栓等。

    端面接触摩擦磨损试验机的摩擦试验是通过两个试样的对磨来完成摩擦运动的。所以摩擦试验前必须先将两个实验进行定位，在对两个摩擦试样进行力的加载。主动试样安装在与电机相连的轴端，被动滑块固定在被动夹具体上，通过电机旋转带动主动摩擦环，实现主动摩擦环与被动摩擦环的摩擦。同时由测力传感器对摩擦力进行处理，电机下面的两个测力传感器对摩擦数值进行平均，通过测量得到比较准确的实验结果，最后再进行综合处理计算出摩擦系数。