测定高接触压力下的摩擦系数的新型液压试验装置

　　1　引言

　　在金属塑性成形工艺以及重型设备机械传动装置中，金属材料之间往往存在相当高的接触压力。在高接触压力状态下，金属表面之间的摩擦状态相当复杂，一般处于干摩擦与边界摩擦相混合的半干摩擦状态。此时实际接触面积比低接触压力下的实际接触面积大得多，摩擦力与摩擦面之间的法向载荷不成比例关系，摩擦系数不再为常量，即不再符合经典的阿蒙顿一库仑摩擦定律［1］：

　　μ＝T/N　　(1)

　　式中：μ——摩擦系数；

　　T——摩擦力；

　　N——正压力。

　　在高接触压力状态下，摩擦力T与正压力N的非线性关系，导致不能再借助于常摩擦系数μ计算摩擦力T。因此，方便、精确地测定在各种高压状态下的摩擦系数μ，建立起各种压力状态下的摩擦力T与正压力N的换算关系，对于金属塑性成形的工艺分析、变形力计算、设备优选，机械传动中的金属构件的刚度与强度分析、磨损与疲劳计算，以及润滑剂的选用等，具有重要意义［1，2］。

　　目前，测定在高接触压力状态下尤其在塑性成形时的摩擦系数的方法主要有两种，一是夹钳—轧制法，一是圆环镦粗法［1］。前者要求有轧机设备，后者要求有压力机，而且都是针对金属材料发生体积变形的工况，故采用这两种方法测定摩擦系数相当不便，而且重复性差，偶然性因素多。

　　本文中研制的试验装置利用库仑定律概念，采用液压系数测定出相应正压力N下的摩擦力T,从而计算出不同高压状态下各种金属材料在不同工况下的动、静摩擦系数。

　　2　液压试验装置原理

　　测定在高接触压力状态下的摩擦系数的液压试验装置的原理如图所示。

　　该液压系统的工作过程为：

　　液压试验装置的工作原理

　　1.油箱　2，7.三位四通电磁阀　3.电机　4.联轴器　5.齿轮泵　6.溢流阀　8.液控单向阀　

　　9，13.液压缸　10，11.压力表　12.节流阀

　　(1)按照检测要求，将固定在试验装置上的上压头、固定在液压缸9的活塞杆头部的下压头换为所要求的材料，同时将待测金属材料的双面都涂敷上所要求的润滑剂，放置在下压头上。

　　(2)当电磁铁1DT、2DT、3DT、4DT都处于断电状态时，启动电机3，液压油通过齿轮泵5、三位四通电磁阀7、2回油箱1。

　　(3)电磁铁1DT通电，三位四通电磁阀7的左位工作，液压缸9的活塞杆上升，将待测金属材料压紧在上、下压头之间，其压力由压力表10显示。

　　(4)当电磁铁1DT断电时，三位四通电磁阀7恢复中间位置，齿轮泵5卸荷，液压缸9在液控单向阀8的作用下保压。