往复式摩擦磨损实验台的设计
一种环境可控的新型往复式摩擦磨损试验机
实验结果可知,当温度为723 K时,该材料初始屈服强度不低于609 MPa,因此可判定钛合金金属基体管不存在破坏风险,满足工程应用要求。
4 结语为了得出并联式双室双推力固体火箭发动机长尾喷管组件在工作状态下的温度分布情况,该文基于流固耦合方法对长尾喷管组件进行传热计算,相关结论如下:1) 并联式双室双推火箭发动机长尾喷管组件承受内、外两侧高温燃气热量传递,长尾喷管总体温度分布不均匀,最高温度出现在喉衬处,大约为3 400 K,且整体温度明显高于周围部件。
长尾管内外侧复合材料热防护组件对减缓热量向金属基体传导起到了明显作用,其中外侧热防护构件虽厚度较低,但因为EPDM优良的绝热性能,所以仍能发挥较好的隔热效能。
从提升安全裕度角度上来看,建议可适当增加EPDM层的厚度。
2) 长尾喷管组件金属基体温度呈现“中间高,两端低”的分布特点,最高温度为695.22 K,主要由圆柱中段同时承受内、外侧高温燃气传热所致。
上游螺纹处相对防护层厚度较大,温度保持在310 K,同理,下游温度基本处于初始环境温度范围。
长尾管组件金属基体在温度及压力载荷共同作用下的最大应力为568 MPa,位于圆柱段与螺纹连接台阶过渡区域,综合文献试验数据判定,长尾喷管不存在连接失效及结构完整性的问题,可满足并联式双室双推力火箭发动机工作的要求,同时也间接反映出长尾喷管热防护形式的有效性及合理性。
参考文献[1] EL-NADY A M,AHMED M,EL-SENBAWY M A,et al. Experimental and theoretical study on a dual-thrust rocket motor with subsonic intermediate nozzle[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,2018,232(10):1844-1852.[2]伍永慧,高喜飞,乔小平,等.一种双室双推力的丁羟复合固体火箭发动机助推器:CN201822255516.7[P].2019-11-19.[3]苟秋雄,王伟,杨晓英,等.双脉冲发动机对火箭弹增程可行性分析[J].弹箭与制导学报,2020(3):79-84.[4]鲍福廷,侯晓.固体火箭发动机设计[M].北京:中国宇航出版社,2016.[5]王启凡,余陵,洪松,等.典型固体火箭发动机流热固耦合数值模拟[J]. 弹箭与制导学报,2019,39(2):11-14,19.[6]张军.两相钛合金拉伸力学行为的研究[D].合肥:中国科学技术大学,2015.0 引言传统的立式摩擦磨损试验机不仅测试范围会受试件形状和试验条件的限制,而且具有体积大、操作复杂以及价格昂贵的缺点,而往复式摩擦磨损试验机能够解决上述难题。
往复式摩擦磨损试验机的研制
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the行iction abrasion testing machine request detailed list of specmcations,the mnction
stnlcture dra、ving,has designed a mold box From the machinery,the survey control,the
重大的课题,也是机器设计的关键技术之一。
摩擦学具有两个重要属性:(1)多学科性:摩擦学的研究涉及材料学、化学、机
械学、测试技术、物理和力学等多个学辩和领域,摩擦学的发展嚣要多学科的毫度交
叉、融合秘支籍:(2)实箴赣:瘴擦学理论分车蠢经茬蓑要大量实验萋嚣究藏采的支持,
其应用璺是直接服务于各种生产实践,因此,试验测试技术的开发研究对摩擦学学科
兰州理工大学 硕士学位论文 往复式摩擦磨损试验机的研制 姓名:刘立平 申请学位级别:硕士 专业:机械工程 指导教师:龚俊;卢世忠
20060501
兰州理工大学工程碗上学位论文
摘要
摩擦学是研究作相对运动的相互作用的表面间摩擦行为对机械系统作用的理论和 实践的科学。先进的摩擦磨损试验机及摩擦学试验技术对于摩擦学研究的深入丌展有 着重要意义,随着计算机技术、自动化技术以及智能控制技术的日益发展,将其应用 于摩擦磨损试验系统已成为摩擦学实验测试技术开发研究的重要内容。本文所研制的 往复式摩擦磨损试验机及其测试系统,正是将这些技术与摩擦磨损试验有机结合的产 物。
磨擦磨损试验台得设计(机械CAD图纸)
磨擦磨损试验台得设计摘要长期以来,试验台的性能检测方法是采用简易的人工检测,其缺点是检测效率低、人为因素影响大、自动化水平低。
随着科学技术的发展,自动化技术越来越多地应用到工业中,用人工进行试验台性能检测的方法已经跟不上时代的步伐,试验台性能的自动化检测必将成为该行业的主流。
本论文研究的试验台试验系统正是为某试验台公司研制的自动化检测系统,它将改变该公司目前人工检测的状况,实现检测过程的自动化,提高检测效率,减少人为因素的影响。
能够实现自动化检测的前提和基础就是拥有一套准确可靠的自动化夹具。
本文的研究内容就是设计一套能够夹紧各种阀体的夹具系统。
它的基本要求是在测试之前,完成对被测阀体的夹紧工作,并且保证在测试过程中无泄漏。
同时,夹具必须操作简单,维护方便。
本课题是在认真分析各种被测阀体的测试需求,外形尺寸,工作参数的基础上完成机械设计的过程。
为了保证密封良好,不仅多处应用了机械密封理论知识,而且结构上力求优化合理。
在设计完成之后。
应用Solidworks三维软件进行建模和运动仿真,直观的检验设计的效果。
为了从理论上保证系统的可靠性,在本文的第四章,对机械密封圈的相关理论作了一定的研究,其中包括工作原理,设计方法及主要失效形式。
作为测试系统的重要组成部分,夹具的好坏直接关系到整个测试系统的成败。
所以说本文有较高的理论价值和实用价值。
在设计上,本文突破传统夹具的设计方法,引入多处创新设计思想设计出一套更为实用合理的夹具系统。
所以说,本系统将和整个测试系统一起,在试验台的测试领域里发挥重要的作用。
关键词:试验台试验,夹具,密封理论,建模与仿真Research and Development of Fixture forSolenoid Valves Test SystemAbstractSolenoid valve needs to be tested by hand for a long time. So the testing efficiency is low and it is prone to be affected by artificialness. Now, automation technology has been applied to more and more factories. The Solenoid Valve test system will also realize auto-test by computer in the future. The Solenoid Valve test system researched in this paper is developed for a company. It will realize auto-test, improve the efficiency in testing solenoid valve performance and make the testing data more precise than before.In order to realize auto-test in the system, it needs a fixture system which is exact and credible. This paper discusses a kind of fixture which can clamp all kinds of solenoid valves. The basic request is to finish clamping the tested valves before the test, and to assure that there’s no leakage during the test.At the same time, the fixture must be easy to manipulate and convenient to maintenance.The fixture designing is finished after researching the requirement of the valves’ test figure size and work parameter. In order to keep good airproof, the fixture not only used mechanism airproof theory, but did some optimizing design on structure. After the design, SolidWorks is used to model and do some kinematics analysis. It can check up the effect of the design more intuitively. In order to keep the system more reliably, in chapter 4, mechanism airproof theory is researched. It contains work principle, design method and main invalidation form.As an important part of valves’ test system, whether the fixture is good or not is correlate to the whole test system’s capability. So the paper is valuable on theory and practicality. This paper breaks through traditional design method, and designs a more practical fixture system by introducing innovation design method. So this fixture system and valves test system will both exert important action in valves test field.Key words:test of solenoid valve, fixture, airproof theory, modeling and simulation目录独创性声明 (i)摘要 (ii)Abstract (iii)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景与意义 (1)1.2 课题相关技术发展概况 (2)1.2.1 如今试验台测试技术的发展概况 (2)1.2.2 机械密封理论的发展概况 (2)1.2.3 创新设计理论概述 (2)1.2.4 现代机械功能优化设计理论概述 (4)1.2.5 三维建模及运动仿真技术 (5)1.3 本文研究的主要内容 (6)第二章试验台夹具系统总体规划和目标要求 (7)2.1 试验台夹具系统分类 (7)2.1.1 被测阀体的测试要求 (7)2.1.2 夹具系统的分类 (7)2.2 试验台夹具系统总体规划 (8)2.2.1 试验台夹具系统总体布置 (8)2.2.2 试验台夹具系统重要参数的计算 (10)第三章试验台夹具结构 (13)3.1 两位两通试验台典型支路夹具结构 (13)3.1.1 夹具工作行程的确定 (13)3.1.2 夹具工作原理 (13)3.1.3 夹具结构 (14)3.1.4夹具相关计算及强度校核 (16)3.1.5夹具研发中关键技术的分析 (18)3.2 两位两通试验台水压强度试验夹具结构 (22)3.2.1 水压强度试验夹具的特点 (22)3.2.2 水压强度试验夹具工作原理 (23)3.2.3 水压强度试验夹具结构 (24)3.2.4 水压强度试验夹具研发中关键技术的分析 (26)3.2.5 创新设计在水压强度试验夹具结构研发中的运用 (28)3.3 两位多通试验台夹具结构 (30)3.3.1两位多通试验台夹具结构特点 (30)3.3.2 两位多通试验台夹具结构 (30)3.4 试验台夹具附件——电动升降台结构 (33)3.4.1 升降台行程确定 (33)3.4.2 升降台工作原理 (34)3.4.3 升降台结构 (35)3.4.4升降台相关计算 (36)3.4.5 创新原理在升降台结构研发中的应用 (38)第四章密封圈密封理论的研究 (39)4.1 O形密封圈的密封原理 (39)4.2 O形密封圈设计及相关计算 (39)4.2.2 O形密封圈产生摩擦力的计算 (40)4.3 Y形密封圈设计使用中若干问题的研究 (42)4.3.1 Y形密封圈的工作原理 (42)4.3.2 Y形密封圈的失效原因及解决措施 (43)4.4 影响密封圈密封的因素 (44)4.4.1 温度对密封圈密封的影响 (44)4.4.2 硬度对密封圈密封的影响 (45)4.4.3 应力松弛对密封圈密封的影响 (45)4.4.4 摩擦对密封圈的影响 (45)第五章试验台夹具三维建模和运动仿真 (47)5.1 试验台夹具的三维建模 (47)5.1.1 两位两通试验台夹具的三维建模 (47)5.1.2两位两通试验台水压强度试验夹具的三维建模 (49)5.1.3 两位多通试验台夹具三维建模 (52)5.1.4电动升降台三维建模 (53)5.2 试验台夹具的运动仿真 (53)5.2.1 两位两通试验台夹具运动仿真过程 (53)5.2.1 两位多通试验台夹具运动仿真过程 (54)5.2.2 两位两通试验台水压强度试验夹具运动仿真过程 (56)第六章结论 (60)参考文献 (61)第一章绪论1.1 课题研究的背景与意义本课题来自鞍山试验台股份有限责任公司和东北大学机械电子工程研究所合作对厂方原有的试验台测试系统改造。
往复摩擦磨损试验机结构原理
往复摩擦磨损试验机结构原理
主要部件包括上下夹具、试样夹具、驱动机构和磨损样品等。
上下夹具是用于夹持试样夹具的部件,可以通过调整螺旋杆来改变压力。
试样夹具是用于夹持试样的部件,通常采用钢制材料。
驱动机构通过电机传递力量,使试样夹具进行往复运动。
磨损样品是摩擦试验中被测试的材料。
传动机构包括电机、减速器和连杆等部件。
电机通过减速器将转速转换为力矩,然后通过连杆传递给试样夹具,从而实现试样的往复运动。
控制系统由控制器、电源、传感器和执行机构等组成。
控制器可以实现试样的负载、速度、行程等参数的控制。
传感器可以实时监测试样的负载、位移、温度等参数。
执行机构可以根据控制信号完成试样的加载、卸载、位移等操作。
数据采集系统用于采集试验过程中的数据,包括试样磨损量、摩擦系数、温度等参数。
这些数据可以用于分析试样的摩擦磨损性能,并进行材料的比较和评估。
总之,往复摩擦磨损试验机是一种专门用于测试材料摩擦磨损性能的设备,它的结构原理包括主要部件、传动机构、控制系统和数据采集系统等。
- 1 -。
摩擦式机械压力机实验台设计
摩擦式机械压力机实验台设计
摩擦式机械压力机实验台的设计应考虑以下几个方面:
1. 结构设计:实验台需要稳定且坚固的结构,能够承受高压力和摩擦力的作用,同时保证操作者的安全。
常见的结构设计包括框架式结构和支撑式结构。
2. 压力机的设计:压力机是核心部件,需要选择合适的压力机类型和尺寸,根据实际需求选择液压式或机械式压力机。
同时,要确保压力机能够调节压力、具备合适的工作台面积,并配备合适的操作控制系统。
3. 实验台面设计:实验台面需要具备防滑、耐磨、抗腐蚀等性能,可选择使用耐磨橡胶板面或金属抛光台面。
另外,可以设计可调节高度的工作台面,以适应不同压力机实验的需求。
4. 安全设计:要设置安全装置,如防护罩、紧急停机按钮等,确保操作者在实验过程中的安全。
此外,还需要根据实际实验需要,考虑配备合适的实验工具或测量仪器,如力传感器、位移传感器等,以及相应的数据采集与分析系统。
总之,在设计摩擦式机械压力机实验台时,需要充分考虑结构稳定性、操作安全性、实验精度和易用性等因素,确保实验台的性能和质量。
往复式摩擦磨损试验机的工作原理
往复式摩擦磨损试验机是一种用于模拟物体表面往复摩擦磨损情况的专用设备,广泛应用于材料磨损性能评价和材料磨损机理研究等领域。
本文将从工作原理、结构特点和应用领域等方面对往复式摩擦磨损试验机进行介绍。
一、工作原理往复式摩擦磨损试验机的工作原理主要基于摩擦和磨损的物理过程。
在试验中,样品与摩擦副之间采用往复摩擦方式,在一定载荷和速度的作用下,样品表面会产生不同程度的磨损,通过对磨损量、磨损形貌、摩擦系数等参数的监测和分析,可以评价材料的耐磨性能和磨损机理。
往复式摩擦磨损试验机采用电机驱动,通过控制电机的转速和载荷大小,实现样品之间的往复摩擦运动,同时利用多种传感器对摩擦副的运动状态和试验参数进行实时监测和记录,以获取精确的试验数据。
二、结构特点1. 样品夹持装置:通常采用气动或液压夹持方式,保证样品稳固牢固地固定在磨损试验机上,避免试验过程中的误差。
2.试验载荷装置:通过加载装置对样品施加一定大小的载荷,模拟实际工况下的磨损情况,使试验结果更具可靠性。
3. 高精度运动控制系统:试验机配备高精度的运动控制和数据采集系统,可实现多种摩擦运动方式的模拟和控制,如往复摩擦、旋转摩擦等。
4. 数据采集与分析系统:试验机配备强大的数据采集与分析系统,能够实时记录试验过程中的摩擦系数、磨损量、磨损形貌等参数,并对试验数据进行深入分析和处理,为后续的磨损机理研究提供可靠的数据支持。
三、应用领域1. 材料耐磨性能评价:往复式摩擦磨损试验机可对不同材料的耐磨性能进行定量分析和评价,为材料的选择和设计提供科学依据。
2. 磨损机理研究:通过对试验结果的分析和研究,可以深入了解材料磨损的机理和规律,为改进材料性能和延长材料使用寿命提供理论支持。
3. 润滑剂研究:通过模拟不同润滑条件下的摩擦磨损试验,评价不同润滑剂对材料表面磨损的影响,为润滑剂的优选和应用提供技术参考。
总结:往复式摩擦磨损试验机具有良好的稳定性和精确性,能够模拟多种实际工况下的摩擦磨损情况,广泛应用于材料磨损性能评价和磨损机理研究等领域,对于促进材料科学研究和工程实践具有重要意义。
往复式磨耗仪的实验方法
往复式磨耗仪的实验方法技术领域[0001]本发明涉及一种摩擦、磨损领域技术,特别是涉及一种直线往复式滑动摩擦磨损测试装置及方法。
背景技术[0002]两体间的勻速直线、往复相对滑动磨损是一种常见的两体磨损形式。
经一定周期磨损后,材料的磨损失重、以及两体材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数、或与其他材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数,是材料的重要基础指标。
例如,美军标MIL-PRF-24667B (SH) 提出了以下测试要求:(1)耐磨性测试:钢缆轴线与试板测试面平行,对钢缆均勻施加额定载荷,使之压在试板上,钢缆轴线与运动方向垂直,二者进行额定行程的勻速直线、往复相对运动,单向行程不小于225mm,从而在试板上形成225mmX 150mm的磨损平面,测量若干磨损周期后试板、钢缆的失重。
(?摩擦系数测试:经若干磨损周期后,将橡胶滑块平放在涂层的磨损平面上,施加额定正压力,二者进行额定速度和额定行程的水平相对运动,行程不小于25_,用力矩传感器测量最大静摩擦力,计算出最大静摩擦系数。
[0003]该测试条件具备如下四个技术特征:(1)可实现两体在较长单向行程内的勻速直线、往复相对滑动磨损。
(2)在一定磨损周期后,可测试两体材料与其他材料间的最大静摩擦系数。
(3)可设置直线滑动速度、载荷与行程。
(4)可完成线缆、板材、块体等不同结构形式样品的摩擦磨损试验。
[0004]目前的滑动磨损测试方法大致可分为三类:[0005]一是摩擦盘与摩擦副对磨形式。
依靠摩擦盘的旋转,形成摩擦盘的外圆或端面与摩擦副的相对滑动磨损,只能实现两体间的单向滑动,两体材料均为块体材料。
当摩擦盘的外圆与摩擦副发生相对滑动磨损时,摩擦盘的磨损面即外圆,摩擦副的磨损面为弧面。
磨损面往往受材料的特性、制样水平、设备精度等的影响,而产生不规则形状。
虽可测量磨损过程中二者间的滑动摩擦阻力,但滑动摩擦系数实际上只具有相对意义。
而且经一定周期磨损后,两体间的最大静摩擦系数,以及任一材料与第三种材料间的最大静摩擦或滑动摩擦系数无法测量。
往复式摩擦磨损试验机的研制
内容摘要
总之,通过对摩擦磨损试验机的改装和研制,我们成功地提高了试验机的稳 定性和精度,简化了操作流程,更好地满足了实验需求。我们还开发了全新的试 验内容,发现了一些有价值的规律和现象。这些成果将为材料科学和机械工程领 域的研究者提供更好的实验工具和方法,促进该领域的发展。
参考内容二
一、引言
一、引言
关键词:往复式摩擦磨损试验机,摩擦学,模拟工况
Keywords: reciprocating friction and wear tester, tribology, simulate working conditions
一、引言
一、引言
往复式摩擦磨损试验机是一种用于研究材料在交变应力作用下的摩擦磨损性 能的实验设备。与传统的磨损试验机相比,往复式摩擦磨损试验机更能够模拟实 际工况下的材料摩擦行为,因此对于评估材料的耐久性和摩擦性能具有更为实际 的意义。本次演示着重介绍一种新型往复式摩擦磨损试验机的研制过程,包括设 计思路、结构特点、控制系统和实验效果等方面。
四、实验效果
2、试样的磨损量准确可控:通过精确控制载荷、行程等参数,试样的磨损量 得到准确可控,实验结果可靠。
四、实验效果
3、模拟实际工况效果好:试验机能够模拟实际工况下的材料摩擦行为,如往 复运动、冲击载荷等条件,为材料在各种复杂条件下的摩擦性能研究提供了有力 支持。
四、实验效果
4、实验效率高:试验机采用先进的控制系统和辅助装置,能够快速完成大量 材料的摩擦磨损性能测试,提高实验效率。
关键词:往复式摩擦磨损试验机, 摩擦学,模拟工况
关键词:往复式摩擦磨损试验机,摩擦学,模拟工况
In this paper, the development process of a new reciprocating friction and wear tester is introduced. The tester adopts advanced tribological principles and can simulate the friction and wear behavior of materials under actual working conditions, providing an effective experimental means for evaluating the friction and wear performance of materials.
往复式摩擦磨损实验台的设计
目录 CONTENT第1章绪论 (1)1.1课题研究的现状 (1)1.2摩擦磨损实验的目的 (3)1.3发展趋势 (3)1.4摩擦磨损试验机测控技术及其发展 (4)1.5小结 (5)第2章摩擦磨损试验机的影响因素 (6)2.1试验条件的影响 (6)2.2测量参数的影响 (6)第3章摩擦磨损实验台结构设计的相关计算 (7)3.1往复式摩擦磨损试验台的工作原理 (7)3.2传动的计算 (7)3.3主要零部件的分析和校核 (8)3.3.1电机和减速器的选择及其主要参数 (8)3.3.2齿轮1和齿轮2的分析和校核 (8)3.3.3同步带的传送和计算 (9)3.3.4主轴的计算 (11)3.3.5主轴的强度校核 (11)3.3.6主轴上键的强度校核 (12)3.3.7摩擦销的结构设计 (12).第4章磨损量的测量 (12)4.1.常用的磨损量的测量方法 (12)4.2摩擦系数测试部分 (13)小结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录一外文原文 (28)附录二中文翻译 (34)往复式摩擦磨损试验台的设计第1章绪论1.1 课题研究的现状1910年第一台磨料磨损试验机问世,1975年美国润滑工程学会(ALSE)编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类型摩擦磨损试验机已有上百种,仅几十年来,摩擦磨损试验机和试验方法有了较大发展,但价格都比较昂贵。
80年代初美国的Soemantei S等人[1]最早从事高温磨损试验机的研究,共研制了三台高温磨料磨损试验机。
并在这些试验机上研究了纯铝和纯铜在室温到400℃范围内大气气氛下磨料磨损的特性。
80年代末德国的Fischer A 等人[2]在总结前人对试验机研究的基础上,研制一台气氛可控的高温三体磨损试验机。
该机最大的优点是气氛可控、严格保证试验的主要因素(温度、磨料、再喝等)恒定,实验数据重现性好。
主要缺点是:耐高温工作部位未设冷却系统,影响设备精度;同时由于该机未考虑高温氧化对磨损的影响,在该机测定高温氧化与磨损的交互作用时误差较大。
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目录 CONTENT第1章绪论 (1)1.1课题研究的现状 (1)1.2摩擦磨损实验的目的 (3)1.3发展趋势 (3)1.4摩擦磨损试验机测控技术及其发展 (4)1.5小结 (5)第2章摩擦磨损试验机的影响因素 (6)2.1试验条件的影响 (6)2.2测量参数的影响 (6)第3章摩擦磨损实验台结构设计的相关计算 (7)3.1往复式摩擦磨损试验台的工作原理 (7)3.2传动的计算 (7)3.3主要零部件的分析和校核 (8)3.3.1电机和减速器的选择及其主要参数 (8)3.3.2齿轮1和齿轮2的分析和校核 (8)3.3.3同步带的传送和计算 (9)3.3.4主轴的计算 (11)3.3.5主轴的强度校核 (11)3.3.6主轴上键的强度校核 (12)3.3.7摩擦销的结构设计 (12).第4章磨损量的测量 (12)4.1.常用的磨损量的测量方法 (12)4.2摩擦系数测试部分 (13)小结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录一外文原文 (28)附录二中文翻译 (34)往复式摩擦磨损试验台的设计第1章绪论1.1 课题研究的现状1910年第一台磨料磨损试验机问世,1975年美国润滑工程学会(ALSE)编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类型摩擦磨损试验机已有上百种,仅几十年来,摩擦磨损试验机和试验方法有了较大发展,但价格都比较昂贵。
80年代初美国的Soemantei S等人[1]最早从事高温磨损试验机的研究,共研制了三台高温磨料磨损试验机。
并在这些试验机上研究了纯铝和纯铜在室温到400℃范围内大气气氛下磨料磨损的特性。
80年代末德国的Fischer A 等人[2]在总结前人对试验机研究的基础上,研制一台气氛可控的高温三体磨损试验机。
该机最大的优点是气氛可控、严格保证试验的主要因素(温度、磨料、再喝等)恒定,实验数据重现性好。
主要缺点是:耐高温工作部位未设冷却系统,影响设备精度;同时由于该机未考虑高温氧化对磨损的影响,在该机测定高温氧化与磨损的交互作用时误差较大。
90年代西交大的邢建东等人[3](研制的高温磨损试验机在电阻炉中的磨损室内装有一水平放置的砂轮,砂轮上有一定的松散磨料。
试样夹上相同成分的3个试样受载荷作用于表面铺有松散磨料的砂轮上,由于试样和砂轮及其松散磨料间的相对运动而产生两体和三体混合磨料磨损。
该机即可严格控制温度,一次3个试样可减少重复试验次数。
但其主要不足是:(1)试样总在同一轨迹上反复磨损,摩屑潜入砂轮间隙,使砂轮研磨能力逐渐下降;(2)气氛不易控制;(3)这种混合磨损与实际工矿相差较远。
近年来,西交大吴文忠、邢建东等人在Fischer A 的高温氧化磨损试验机的基础上,研制一台高温氧化三体磨损试验机,该机的主要优点是:摩擦学系统设计合理;气氛可控,温度可控;关键部件设有冷却系统。
主要不足是:密封还存在一些问题;冷却系统还不够完善;气氛成分不能定量测定等。
太原理工大学的杨学军等研制了一台高温销盘磨损试验机,该机结构简单,操作方便,加热温度可控,能在1000℃范围内对各种金属材料的摩擦磨损特性进行研究,摩擦速度可调,所加载荷稳定,试验磨损均匀,对试验参数的变化反应敏感[4]。
北方交大的李霞等[5]研制的高速摩擦磨损试验机,其最大滑动速度可达70m∕s,可以测量高速状态下的摩擦学参数;可以模拟高速列车制动;可以实现多个测试数据的显示与同步记录。
崔周平等人[6]研制的M-1型真空摩擦磨损试验机。
该机可以提供从大气6.7×10-3Pa 的压力环境;测量的参数较多,除了测力和速度等参数外,还可以测量温度和摩擦引起的震动频率等;同时具有较为完善的数据采集和处理系统;只须改变夹具及其附件,便可实现多种接触形势和相对运动形式,以及不同的系统刚度和震度特性,拓宽了试验机的应用范围。
哈工大的宋宝玉等人[7]研究的SY-Ⅰ型真空摩擦磨损试验机,可以提供4×10-3Pa 的压力环境,速度在0~2800r/min范围内可调,并且可以自动进行数据采集和处理。
该机可以在真空、不同气候环境、加热及冷却等多种条件下测定材料的摩擦性能。
北方交大的徐双满等人[8]为了研究机车柴油机缸套-活塞环材料的摩擦学性能研制一台往复式销块摩擦磨损试验机,该试验机可以在一定范围内实行载荷、速度、润滑脂的单因素控制,但该试验机磨损量的测量采用的是不连续的称重法。
以上这些摩擦试验机多采用静态选位法观察试件,虽然简单易行,但不能获得摩擦过程的动态信息,更不能对磨损(摩擦)过程进行动态观测及动态数据记录。
参考文献:[1]S. Soemantri, at al. Some aspects of abrasive wear at elevated temperatures[J].Wear. 1985, 104(1):77–91.[2]Tischer A. Construction of a new tester for elevated temperatures and First Result of Sliding Abrasion Test.),Wear .1989.25(2):729-734.[3]邢建东等,含碳量对20%de Cr合金氧化和高温磨损性能的影响[J].机械工程学报,2002,28(6):31-37.[4]杨学军,赵浩峰,赵昕月,高温销盘磨损试验机的研制[J].太原理工大学学报,2005,36(4):477-499.[5]李霞,许志庆,杨勇,高速摩擦磨损试验台的总体设计[J].中国仪器仪,2003, 10(3):22-33.[6]崔周平,宋期,MT-1型真空摩擦磨损试验机的研制[J].固体润滑,2000,10(1):61-62.[7]宋宝玉,吉乐,张峰等,SY-1型摩擦磨损试验机的研制[J].润滑与密封,2004,1,61-64.[8]杨双满,往复式摩擦磨损试验机的研制[J].机车车辆工艺,2007,6,22-24.1.2 摩擦磨损实验的目的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,正确的评价各种因素对摩擦磨损性能的影响,从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。
摩擦磨损试验研究的内容非常广泛,如讨论摩擦、磨损个润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素,对新的耐磨、减摩及摩擦材料和润滑剂进行评定等。
由于摩擦磨损现象十分复杂,摩擦磨损条件不同,试验方法和装置种类繁多,如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。
为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素,在摩擦学研究中展开摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。
1.3 发展趋势随着现代科学技术的进步,摩擦磨损测试技术呈快速发展之势,摩擦磨损试验机呈一下发展趋势:1、以高性能的电机系统取代机械变速系统目前,高性能的电机系统已经比较成熟,调速比可以达到一比几百、几千甚至更高。
利用这种系统既可以实现转动,也可以实现摆动和直线运动。
由高性能电机直接驱动主轴,不仅能使机械结构大大简化,而且还能降低试验机的摩擦损耗,提高整机的寿命和可靠性。
但高性能电机系统价格比较昂贵。
2、在摩擦磨损试验机上应用微型计算机微型计算机的价格低廉,操作简单,性能稳定,不仅可以取代以往的二次仪表对试验机进行控制,而且还可以对测试参数进行自动采集和数据处理,因而能使试验机的功能大大加强。
3、改进测试手段4、提高稳定性,提高测试精度提高试验机的稳定性,以使试验结果具有更好的重复性和再现性1.4 摩擦磨损试验机测控技术及其发展摩擦磨损测试技术的发展与测试技术和测量仪器仪表的发展密不可分。
在现代仪器仪表高度自动化和信息管理现代化的过程中,大量涌现出以计算机为核心的信息处理与控制相结合的实用系统,同时由于计算机网络技术和通信技术的迅猛发展,控制网络技术已成为自动化测控领域的发展热点。
这些技术的出现与发展有力的促进了摩擦磨损试验技术和智能化摩擦磨损试验机的发展。
传统的摩擦磨损试验机的测试原理是基于传统的测试系统理论,测试方法采用不连续测定法,如试验前后称量试样的重量,测定体积变化等等,即使采用了一定的测试设备,如模拟技术的记录仪等,但测量仪器多采用基于系统抗干扰性能较差,摩擦磨损测试往往不能体现摩擦学的系统性和时变性,其测量结果也无法反映极短周期内发生的变化(例如动静摩擦系数过渡变化、擦伤、咬死等)。
电气调速方面多采用基于大功率晶体管、晶匣管和大功率整流技术甚至直流发电机-直流电动机技术的直流调速系统。
逻辑控制部分,最初采用按钮和开关进行手动控制,后来出现了继电器、接触器及其控制系统,用于控制试验机的启动、停止和有级变速,由于这种控制装置结构简单、直观易懂、维护方便、价格低廉,所以在摩擦磨损试验机控制上得以广泛应用,但控制系统难以改变控制程序,由机械触点实现开、关控制,触点容易出现松动和电磨损,可靠性较低。
随着摩擦学研究的不断深入,对摩擦磨损试验机的要求也越来越高。
人们根据摩擦磨损的特点制造了具有通用意义的摩擦磨损试验机,用来研究不同状态下摩擦磨损过程中的速度、温度、摩擦力、摩擦系数、磨损量等参数的变化,根据参数的变化判断实验材料、润滑剂等性能。
随着计算机的普及,出现了利用计算机辅助摩擦磨损试验机的试验机,这种试验机多采用“传感器+信号调理+数据采集卡+软件”这样一种基于模数采集卡的基本形式。
来着传感器的微弱信号经过后面配接的信号调理电路的放大和预虑后输出标准的模拟电压或电流信号,经过输导线送入计算机中的数据采集卡采样、A/D转换后,存储于计算机中进行运算分析与处理,以适当的形式输出、显示或记录测量结果。
但由于试验机的拖动设备电动机和交流变频调速设备一般为交流强电设备,易产生强大的内部干扰,同时工业环境、供电系统也会带来各种外部干扰,虽可采用各种软硬件抗干扰措施在一定程度上抑制这些干扰,但这些干扰扔会使以模拟形式传输的信号产生不稳定的非正常波动,甚至会引起较大的跳跃,影响摩擦学测量结果的准确性和可靠性,同时这种形式的试验系统,信号经过多次转换,会带来一定的转换误差。
但由于模拟信号传输速度快,采用这种形式的摩擦磨损试验机在速度要求极高的场合,往往是必须的选择。
电气调速方面由于脉宽调制技术和矢量控制技术的发展及其在交流调速系统中的应用,以交流异步电动机为对象和以交流变频调速器为控制器的交流调速系统得到广泛的应用。
逻辑控制方面出现了以微处理器为核心的可编程控制器。
自动控制理论与计算机技术的结合产生了计算机控制技术,计算机在工业领域正成为不可缺少和不可替代的强有力的控制工具。
由于计算机控制系统的应用,许多传统的控制结构和方法被替代,信息利用率大大提高,从繁重的试验工作中解放出来,可以实现人工最少参与的情况下,按预先编制好的测试程序,完成摩擦磨损测试、分析处理、显示或输出结果。