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《静摩擦因数与表面粗糙度关系的实验分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、66机械传动2005年文章编号:1004-2539(2005)05-0066-03静摩擦因数与表面粗糙度关系的实验分析(哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001)曹东海卢泽生摘要设计了可进行静摩擦因数测定的实验装置。分别对材料(45钢、HT35-61、QT80-2)在相同加工方法、相同表面纹理、载荷恒定、干摩擦条件下,改变表面粗糙度时的静摩擦因数进行了测定。实验得出静摩擦因数随表面粗糙度的变化关系。关键词静摩擦因数表面粗糙度干摩擦因数实验台不仅可以方便地测量试件的静摩擦因数,引言而且可以测量振动对静摩擦
2、因数的影响。在研究超精密机床爬行机理的过程中发现静、动1.1静摩擦因数实验台摩擦因数之间的差别对于爬行的临界速度影响显著,实验是在自行研制的静摩擦因数实验台(图2所因此静摩擦因数的研究至关重要,但对于具体的摩擦示)上进行,其中包括调节装置(粗调螺杆13、微调螺副而言,精确的获取静摩擦因数成为研究者分析、解决杆8)、运动装置(滑动体6)、测量装置(光栅尺1、光电问题的关键。通常静摩擦因数是通过查询手册得到,传感器4)、加载装置(砝码5)、激振装置(激振器3)及然而这些数据是针对材料的很宽范围内的平均静摩擦实验试件(1
3、1、12)。因数,对于具体的摩擦副并不能准确的反映实际情况。[1]众所周知,这是由于实际接触表面层(如图1所示)[2]以及它所涉及的机理(粗糙峰粘附、粗糙峰犁沟、磨损残留微粒的犁沟等作用)对摩擦副的几何形状、所加的载荷、环境等因素非常敏感的缘故。为了说明这一[3]点许多学者做了大量的研究,大多数工作都是针对典型的机械系统,如轴承、摩擦盘等,还有一些是针对与静摩擦因数的摩擦学特性有关的模型研究。然而与1.光栅尺2.拨叉3.激振器4.光电管5.砝码6.滑动体7.导轨8.微调螺杆9.下平板10.轴承摩擦副条件直接相关的静
4、摩擦因数很难直接获得,因11.上试件12.下试件13.粗调螺杆此建立静摩擦因数与其影响因素的关系具有十分重要图2静摩擦因数实验台示意图的意义。当调整粗调螺杆和微调螺杆时,安装在上平台的拨叉2带动光栅尺滑块上下移动从而记录下滑动体在垂直方向所移动的距离,光栅尺滑块与上平台旋转轴的水平距离x固定不变,当滑动体6从上平台的某一倾斜角度开时移动时,光电传感器4就将这一时刻的信号输入到计算机中,计算机同时记录下此时光栅尺1垂直方向的位移,根据光栅尺垂直方向的位移与水平方向与转轴之间的距离x之比就确定了上试件11图1表面层组分
5、示意图[1]与下试件12之间的静摩擦因数。1.2试件1静摩擦因数测定实验静摩擦因数测定实验所采用的试件(图4所示)尺实验研究是确定静摩擦因数的重要手段,一方面寸均为110mm@24mm@15mm,材料分别为45钢、HT35可以探索静摩擦因数的影响因素;另一方面通过理论-61、QT80-2。对3种材料的试件进行磨削和铣削加计算得到的静摩擦因数也要由实验来验证。因此研制工,为了获得不同的表面粗糙度,在磨削加工中通过改[4]多功能、高性能的静摩擦实验系统是十分必要的,许变砂轮的粒度和加工时间来获得,而在铣削的过程中多学者
6、在这方面做过大量的工作。本文设计的静摩擦则是通过改变工件进给速度和刀具的进给量来获得。第29卷第5期静摩擦因数与表面粗糙度关系的实验分析67试件的表面粗糙度通过Time公司TR200便携式图5所示为QT80-2、HT35-61、45钢3种材料磨表面粗糙度仪测定,表1列出了具体的表面粗糙度Ra削加工后所形成的摩擦副的静摩擦因数实验结果。值。图6所示为QT80-2、HT35-61、45钢3种材料磨表1试件加工后的表面粗糙度削加工后所形成的摩擦副的静摩擦因数实验结果。45钢HT35-61QT80-2由图5和图6所示的实验
7、结果可得以下结论:材料磨削铣削磨削铣削磨削铣削0.330.710.310.980.310.740.700.720.641.030.630.77表面粗糙度0.750.850.701.080.650.78Ra/Lm0.900.860.831.210.850.811.171.051.082.101.160.821.583.021.532.971.492.46图3试件1.3实验结果及分析实验结果是在两试件表面进行多次测量实验后所#得到的平均值,图4所示的是以磨削加工后的45钢#(Ra0.33Lm)~45钢(Ra0.90Lm
8、)为例的静摩擦因数随实验次数的变化关系。可以看出,当实验次数超过15次后,静摩擦因数趋于稳定,因此对静摩擦因数随影响因素的关系分析是在实验多次以后所得的结果。图6磨削试件的实验结果(1)对于铣削加工的平面摩擦副,随着表面粗糙度的增大,静摩擦因数增大,这是由于实际接触面积随着表面粗糙度的增大而增大的结果;然而对于磨削加工后的试件,静摩擦因数并不完全随着表面粗糙
