直线往复运动摩擦磨损试验机的改造设计方案.doc

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1、直线往复运动摩擦磨损试验机的改造设计方案第1章绪论1.1课题研究的目的与意义运动产生摩擦。由摩擦引起的磨损、润滑、材料与能源消耗等一系列摩擦学问题普遍存在并对社会、经济的发展产生着巨大影响。由于摩擦学科学所涉及的问题，与节约能源、节约材料、减少磨损、提高资源利用率和保护环境等密切相关，成为我国走新型工业化道路和发展循环经济必须面对的科学问题，已受到科技界的高度重视。利用摩擦磨损试验机进行摩擦学相关试验是最简单便捷的测试材料摩擦性能的方法。与实际使用试验相比，试验机测试周期短，成本低，并且可单独控制一些参数进行单项测试，灵活性也很好。所以在摩擦学研究领域，摩擦磨损试验机被广泛应用于机械设

2、计，材料科学等领域进行材料磨损摩擦性能试验，用以评定材料的耐磨性能，也可用于测定摩擦功及材料的摩擦系数等。另外，摩擦磨损试验机能很简单明了地演示摩擦磨损机理，对于摩擦磨损的教学有很好的促进作用，因而摩擦磨损试验机也广泛应用于教学实验室。为了满足轴套、衬套的转动对磨试验的需要，参考我校现有摩擦磨损实验机的基本原理，设计一个结构简单、体积小巧、实用廉价的转动对磨摩擦磨损实验机，结合试验机开展摩擦学试验，对生产实践、摩擦学测试技术以及摩擦学理论研究都具有积极的参考价值。1.2研究动态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

3、不同类型摩擦磨损试验机已有上百种。近几十年来，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℃围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、载荷等）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

4、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]研制了一台高温磨损试验机。在电阻炉中的磨损室装有一水平放置的砂轮，砂轮上有一定的松散磨料。实验时试样夹上装有相同成分的3个试样，它们受到作用于表面铺有松散磨料的砂轮上的载荷，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，磨屑潜入砂轮间隙，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况相差较远。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

5、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。理工大学的学军等[4]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℃围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。北方交大的霞等[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。机械工业管理

6、学院的周平、宋期等[6]对MT-1型真空摩擦磨损试验机进行了实际的振动速度测量和频谱分析，得出了有关振动速度值和主要的振动来源。设计出的MT-1型真空摩擦磨损试验机在空载情况下的摩擦盘强迫振动速度值较小。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围可调，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，研制了一台往复式销块摩擦磨损试验机。该试验机可以在一定围实现载荷、速度、润滑脂

7、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。1.3设计容本课题研究的主要容是对直线往复摩擦磨损试验机的改造，并使其有利于教学实验。主要研究方法是从摩擦磨损测试的基本原理出发，找出简单易用的传动、调速、加载和测力的结构方案，将往复对磨的运动方式改成转动对磨，并使研制的试验机结构小巧，造价低廉，功能完善。本文主要容如下：1.完成对往复对磨摩擦磨损试验机的整体改造设计。2.完成对试验机的主轴驱动系统、摩擦磨损测定系统、加载系统、润滑系