實(shí)驗(yàn)19-摩擦磨損試驗(yàn)

摩擦磨損試驗(yàn)當(dāng)前認(rèn)為研究機(jī)器零件的摩擦和磨損是最迫切的任務(wù)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)器及其零件均由與磨損而損壞。同時(shí)，摩擦過程消耗世界上〔1/2~1/3〕的能量。因此，研究和測定摩擦副材料的性能參數(shù)，以便減少其摩擦與磨損，對(duì)于節(jié)約能源，降低材料消耗，提高機(jī)械零件的使用壽命，具有十分重要的意義。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆漳Σ聊p測試技術(shù)；了解摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理和使用方法；了解在不同工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量下摩擦系數(shù)的變化規(guī)律；了解減小摩擦的途徑；培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理能力；初步了解影響摩擦磨損過程的參數(shù)。二、設(shè)備和工具摩擦磨損試驗(yàn)用M—200型磨損試驗(yàn)機(jī)，如圖1所示。其傳動(dòng)原理圖如圖19-2所示。M—200型磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡述如下。圖1M上、下試樣軸的運(yùn)轉(zhuǎn)：雙速電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶、齒輪帶動(dòng)下試樣軸，使下試樣軸以200〔或400〕的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；通過蝸桿軸，滑動(dòng)齒輪和齒輪的傳遞，使上試樣軸以180〔或360〕的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)上下試樣軸都轉(zhuǎn)動(dòng)，且兩試樣直徑相同時(shí)，由于上、下試樣軸轉(zhuǎn)速不同，除滾動(dòng)摩擦外，那么在試樣間常有10%的滑動(dòng)率，使試樣間常有滑動(dòng)摩擦，改變?cè)嚇又睆?，即可使這種滑率增大或減小。如要提高滑動(dòng)速度，將滑動(dòng)齒輪移至右端與反向齒輪嚙合，使上試樣軸反向旋轉(zhuǎn)即可。為了防止實(shí)驗(yàn)時(shí)螺帽松動(dòng)，因此下式樣軸上的螺絲是左旋的，而上試樣軸上的螺紋那么是右旋。上試樣軸的固定：當(dāng)做滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)時(shí)，為使上試樣軸不動(dòng)，應(yīng)將滑動(dòng)齒輪移至中間位置，齒輪必須用鉗子固定在搖擺頭上。圖2試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)原理圖兩試樣間壓力負(fù)荷的調(diào)整：試驗(yàn)時(shí)，兩試樣間的壓力負(fù)荷在彈簧的作用下獲得，負(fù)荷的增大或減小，可用螺帽進(jìn)行調(diào)整；負(fù)荷的數(shù)值從標(biāo)尺上即可讀出。彈簧有兩種：軟彈簧產(chǎn)生0~30Kg負(fù)荷，刻度尺為1Kg/格。硬彈簧產(chǎn)生30~200Kg負(fù)荷，刻度尺為5Kg/格，可根據(jù)負(fù)荷的范圍選用，不同的負(fù)荷范圍必須選用相應(yīng)范圍的標(biāo)尺〔刻度在標(biāo)尺的正反兩面〕。搖擺頭重量的平衡：由于試樣直徑的變化〔30~50mm〕。搖擺頭的角度也相應(yīng)變化，搖擺頭的重心也隨著變化，使搖擺頭產(chǎn)生不平衡，為此在軸上刻有校驗(yàn)好的與試樣直徑相應(yīng)二刻線〔30~50mm〕，可根據(jù)試樣的直徑將平衡鉈在軸上進(jìn)行調(diào)整，使平衡鉈的端面與試樣直徑與相應(yīng)的刻線對(duì)正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)搖擺頭的平衡。三、實(shí)驗(yàn)原理1.摩擦力矩的測定：摩擦力矩等于下試樣半徑與摩擦力的乘積，此摩擦力矩可用擺架來測量，試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)摩擦力矩的范圍選用重鉈，在摩擦力的作用下，擺架離開鉛垂位置而仰起一定的角度，指針隨之而移動(dòng)。在可卸的標(biāo)尺上指針?biāo)傅臄?shù)值，即為所測摩擦力矩的大小〔標(biāo)尺有四種刻度都對(duì)應(yīng)一定的力矩范圍〕。在試驗(yàn)過程中應(yīng)選擇最小的力矩范圍，以便獲得最大可能的靈敏度或最大可能的摩擦力矩讀數(shù)精度。例如：測定的摩擦力矩為80Kg時(shí)，那么試驗(yàn)?zāi)Σ亮胤秶鷳?yīng)選為100Kg，而不應(yīng)選為150Kg。如果在試驗(yàn)前不能確定試驗(yàn)?zāi)Σ亮氐拇笮?，可先采用最大摩擦力矩范圍?50Kg〕。進(jìn)行試驗(yàn)幾分鐘后，根據(jù)試驗(yàn)所得的摩擦力矩的大小，即可確定適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)?zāi)Σ亮胤秶?。為了調(diào)整不同的摩擦力范圍，可在擺架上加上或卸下重鉈。下表列出對(duì)應(yīng)摩擦力矩的范圍所需配置的重鉈數(shù)。摩擦力矩測量范圍〔4級(jí)〕標(biāo)尺最小刻度值重鉈數(shù)重鉈標(biāo)記0~10Kg0.2Kg/格1A0~50Kg1.0Kg/格2A+B0~100Kg2.0Kg/格3A+B+C0~150Kg2.5Kg/格4A+B+C+D2.描繪記錄裝置：在試驗(yàn)過程中，摩擦力矩的大小隨試樣外表磨損的情況而發(fā)生變化，描繪記錄裝置能自動(dòng)描繪出摩擦力矩值的變化與摩擦行程長度之間的關(guān)系曲線。描繪記錄紙全長為80mm，相當(dāng)于所選取的摩擦力矩范圍的最大值。如果選取的摩擦力矩范圍為150Kg，那么記錄長度1mm等于=1.875Kg。3.積分機(jī)構(gòu)：積分機(jī)構(gòu)可測試驗(yàn)過程中摩擦功的數(shù)值。積分機(jī)構(gòu)的摩擦盤在試驗(yàn)機(jī)的左端，摩擦盤上有一個(gè)小滾輪，在試驗(yàn)過程中，摩擦盤的旋轉(zhuǎn)是通過蝸桿軸及齒輪的傳遞得到的，摩擦盤上的小滾輪在相互間摩擦力的作用下亦隨之而擺動(dòng)。小滾動(dòng)輪借助拉桿、撥叉與擺架相連，當(dāng)撥叉上的刻線對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的零位時(shí)，小滾輪應(yīng)位于摩擦盤的中心，拉桿因試樣隨摩擦力矩的變化而移動(dòng)時(shí)，小滾輪就沿著摩擦盤的半徑方向移動(dòng)，由于小滾輪所在的位置不同，速度亦隨之而變化，小滾輪的轉(zhuǎn)數(shù)可在計(jì)數(shù)器上讀出。根據(jù)齒輪的傳動(dòng)關(guān)系，下試樣軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦盤的轉(zhuǎn)數(shù)為：轉(zhuǎn)。摩擦盤的有效半徑為80mm，小滾輪的直徑為41.3mm，當(dāng)力矩為最大值M，且下試樣軸轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)時(shí)，小滾輪應(yīng)轉(zhuǎn)如果實(shí)際力矩為m，那么當(dāng)下試樣軸的轉(zhuǎn)數(shù)為N時(shí)，小滾輪的轉(zhuǎn)數(shù)n為，下試樣轉(zhuǎn)軸N轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦的W等于式中：R—下試樣半徑〔cm〕F—摩擦力〔kg〕RF=m，即刻度尺上所測的數(shù)值，以kg為單位，因此有，而，故結(jié)果說明，在下試樣軸轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)的某一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)n與最大力矩M的乘積。4.摩擦系數(shù)的測定〔1〕線接觸試驗(yàn)〔即作滾動(dòng)摩擦，滾動(dòng)滑動(dòng)摩擦摩擦試驗(yàn)〕式中：P—試樣所承受垂直負(fù)荷〔標(biāo)尺上實(shí)際指示的負(fù)荷〕—摩擦系數(shù)〔2〕2角接觸試驗(yàn)〔即滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)〕式中：—上下試樣之接觸角?！?〕用摩擦功求平均摩擦系數(shù)：四、實(shí)驗(yàn)步驟：〔一〕試驗(yàn)前的準(zhǔn)備：按照所選擇的摩擦，磨損試驗(yàn)方法，制作出合格的試樣。本次實(shí)驗(yàn)所造的試樣如圖3、圖4所示。圖3滑動(dòng)摩擦用試樣〔式樣材料根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定〕圖19-4滑動(dòng)摩擦用試樣〔式樣材料根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定〕2、驗(yàn)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)前必須用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)齒輪以檢查試驗(yàn)機(jī)各局部是否處于正常狀態(tài)，以防止在銷子，螺釘未取出情況下進(jìn)行試驗(yàn)，引起試驗(yàn)機(jī)的破壞。在開動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，先扭轉(zhuǎn)開關(guān)接通電源，然后一手按按扭開關(guān)，另一只手要拉住擺架下端或推著擺架的上端，以防擺架產(chǎn)生大的沖擊損壞試驗(yàn)機(jī)?！捕郴瑒?dòng)摩擦試驗(yàn)1．裝上滑動(dòng)摩擦用試樣，圓盤試樣裝在下軸；2．將滑動(dòng)齒輪向右移至中間位置，并用螺釘固牢，同時(shí)必須用銷子將齒輪固定在搖擺頭上。3．將螺帽松開，用螺桿將滾子提起，與偏心輪最高點(diǎn)脫開，直至兩試樣接觸為止，然后緊牢螺帽；4．確定欲施加的壓力負(fù)荷，選用相應(yīng)范圍的彈簧和標(biāo)尺，施加壓力后，要調(diào)整螺釘，使彈簧長桿離開座的平面2~3mm。5．根據(jù)摩擦力矩之大小選相應(yīng)范圍的摩擦力矩標(biāo)尺和重鉈并使力矩標(biāo)尺的指針對(duì)正零位。對(duì)零位時(shí)，應(yīng)先將搖擺頭掀起，然后，開車再調(diào)整平衡塊，對(duì)正零位。6．把小滾輪通過松開撥叉上的螺釘，移動(dòng)軸，調(diào)整到摩擦盤的中心，使空轉(zhuǎn)時(shí)，小滾輪不轉(zhuǎn)。7．接上使描繪筒轉(zhuǎn)動(dòng)的小齒輪，并把記錄紙貼在描繪筒上，注意描繪筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不要使描繪筆畫到描繪紙重疊處。8．根據(jù)試驗(yàn)的需要記下計(jì)數(shù)器和的轉(zhuǎn)數(shù)〔因計(jì)數(shù)器不能復(fù)零，并把刻度盤調(diào)整到零位〕9．作濕摩擦試驗(yàn)時(shí)，在兩試樣的上方裝上油杯，對(duì)試樣進(jìn)行潤滑。10．以上工作完畢后，搬動(dòng)搖擺頭使兩試樣接觸，調(diào)整螺帽和螺釘使負(fù)荷標(biāo)尺的指針對(duì)準(zhǔn)到零位，確定試驗(yàn)速度，即可開車，施加負(fù)荷，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?！踩碀L動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)：1．裝上滾動(dòng)摩擦用試件；2．將銷子拔出使下試樣帶動(dòng)上試樣滾動(dòng)；3．將螺帽松開，用鍵將偏心輪調(diào)整到零位，〔即不偏心時(shí)〕，然后將螺帽緊牢；4．將滑動(dòng)齒輪向左移至中間位置，并用螺釘固牢，其余操作參照滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)5~10?！菜摹碀L動(dòng)滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)：1．將銷子拔出，把滑動(dòng)齒輪移至左端位置，并用螺釘固牢，使其與齒輪嚙合。2．松開螺帽，用鍵將偏心輪調(diào)整到零位〔即不偏心〕，