【正文】 鍵的是要在試件的表面形成具有一定流速的液流。為了防止偏磨現(xiàn)象的發(fā)生，試樣銷最好能夠自轉，但摩擦路線一般不重復。根據(jù)摩擦試件的運動特性和磨損特點，又可以分為3個小類：三體磨粒磨損、二體磨粒磨損、動載磨粒磨損試驗機。每一小類的試驗機的摩擦副形式又有很多種，所以它們也各有不同類型的試驗機。我國的桂長林等[5]提出了一種按摩擦系統(tǒng)的結構、摩擦副的相對運動形式對摩擦磨損試驗機進行分類的方法。地質學方面的摩擦學問題有地殼的移動、火山爆發(fā)和地震，以及山、海、斷層形成等。在機械設計中真正運用摩擦學方面的設計更少, 研究成果轉化成的生產(chǎn)力也遠沒有達到理想的水平。在各國提供研究基金的研究機構中摩擦學都己得到承認和資助；不少國家已經(jīng)制定了有關于摩擦學發(fā)展的規(guī)劃；在學術性學會中與摩擦學研究有關的人員數(shù)目也在不斷的增加，許多工業(yè)部門已經(jīng)認識到摩擦學的重要性[1]，世界各國在摩擦學方面的交流也得到了進一步的加強。1 前 言 摩擦學概況摩擦學是工程學和科學中最重要的學科之一, 因為它既具有延長產(chǎn)品使用壽命、提高產(chǎn)品的可靠性、節(jié)約材料和能源的意義, 又是當今最活躍的交叉科學領域之一。近年來, 摩擦學的研究在全世界范圍內得到了很大的發(fā)展, 幾乎所有的工業(yè)化國家都有關于摩擦學的專業(yè)雜志期刊、獨立的學會和研究所。盡管在摩擦學研究方面已取得了很大的進展, 但其在應用方面的進展還不是很快, 效益也不夠理想,。此外，還有生物摩擦學的問題，如研究海豚皮膚的結構用來改進船艦設計，研究人體關節(jié)的潤滑機理來治療風濕性關節(jié)炎，研究人造心臟瓣膜的耐磨壽命以確定最佳的人工心臟設計方案等。由于摩擦磨損現(xiàn)的象十分復雜，摩擦磨損的條件也各不相同，所以試驗的裝置和測試方法的種類也十分的多，如何能夠準確、快速的獲得摩擦過程中的參數(shù)變化，成為了一個十分重要的課題。這類試驗機又細分為5個小類型：單向滑動、往復運動、旋轉滑動（包含滾動滑動）、沖擊和微動（根據(jù)實際的需要可以在摩擦副元素中添加或不添加潤滑劑）。第二類為固體固體加磨粒（或固體磨粒）的摩擦磨損試驗機，統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗機。在這一小類的試驗機中，摩擦副大多都是銷盤式[67]（轉動）或銷板式（往復運動）。其特殊功能是使含磨粒或不含磨粒的液體沖刷固體表面。液流和試件之間所形成的沖擊角是一個十分重要的參數(shù)，通常要求可調。這種類型的試驗機一般都要求抽成真空，以避免轉子旋轉所產(chǎn)生的空氣動力學現(xiàn)象對磨損的影響?？煽剌d荷、可控氣氛、高溫或低溫摩擦試驗機都可以歸入此種類型。高溫和低溫摩擦磨損試驗機要求在高溫或低溫條件下工作，因而需要考慮高溫隔熱和低溫保護方面的問題，其選材也要能夠滿足高溫和低溫的要求。 MU10G型屏顯式端面高溫摩擦磨損試驗機主要技術規(guī)格及參數(shù)參數(shù)參數(shù)值軸向試驗力工作范圍（無級可調）/kN1～10試驗力示值相對誤差/%177。10試驗機測控溫范圍/℃室溫~600油盒行程/ mm＞45主軸電機功率/ kW4試驗機時間顯示與控制范圍/ min1s～9999試驗機外形尺寸（長寬高）/ mm約12008701700試驗機凈重/ kg850(2) THT高溫摩擦磨損試驗機該機是由瑞士CSM儀器公司在其銷盤式摩擦磨損試驗機的成功基礎上添加了高溫模式，這種高溫摩擦磨損試驗機可以在材料的實際使用條件下進行安全的試驗?？梢栽诟邷貤l件下做摩擦性能試驗及測定摩擦系數(shù)，也可以在常溫或有液體介質的條件下做常規(guī)試驗。C范圍內工作，顯示出了良好的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性能及鑒別率。 、高溫減摩性能進行評定。(6)HT500型高溫摩擦磨損試驗機該機是由中國科學院蘭州化學物理研究所研制開發(fā)的一種用于研究高溫下被測材料摩擦磨損性能的試驗裝置。本試驗機可在高溫環(huán)境及不同的氣氛中，進行銷－盤或球－盤兩組不同摩擦副的試驗。所有的實驗操作都能在計算機的主界面中進行，是國內首次應用該技術的摩擦磨損試驗機，具有摩擦副種類多，調速范圍大，組態(tài)控制方式靈活，能夠模擬高溫環(huán)境，自動化程度高等特點。 試驗機的功能分析根據(jù)試驗機的概述，我們可以對其進行功能分析。加載 噪聲 發(fā)熱 試驗機功能結構圖 建立試驗機設計模幅箱“設計模幅箱”是一種二維的表格，其中的每一行對應著一種分功能，每一列是根據(jù)該行的分功能所選出的分功能的求解。 摩擦磨損試驗機的總體設計及工作原理摩擦磨損試驗機是通過齒輪傳動將電機的轉動傳遞給主軸，從而帶動式樣盤旋轉。圓形盤上有螺釘6，可以調節(jié)螺釘?shù)乃删o控制式樣銷固定在圓形盤上。施加的力通過主軸11添加給摩擦盤10，實現(xiàn)銷盤之間的加載。 試驗機各組成部分設計與其功能 傳動系統(tǒng) 本試驗機選用變頻電機實現(xiàn)無極調速，帶動齒輪及齒輪帶傳遞扭矩，實現(xiàn)主軸旋轉運動。根據(jù)主軸的轉速要求，傳動比為2。==716253）由《機械設計》[10]表107選取齒寬系數(shù) =1；4）由《機械設計》[10]表106查得材料的彈性影響系數(shù)；5) 由《機械設計》[10]表1021d按照設計的齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞極限。b=（4）計算齒寬與齒高之比。按齒根彎曲強度設計：1）參考文獻[10]表1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；2）參考文獻[10]表1018查取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；3)計算彎曲疲勞許用應力。按照參考文獻[10]表105查得 ，7）計算大小齒輪的，并加以比較。幾何尺寸設計（1）計算分度圓直徑：mmmm（2）計算中心距（3）計算齒輪寬度取B1=20mm，則B2=22mm。按照參考文獻[1]表135選取 得聯(lián)軸器的轉矩為，參考文獻[1]表141，考慮到轉矩變化非常小，選取 ，得：考慮到電機軸的直徑為28mm，選用凸緣聯(lián)軸器GY4型， GB/T 58432003所以，軸。半聯(lián)軸器與軸配合的孔長為L=44mm，取。同理，取。取軸的材料為氧化鋯，調制處理。因為軸承有可能受到徑向及軸向的力，所以最好選擇單列圓錐滾子軸承，根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇0基本游隙組，軸承代號為30206的軸承，其他尺寸為。根據(jù)軸的校正程序，求的ⅣⅤ段的剪切應力最大，且滿足設計要求。材料選擇考慮到蝸桿的傳動功率不大，速度中等，蝸桿選用45鋼；因希望效率更高一些，耐磨性好一些，所以蝸桿螺旋齒要求淬火，硬度為4555HRC。（4）確定接觸系數(shù)假設蝸桿分度圓直徑與傳動中心距的比值，查得=3。蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿直徑系數(shù)q=10，齒頂圓直徑mm，齒根圓直徑=402(4+)=；分度圓導程角r=；蝸桿軸向齒厚。螺旋角系數(shù)許用彎曲應力參考文獻[10]表118查得蝸輪的基本許用彎曲應力。這樣設計出來的蝸輪蝸桿傳動，滿足了齒面接觸疲勞強度，也滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結構緊湊，避免了浪費。此時，取G=81000MPa，彈簧的剛度為。 加熱系統(tǒng)根據(jù)試驗要求和試驗機用途，并考慮到經(jīng)濟性的因素，可以用小型電加熱爐[1112]給式樣加熱，其外輪廓尺寸為φ20060mm，爐膛直徑為φ140mm，爐膽用高鋁耐火磚制成，電源電壓為220V，最高加熱溫度可以達到1200℃。當溫度接近目標溫度時，溫度數(shù)據(jù)處理器會把此時的溫度以及溫升速度傳遞為調壓器，電路可以根據(jù)溫升速度大小適當?shù)恼{節(jié)輸入電壓，知道實際溫度達到要求溫度時，電源控制器斷電。銷的尺寸為φ727mm，夾具盤外圓直徑為φ100mm，內圓直徑為φ52mm。夾具盤外徑為φ80mm，內徑為68mm。下箱體總長為1092mm，箱體側蓋高為380mm。 導軌剖視圖4試驗機整機介紹及其工作過程由于試驗機主軸要求在1200℃的高溫條件下工作，所以通過理論計算以及分析之后，在設計上采取了一些措施：主軸及試樣夾具采用了耐高溫的材料氧化鋯制造，為了節(jié)約成本，主軸只有部分段使用氧化鋯，中間部分采用陶瓷隔熱，剩余部分使用45鋼制造，為了提高主軸的剛度，我們適當?shù)募哟种鬏S的直徑，以滿足各方面力的要求。 工作步驟：工作前，應先用手輪將加載模塊移開，裝夾摩擦盤及式樣銷，然后使用手輪搖回盤與銷接觸的位置；調節(jié)試驗溫度，開始加熱爐開關，并等待加熱完成；開啟無極調速電機，調節(jié)電機轉速，達到試驗要求轉速；等轉速平穩(wěn)后開啟加載電機，根據(jù)事先計算好的彈簧壓縮長度，控制加載電機的轉數(shù)，實現(xiàn)力的加載；等一段時間，使二者運動平穩(wěn)后觀察與加載軸固定的托盤上的短棍接觸壓力傳感器顯示的數(shù)值，并記錄下來；通過加載力與得到的壓力大小，計算出摩擦系數(shù)值；試驗完成后，關閉加熱爐及無極調速電機，等爐內溫度降下來后取出摩擦盤及試樣銷，對二者承重，算出磨損掉的重量，計算出試樣的磨損率。試驗機的電機采用變頻電機，以實現(xiàn)主軸的無級、寬范圍的調速；主軸與電機之間通過齒輪及圓弧齒同步帶連接，來傳遞動力，使力的傳遞效率達到最高，同時使機體內更加緊湊，方便各個零部件的配