小型環(huán)塊式磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)初探畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書-在線瀏覽
2024-09-14 00:02本頁(yè)面
【正文】 件下進(jìn)行摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要。通常試驗(yàn)方法有兩種：一種是按試驗(yàn)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，如潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法(四球法)；一種是在相同的模擬工作條件下，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)[1]。我們?cè)诖四p性能試驗(yàn)研究中，充分利用已有儀器設(shè)備，動(dòng)手設(shè)計(jì)了一種小型環(huán)塊式磨損試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制作費(fèi)用低廉。借以前車之鑒，來初步探索我們實(shí)驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)是必不可少的過程。根據(jù)摩擦副可分為球盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，盤盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，缸套活塞環(huán)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，高頻摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。圖21四球摩擦試驗(yàn)機(jī)原理圖 1）屏顯式四球摩擦試驗(yàn)機(jī)2）極壓四球摩擦試驗(yàn)機(jī) 3）杠桿四球摩擦試驗(yàn)機(jī) 4）微機(jī)控制電液伺服四球摩擦試驗(yàn)機(jī) 四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)工作原理：由四球（1個(gè)上球3個(gè)下球）組成摩擦副，上球卡在夾頭內(nèi)，下球組固定不動(dòng)，上球與下球組相接觸。主要用于評(píng)定潤(rùn)滑劑的性能。1）屏顯式斷面摩損試驗(yàn)機(jī)2）屏顯式低溫端面摩損試驗(yàn)機(jī)圖22 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 環(huán)塊摩擦摩損試驗(yàn)機(jī)環(huán)塊摩擦摩損試驗(yàn)機(jī)系列，依照SY2685《光滑油抗擦傷功能測(cè)定法（梯姆肯法）的請(qǐng)求，在浸油光滑前提下，評(píng)定種種光滑劑及資料的光滑功能，特別實(shí)用于中高等汽車齒輪油的抗擦傷功能的模仿評(píng)定。通過測(cè)量不同載荷下，被動(dòng)試件矩形塊上出現(xiàn)的條形磨痕寬度，以及摩擦副材料間的摩擦力、摩擦系數(shù)，來評(píng)定潤(rùn)滑劑的承載能力以及摩擦副材料的摩擦磨損性能。永劫摩擦摩損試驗(yàn)機(jī)包含有：1）立式全能摩擦摩損試驗(yàn)機(jī)2）銷盤摩擦摩損試驗(yàn)機(jī)3）四球永劫摩損試驗(yàn)機(jī)其中銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的工作原理為：試驗(yàn)時(shí)，銷固定不動(dòng)，盤做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主要用于在滑動(dòng)條件下，評(píng)價(jià)材料的摩擦磨損系數(shù)和磨損率，研究工況參數(shù)對(duì)摩擦性能和磨損機(jī)理的影響，是目前用途最廣泛的摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備。為提高測(cè)試系統(tǒng)的精確性和實(shí)時(shí)性，將計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用到摩擦學(xué)試驗(yàn)當(dāng)中，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測(cè)試軟件系統(tǒng)完成摩擦磨損數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試，從根本上改變了傳統(tǒng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的缺點(diǎn)。[3]圖24 往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)3 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)方法在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，即是將幾種試樣或者將要實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)與已知標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以比較其摩擦磨損功用，從而選擇或一定具有較好的摩擦、磨損功用的材料和結(jié)構(gòu)。將試樣在廣泛條件下進(jìn)行試驗(yàn)，以便求得他的最大運(yùn)用領(lǐng)域或最高運(yùn)用條件，如壓力、速度、溫度和壽命等條件。此方法多為鉆研新的耐磨、減摩和摩阻材料及新的表面處理工藝。此方法平常多為應(yīng)用部門使用。該試驗(yàn)機(jī)提供了一種金屬在高溫狀態(tài)下,材料間的滑動(dòng)磨損及接觸疲勞測(cè)試方式，主要用于模擬軋制過程中,前滑、潤(rùn)滑等對(duì)高溫滑動(dòng)磨損及熱接觸疲勞對(duì)軋輥使用壽命、軋件表面質(zhì)量的影響程度。為了解決試驗(yàn)測(cè)試問題,湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院結(jié)合國(guó)家“863”項(xiàng)目《高速列車用鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤研制》自行設(shè)計(jì)制作了1臺(tái)MM1∶1000試驗(yàn)機(jī),該機(jī)應(yīng)用了傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基本克服了前述試驗(yàn)機(jī)存在的不足[5]。2011年，由中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所與長(zhǎng)春智能儀器設(shè)備有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的正交雙向往復(fù)式銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研制成功，目前該設(shè)備已落戶寧波材料所并投入使用。試驗(yàn)機(jī)采用了多工位完全同步的設(shè)計(jì)理念，最多可同時(shí)測(cè)試6個(gè)樣品，顯著提高工作效率和可靠性，節(jié)省運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能降耗的目的[6]。5 小型環(huán)塊式磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)初步探索由此我們以市面上的環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)為藍(lán)本，先分析市面上的試驗(yàn)機(jī)的主要傳動(dòng)系統(tǒng)，后根據(jù)自身課題的需要，擬簡(jiǎn)便設(shè)定一小型環(huán)塊式磨損試驗(yàn)機(jī)。主機(jī)主要有主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、試驗(yàn)油腔與溫度測(cè)量裝置、摩擦力測(cè)量裝置、施力杠桿及試驗(yàn)力測(cè)量裝置等部分等組成，它們都是安裝于一焊接機(jī)座上的。主軸通過圓弧齒形帶（13）及從動(dòng)帶輪（9）、主動(dòng)帶輪（14）由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。件（12）為張緊輪，用于調(diào)節(jié)齒形帶松緊。 主軸軸承（18）和（19）一般用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，當(dāng)使用2：1升速裝置時(shí)，一定要用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。油腔腔體（6）上面為注油口，注油量可從隨機(jī)配帶的量杯中盛取，一般超過摩擦面即可。 常溫試驗(yàn)時(shí)，腔體門（16 ）是透明有機(jī)玻璃，可清晰看到里面的試驗(yàn)情況。 摩擦力測(cè)量測(cè)量裝置 當(dāng)試環(huán)隨主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，試環(huán)與試塊之間產(chǎn)生摩擦力，通過頂桿（10）壓迫摩擦力傳感器(8)，并在摩擦力儀表上顯示出來。調(diào)節(jié)平衡螺母來平衡杠桿，然后通過砝碼加載來改變接觸部分的正壓力，由調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使軸上旋轉(zhuǎn)圓環(huán)和矩形試塊摩擦，通過測(cè)量被動(dòng)試件矩形塊上出現(xiàn)的條狀磨痕寬度，評(píng)定潤(rùn)滑劑或矩形試件材料的摩擦磨損性能。（2）轉(zhuǎn)速：500～1000 r/min。圖61 試驗(yàn)機(jī)原理圖根據(jù)原理圖，設(shè)想總體方案圖，如下圖32圖62 總體方案圖 試驗(yàn)機(jī)電機(jī)選擇 電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選擇考慮到速度的多級(jí)變化，故在滿足其機(jī)械性能情況下選擇可以速度變化的電機(jī)。由任務(wù)書所給最大正壓力:200N；轉(zhuǎn)速:500～1000r/min；試環(huán)的最大直徑：40mm。故電機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 = + (34) = 電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000 r / min(2)電機(jī)的輸出功率則電機(jī)所需功率為： = kw = kw。 選擇電機(jī)型號(hào)根據(jù)電機(jī)類型，結(jié)構(gòu)形式，功率和轉(zhuǎn)速，選取JX7112型單相電容異步運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。表61 電機(jī)參數(shù)型號(hào)輸出功率(w)電壓(v)轉(zhuǎn)速(r/min)電流效率電容器JX71123702202800728 電機(jī)的安裝根據(jù)系統(tǒng)原理圖，軸為水平安裝，為了安裝方便，結(jié)構(gòu)盡可能的緊湊，電機(jī)采用臥式安裝（如圖33A），安裝尺寸見下表。B是IMB14型機(jī)座有底腳,端蓋上無凸緣,軸伸在凸緣端,即小法蘭立式安裝。有《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)④》： 抗拉強(qiáng)度： = 650 Mpa 屈服強(qiáng)度： = 360 Mpa 彎曲疲勞極限： = 270 Mpa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限： = 155 Mpa 估算軸徑和選擇聯(lián)軸器 1）初步估算軸徑由于材料為45鋼，則軸最小直徑為： (36)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)④》，取 A = 115其中 P = N = 1000 r/min = mm= mm因軸上有鍵槽和聯(lián)軸器相連，且徑向力較大，需要將軸徑增加，則取 d = 16 mm。綜上因素，選擇LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器。 根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩以及電機(jī)的尺寸選擇聯(lián)軸器型號(hào)為：LT2聯(lián)軸器
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