銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)說(shuō)明書

目錄第一章緒論 2本課題研究的目的和意義 2摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類 3國(guó)內(nèi)外研究成果及開展趨勢(shì) 9小結(jié) 9第二章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素 12試驗(yàn)條件的影響 12試驗(yàn)負(fù)荷的影響 15第三章整體方案設(shè)計(jì)、分析與比擬 183.1試驗(yàn)機(jī)的整體分析 183.2設(shè)計(jì)方案的制定 183.3方案比擬 22第四章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算 24試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)確實(shí)定 24試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算 24電機(jī)選擇： 24同步帶傳動(dòng)的計(jì)算： 26主軸計(jì)算： 30主軸上鍵的強(qiáng)度校核： 32橫梁的強(qiáng)度校核： 32絲杠螺母副的相關(guān)計(jì)算： 32軸承的校核： 32第五章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36、磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 36、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37、橫梁的設(shè)計(jì) 37、支架的設(shè)計(jì)： 38、摩擦銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 39、摩擦盤夾持器的設(shè)計(jì)： 39第六章結(jié)論 40致謝 41參考文獻(xiàn) 42附錄：外文翻譯 43銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)摘要：摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)廣泛用于外表工程〔如薄膜、涂層〕等領(lǐng)域的摩擦磨損測(cè)試。具有銷盤〔pin-on-disk〕、球盤〔ball-on-disk)摩擦磨損等多種模式。可在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式、線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)模式下，記錄材料的摩擦系數(shù)隨摩擦?xí)r間〔或距離〕的變化，從而評(píng)估材料的磨損壽命。通過(guò)潤(rùn)滑條件、接觸方式、試驗(yàn)載荷、運(yùn)動(dòng)速度和試驗(yàn)頻率的變化，可以獲得不同條件下的試驗(yàn)結(jié)果，支持點(diǎn)、線面等接觸形式，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備，廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，是高速切削和新型刀具材料研制開發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。該設(shè)備是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的根底設(shè)備，該設(shè)備可以擴(kuò)展該學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。親，由于某些原因，沒(méi)有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)〔完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等〕，此文檔也稍微刪除了一局部?jī)?nèi)容〔目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容〕如需要的朋友，請(qǐng)聯(lián)系我的Q&Q:2215891151，數(shù)萬(wàn)篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對(duì)可滿足您的需要關(guān)鍵詞：摩擦、磨損、試驗(yàn)機(jī)、高溫、高速Pin-on-disktemperatureandhighfrictionandweartesterAbstract:Frictionandweartestingmachineiswidelyusedforsurfaceengineering(suchasfilm,coating)andotherareasoffrictionandweartest.Hastheboltplate(pin-on-disk),ballplate(ball-on-disk)frictionandwear,asamodel.Supporttherotarymotionmode,linearreciprocatingmotionmode,canrecordmaterialofthefrictioncoefficientwiththefrictionaltime(orthedistance)changestoevaluatethematerialwearlife.Throughthelubricatingcondition,contactmethod,testload,movementspeedandtestfrequencychanges,cangettestresultsunderdifferentconditions,andsupportthefaceofpoint,linecontactform,soastodeterminecomplywithrequirementsoftheuseoffrictionpairofcomponentsoftheoptimalparameter.Temperatureandhighfrictionandweartesterofhightemperatureishighspeedfrictionandwearofthetestofeffectiveequipment,widelyusedinallkindsofhighspeedcuttingtoolsforthehightemperaturefrictionalwearperformancetestingandevaluation,ishighspeedcuttingandnewcuttingtoolmaterialsdevelopmentandapplicationofthenecessaryequipment.Theequipmentishighspeedprocessingandthecuttingtoolmaterialresearchdirectionoftheresearchworkareinurgentneedofinfrastructure,theequipmentcanexpandthesubjectfieldofstudyandimproveresearchlevel.Keywords:frictiontestingmachine,hightemperature,high-speed

第一章緒論本課題研究的目的和意義隨著機(jī)械行業(yè)的開展，人們對(duì)磨損危害的認(rèn)識(shí)有了更大的提高。為了弄清磨損機(jī)理以減少有害的磨損，各國(guó)學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨損問(wèn)題均進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)于材料在高溫下的磨損問(wèn)題至今卻研究的較少，這和高溫磨損試驗(yàn)裝置的缺乏不無(wú)關(guān)系。從1910年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)即以問(wèn)世，到1975年美國(guó)潤(rùn)滑工程師學(xué)會(huì)〔ALSE〕編著的“摩擦磨損裝置〞一書中所公布的不同類型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已達(dá)上百種，但其中大局部都是常溫磨損試驗(yàn)機(jī)[1]。近幾十年來(lái)，磨損試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法雖然有了較大的開展，但這些試驗(yàn)機(jī)大多還是由企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實(shí)際工況自行設(shè)計(jì)制造的，如高溫磨料磨損試驗(yàn)機(jī)，適合高分子及其復(fù)合材料試驗(yàn)用的高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。只有少數(shù)試驗(yàn)機(jī)是由專門的試驗(yàn)機(jī)廠或儀器制造公司制造和供給的，而且這些試驗(yàn)機(jī)大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，這說(shuō)明了磨損問(wèn)題的復(fù)雜性和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨損試驗(yàn)研究的困難所在。摩擦磨損問(wèn)題存在于人類物質(zhì)活動(dòng)的各個(gè)方面。在汽車、發(fā)電、設(shè)備、冶金、鐵道、宇航、電子和農(nóng)機(jī)等各方面的機(jī)械都大量存在著摩擦學(xué)的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，全世界約有1/2-1/3的能源以各種形式消耗在摩擦上，如果從摩擦學(xué)方面采取正確的措施，就可以大大節(jié)約能源消耗。磨損是機(jī)械零部件3種主要的失效形式之一，所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，大約有80%的機(jī)械零件由于各種磨損導(dǎo)致失效。特別是隨著物質(zhì)文明的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化的開展，機(jī)械設(shè)備的開發(fā)使用普遍趨于重載、高速、高效率化，如何控制和改善機(jī)械的摩擦磨損狀況、提高其使用壽命和工作可靠性，已成為機(jī)械工業(yè)技術(shù)人員必須關(guān)注的問(wèn)題，并促使其研究不斷的深入和開展。這些摩擦試驗(yàn)機(jī)多采用靜態(tài)選位法觀察摩擦試件，雖然簡(jiǎn)單易行，但不能獲得摩擦過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息，更不能對(duì)磨損〔摩擦〕過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄；另外由于受到試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大多較低〔一般不超過(guò)10m/s〕。然而現(xiàn)代機(jī)械裝備中許多摩擦副的相對(duì)滑動(dòng)速度相當(dāng)高，如高速列車運(yùn)行時(shí)的速度約為300km/h，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤與剎車片之間摩擦速度為60～70m/s.而目前還未曾見到可用于高速條件下數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)量所需的商用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)摩擦磨損試驗(yàn)的目的是為了對(duì)摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評(píng)價(jià)各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。摩擦磨損試驗(yàn)研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤(rùn)滑機(jī)理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對(duì)新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤(rùn)滑劑進(jìn)行評(píng)定等。由于摩擦磨損現(xiàn)象十分復(fù)雜，摩擦磨損條件不同，試驗(yàn)方法和裝置種類繁多，如何準(zhǔn)確地獲取摩擦磨損過(guò)程中的參數(shù)變化成為一個(gè)十分重要的研究課題。為了探索和驗(yàn)證機(jī)械工程中摩擦磨損問(wèn)題的機(jī)理以及有關(guān)影響因素，在摩擦學(xué)研究中開展摩擦磨損測(cè)試技術(shù)和數(shù)據(jù)分析研究具有非常重要的作用。高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備，廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，是高速切削和新型刀具材料研制開發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。該設(shè)備是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的根底設(shè)備，該設(shè)備可以擴(kuò)展該學(xué)科的研究領(lǐng)域和提高研究水平。摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類很多[2]，人們對(duì)其分類的方式也不相同，最有代表性額兩種是前蘇聯(lián)И.В.КрагелЬскид的分類法和美國(guó)潤(rùn)滑工程師協(xié)會(huì)的分類法。前者為了模擬摩擦面的破壞形式，便于查明各種影響因素，將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分成8種類型；后者那么是根據(jù)摩擦副的幾何形狀而將試驗(yàn)機(jī)分成12大類，以便于在選定了摩擦副的形式之后去查找相應(yīng)的試驗(yàn)裝置和了解該裝置的主要技術(shù)指標(biāo)。表1-1摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類這是參照磨損類型的分類提出的一種按摩擦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行分類的新方法。這種分類方法突出摩擦元素的特點(diǎn)和對(duì)試驗(yàn)的特殊功能要求，從而便于采用設(shè)計(jì)方法學(xué)原理對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由表1-1可見，這種方法將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分成了五大類。第一類是固體－固體摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。這類試驗(yàn)機(jī)又分為5小類，即單向滑動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)〔含滾滑〕，沖擊和微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)〔根據(jù)需要可以在摩擦元素間加或不加潤(rùn)滑劑〕。每一小類試驗(yàn)機(jī)的摩擦副形式又有很多種，因而它們也各含有許多種試驗(yàn)機(jī)?？梢哉J(rèn)為，大局部摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)都屬于這一大類，它們可以重現(xiàn)粘著磨損、磨粒磨損、外表疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，這一大類試驗(yàn)機(jī)表達(dá)了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的根本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第二類是固體－固體加磨粒〔或固體－磨粒〕的試驗(yàn)機(jī)，統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。根據(jù)試件的磨損特性和運(yùn)動(dòng)特性又可以將其分為三小類，即三體磨粒磨損、二體磨粒磨損和動(dòng)載磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。與第一類試驗(yàn)機(jī)相比，三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的不同點(diǎn)是要在摩擦副的摩擦面上加磨粒。固定磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦副一方是固定磨粒〔一般都采用砂布盤〕，另一方那么可設(shè)計(jì)成各種形式，其特例是研究單個(gè)磨粒磨損的試驗(yàn)機(jī)。在這一小類試驗(yàn)機(jī)中，摩擦副多為銷-盤式〔轉(zhuǎn)動(dòng)〕或銷-板式〔往復(fù)運(yùn)動(dòng)〕。為了防止偏磨，銷最好能夠自旋，但是摩擦路跡一般不重復(fù)。自由磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)可以設(shè)計(jì)成試件運(yùn)動(dòng)、磨粒運(yùn)動(dòng)和試件與磨粒同時(shí)運(yùn)動(dòng)的三種形式。第三類是固體－液體加磨?！不蚬腆w－液體〕的試驗(yàn)機(jī)，其特殊功能是使含磨?！不虿缓チ！车囊后w沖刷固體外表，因而關(guān)鍵是要形成有一定流速的液流。利用泵、勢(shì)能和離心力均可到達(dá)這種目的。從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理出發(fā)，也可以讓試件相對(duì)于液體運(yùn)動(dòng)。液流和試件形成的沖擊角是一個(gè)重要參數(shù),通常要求可調(diào)。第四類是固體－氣體加磨粒的試驗(yàn)機(jī)，其功能是使含磨粒的氣流去沖刷固體外表。作為這類試驗(yàn)機(jī)的特例是單顆磨粒沖擊裝置。這種試驗(yàn)機(jī)有以下三種形式：供氣系統(tǒng)加磨粒加噴咀加試件；高速運(yùn)動(dòng)的試件加供給的磨粒。這種試驗(yàn)機(jī)一般都要抽真空，以防止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象對(duì)磨損的影響；利用離心力拋出磨粒。對(duì)于這類試驗(yàn)機(jī)來(lái)說(shuō)，磨粒向試件的沖擊角也是一個(gè)重要參數(shù)，同樣要求可調(diào)。第五類是除了以上所述之外的特殊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)?？煽剌d荷、可控氣氛、高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)均可歸入此類。其中，可控載荷指的是在摩擦過(guò)程中摩擦元素所受的載荷是變化的?？煽貧夥漳Σ聊p試驗(yàn)機(jī)的特殊要求是抽真空、通入或不通入特種氣體和控制或不控制濕度等。密封問(wèn)題對(duì)其十分重要。非接觸式傳動(dòng)——力傳動(dòng)在這類試驗(yàn)機(jī)上可以得到充分的應(yīng)用。高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要求產(chǎn)生高溫或低溫，因而需要考慮高溫隔熱和低溫防護(hù)，其選材也要能夠滿足高溫或低溫的要求。1.3國(guó)內(nèi)外研究成果及開展趨勢(shì)目前，世界只有美國(guó)、日本、瑞士等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，而濟(jì)南試金集團(tuán)是國(guó)內(nèi)最早研制和生產(chǎn)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的廠家。早在1964年為了滿足我國(guó)石油工業(yè)和材料工業(yè)的開展需要，濟(jì)南試金集團(tuán)開始研制MQ-12型四球摩擦試驗(yàn)機(jī)，1965年研制成功并投入生產(chǎn)，1966年又研制成功MM-200型磨損試驗(yàn)機(jī)，兩種試驗(yàn)機(jī)的研制成功標(biāo)志著我國(guó)已有了自行研制摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的能力。1.3.1濟(jì)南試金集團(tuán)產(chǎn)品圖1-3屏顯式材料端面高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)MM-U5G該試驗(yàn)機(jī)主要用途：該系列試驗(yàn)機(jī)是以滑動(dòng)摩擦形式，在室溫或高溫以及改變潤(rùn)滑狀態(tài)〔無(wú)油潤(rùn)滑或浸油潤(rùn)滑〕、負(fù)荷、速度、摩擦配偶材料、摩擦副外表粗糙度、硬度等參數(shù)的各種情況下，對(duì)環(huán)狀試樣施加較高的端面試驗(yàn)力進(jìn)行試驗(yàn)。主要用于評(píng)定工程塑料、粉末冶金、合金軸承等材料在不同條件下的摩擦性能，可應(yīng)用于選擇摩擦副配對(duì)材料及材料抗磨損性能的研究。表1-2是該公司試驗(yàn)機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格及參數(shù)：表1-2濟(jì)南試金集團(tuán)試驗(yàn)機(jī)的主要規(guī)格和技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)MM-U5GMM-U10G力范圍1~5kN10kN驗(yàn)力精度±1%±1%主軸轉(zhuǎn)速范圍10~2000r/min300~2800r/min主軸轉(zhuǎn)速測(cè)量精度±10r/min±10r/min最大摩擦力300N500N摩擦力精度±2%±3%溫度測(cè)控范圍室溫~600℃室溫~600℃溫度測(cè)控精度±2時(shí)間設(shè)定1s~9999min試驗(yàn)機(jī)外形尺寸〔長(zhǎng)×寬×高〕1200×870×1700試驗(yàn)機(jī)凈重850kg試驗(yàn)機(jī)在以下條件下正常工作：在室溫10℃~35℃的范圍內(nèi)；相對(duì)濕度不大于80%的環(huán)境中；周圍無(wú)震動(dòng)，無(wú)腐蝕性和無(wú)強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中；電源電壓的波動(dòng)范圍不應(yīng)超過(guò)額定電壓的±10%；頻率的波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)額定頻率的±2%；1.3.2美國(guó)CETR公司產(chǎn)品圖1-4是美國(guó)CETR公司的多功能磨損試驗(yàn)機(jī)的實(shí)物圖：圖1-4多功能摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)/UMTTESTER生產(chǎn)廠家：CETR(Centeroftrobology)，美國(guó)規(guī)格指標(biāo)：最大垂直移動(dòng)距離：100mm；定位精度：0.5μm；速度：0.001~10mm/s；最大橫向移動(dòng)距離：75mm；定位精度：2μm；速度：0.0~10mm/s；上試件旋轉(zhuǎn)速度：1~50RPM；最大載荷：25kg(0.25kN)；力傳感器測(cè)量范圍：0.2~20N(0.02~2kg)；分辨率：0.05N(5g)；溫度測(cè)量范圍：0℃~100℃；聲發(fā)射傳感器響應(yīng)頻率：0.5~5.5MHz功能介紹：試驗(yàn)機(jī)的主要功能可進(jìn)行多功能微摩擦試驗(yàn)和拋光試驗(yàn)。前者可作為多功能微摩擦試驗(yàn)機(jī)，可以在較大的載荷范圍內(nèi)進(jìn)行銷-盤式、往復(fù)式、四球式等摩擦磨損試驗(yàn)，還可以用來(lái)進(jìn)行刻劃試驗(yàn)以評(píng)價(jià)薄膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，也可以用來(lái)測(cè)量材料的微觀硬度。后者可以模擬實(shí)際拋光的各種條件，如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、被拋光材料、拋光墊材料、拋光液等等，可以用來(lái)研究以上多個(gè)工藝參數(shù)對(duì)拋光速率及拋光質(zhì)量的影響。1.3.3瑞士CSM公司產(chǎn)品圖1-5是瑞士CSM公司的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。圖1-5瑞士CSM公司的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)瑞士CSM公司是世界知名的外表力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備制造商，數(shù)十年中，為世界范圍的科研院所、工業(yè)用戶提供了最先進(jìn)的技術(shù)與應(yīng)用效勞。CSM公司提供多種功能的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)設(shè)備，按不同的載荷以及使用條件可分為以下幾類：納米摩擦測(cè)試儀NTR〔Nano-tribometer〕；摩擦試驗(yàn)機(jī)TRB〔Tribometerpin-on-disk〕，可升級(jí)為真空摩擦試驗(yàn)機(jī)；高溫摩擦試驗(yàn)機(jī)THT〔Hightemperaturetribometer〕，可升級(jí)為高溫真空摩擦試驗(yàn)機(jī)；磨損測(cè)試儀CAW〔Calowear〕；膜厚測(cè)試儀CAT〔Calotest〕，分為工業(yè)與實(shí)驗(yàn)室用2種型號(hào)。CSM公司的摩擦試驗(yàn)機(jī)主要用于測(cè)定自潤(rùn)滑涂層的使用壽命，以及表征固體材料或硬質(zhì)涂層在不同條件下的摩擦磨損行為，用戶可以通過(guò)改變摩擦?xí)r間、接觸壓力、運(yùn)動(dòng)速率、環(huán)境溫度、濕度、潤(rùn)滑劑等參數(shù)得到材料的一系列性能指標(biāo)。圖1-6是該試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試原理示意圖。圖1-6CSM公司摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試原理。試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試原理是：平頭或圓形壓頭安放在被測(cè)樣品上，用精確測(cè)定質(zhì)量的砝碼施加載荷；針或球安裝在一支倔強(qiáng)系數(shù)很大的杠桿上，該杠桿被設(shè)計(jì)為無(wú)摩擦切向力傳感器；當(dāng)盤式樣品旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓頭和樣品間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)使杠桿發(fā)生輕微的彎曲，該形變程度可被固定在一起的線性差分位移傳感器檢測(cè)，并由此計(jì)算摩擦力的具體數(shù)值；通過(guò)測(cè)量材料的損失體積可計(jì)算壓頭和樣品的磨損系數(shù)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，摩擦磨損測(cè)試技術(shù)呈快速開展之勢(shì)，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)呈以下開展趨勢(shì)：〔1〕、以高性能的電機(jī)系統(tǒng)取代機(jī)械變速系統(tǒng)：目前，高性能的電機(jī)系統(tǒng)己經(jīng)比擬成熟，調(diào)速比可以到達(dá)一比幾百、幾千甚至更高。利用這種系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。由高性能電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，不僅能使機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，而且還能降低試驗(yàn)機(jī)的摩擦損耗，提高整機(jī)的壽命和可靠性。但高性能電機(jī)系統(tǒng)價(jià)格比擬昂貴?！?〕、在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，不僅可以取代以往的二次儀表對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行控制，而且還可以對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理，因而能使試驗(yàn)機(jī)的功能大大加強(qiáng)?！?〕、改良測(cè)試手段；〔4〕、提高穩(wěn)定性、測(cè)試精度，以使試驗(yàn)結(jié)果具有更好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。1.4小結(jié)本章主要介紹了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究的意義及國(guó)內(nèi)外此類試驗(yàn)機(jī)開展歷史與現(xiàn)狀，并分別例舉了國(guó)外國(guó)內(nèi)的幾款試驗(yàn)機(jī)的主要參數(shù)，最后總結(jié)了今后的開展趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)主要對(duì)銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)局部的設(shè)計(jì)與二維圖的繪制。所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)如下：1、最大試驗(yàn)力：20N2、主軸速度范圍：0~3000r/min3、工作的最高溫度1000℃4、加載范圍：0~20N，采用砝碼加載5、樣品盤最大尺寸為Φ80mm，最大厚度10mm本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)上述要求的較為合理的方案，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。最后對(duì)整個(gè)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并用繪制整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的總裝配圖及主要零部件圖。

第二章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的影響因素進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)的目的是要模擬實(shí)際的摩擦系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)摩擦磨損現(xiàn)象及其規(guī)律性，以便通過(guò)選定參數(shù)的測(cè)量分析考察圖2-1所示的工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量、潤(rùn)滑變量和氣氛變量等對(duì)特定摩擦磨損試驗(yàn)系統(tǒng)摩擦元素的影響。因此，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)就是要依據(jù)這種目的和既定的具體任務(wù)要求，構(gòu)思形成圖2-1所示的基木系統(tǒng)，其工作運(yùn)轉(zhuǎn)變量一般要求在一定范圍內(nèi)可調(diào)，對(duì)于測(cè)試參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要選定.圖2-1摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的根本系統(tǒng)1、2——摩擦元素3、——潤(rùn)滑劑4——?dú)夥?.1試驗(yàn)條件的影響；〔1〕運(yùn)動(dòng)形式的影響運(yùn)動(dòng)形式與試驗(yàn)機(jī)的摩擦副結(jié)構(gòu)有關(guān)，二者都是由所要模擬的摩擦副決定的，試驗(yàn)機(jī)的摩擦副結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式一般是固定的，但也有一些多功能試驗(yàn)機(jī)的摩擦副和運(yùn)動(dòng)形式均可通過(guò)添加附件而加以改變。例如，美國(guó)FALEX公司的多功能試樣測(cè)試機(jī)在添加附件以后，就可以形成球一平面、四球、板一板(面接觸)、液體浸蝕、針一盤和滾動(dòng)四球等多種摩擦副形式。試驗(yàn)機(jī)上摩擦副的最根本運(yùn)動(dòng)形式一般有以下4種，即滑動(dòng)、滾動(dòng)、自旋和沖擊。在試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)運(yùn)動(dòng)形式都有明確的規(guī)定，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的位置精度卻要求不高，因此這方面的要求可忽略?！?〕負(fù)荷的影響負(fù)荷是摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，其在試驗(yàn)過(guò)程中一般應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定。試驗(yàn)機(jī)對(duì)負(fù)荷的精度要求很高，國(guó)內(nèi)試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷示值的相對(duì)誤差為11%。要滿足負(fù)荷精度的要求，就必須考慮在試驗(yàn)機(jī)上減小加載系統(tǒng)的摩擦阻力。目前摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)比擬常用加載方式有機(jī)械式、液壓式和電磁式三種。其中，機(jī)械式加載又可分為杠桿加載、彈簧加載和重物直接加載或以上三種加載形式的組合，杠桿加載和重物直接加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，載荷穩(wěn)定，不存在負(fù)荷保持的問(wèn)題，加載精度高，但當(dāng)摩擦副運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定時(shí)卻會(huì)引起振動(dòng)和沖擊;彈簧加載產(chǎn)生的振動(dòng)比擬小，但是，彈簧加載的精度不高，難于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷精確調(diào)整。液壓式加載包括動(dòng)壓加載和靜壓加載兩種，但液壓加載很難保持負(fù)荷穩(wěn)定。電磁加載易于實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的自動(dòng)控制，但其弱點(diǎn)是控制局部的本錢較高，而且在已有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上使用還比擬少〔3〕恒比壓的影響目前使用的多種類型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，對(duì)恒比壓有比擬高的要求。目前試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)恒比壓的方法有:(a)、從摩擦副的結(jié)構(gòu)上保證摩擦過(guò)程中接觸面積不變，借以在負(fù)荷不變的條件下實(shí)現(xiàn)恒比壓(如圖2-2所示):圖2-2以摩擦副結(jié)構(gòu)保證恒圧比(b)在試驗(yàn)過(guò)程中隨著接觸面積的增大，依照一定的規(guī)律增大負(fù)荷以實(shí)現(xiàn)恒比壓。日本東京試驗(yàn)機(jī)制作所生產(chǎn)的理研一大越式高速磨損試驗(yàn)機(jī)就是利用這種方法實(shí)現(xiàn)恒比壓的。圖2-3理研一大越式高速磨損試驗(yàn)機(jī)原理示意圖1——凸輪:2——搖桿:3,5,8——齒輪齒條:4——彈簧;6——旋轉(zhuǎn)圓環(huán)試件;7——片狀試件?！瞔)、同時(shí)測(cè)量摩擦副的接觸面積和試驗(yàn)負(fù)荷，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，給出負(fù)荷的控制信號(hào)，使負(fù)荷隨著接觸面積的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中的恒比壓。這種方式先進(jìn)、可靠，然而實(shí)施難度很大。這是因?yàn)樵囼?yàn)過(guò)程中摩擦副的接觸面積不易測(cè)量，故其至今尚未得到實(shí)際應(yīng)用。(4)、滑動(dòng)速度的影響；滑動(dòng)速度的大小對(duì)摩擦磨損往往具有關(guān)鍵性的意義。因而也是摩擦磨損試驗(yàn)的一個(gè)重要參數(shù)?；瑒?dòng)速度的方向有單向和往復(fù)兩種，后者又可以分為擺動(dòng)式和往復(fù)直動(dòng)式。在試驗(yàn)機(jī)上既可以用機(jī)械方式(如凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，也可以由電機(jī)(如伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī))來(lái)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通常是用曲柄滑塊等往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)機(jī)的速度大小一般都要求可調(diào)，所能采用的方式有級(jí)調(diào)速和無(wú)級(jí)調(diào)速兩種。有級(jí)調(diào)速是利用變換齒輪或皮帶輪速度比等方法實(shí)現(xiàn)的。無(wú)級(jí)調(diào)速可通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn):一種是機(jī)械式無(wú)級(jí)調(diào)速(如摩擦輪和差動(dòng)輪系等)，但其調(diào)速范圍不大，另一種是使用無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)進(jìn)行，這種方式的調(diào)速范圍很大，如直流伺服電機(jī)的調(diào)速范圍可達(dá)1.2000r/min(下限還可以更低)。當(dāng)采用電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)，一般都要求速度穩(wěn)定，因而常采用速度控制環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。(5)、溫度的影響；溫度是摩擦磨損試驗(yàn)的又一個(gè)重要參數(shù)。有些試驗(yàn)對(duì)環(huán)境溫度有其特定的要求，如高溫條件或低溫條件。高溫試驗(yàn)通常采用電阻絲加熱，也可以借助于高頻加熱等。對(duì)于高溫試驗(yàn)機(jī)，既要考慮加熱部件和其他部件的隔熱問(wèn)題，又要針對(duì)加熱溫度很高的特定情況同時(shí)考慮其加熱部件的選材問(wèn)題。低溫試驗(yàn)機(jī)常采用適當(dāng)?shù)闹评浞椒ㄊ乖嚰車木植凯h(huán)境保持低溫，也可以將摩擦副浸泡在制冷劑中實(shí)現(xiàn)低溫。(6)、氣氛的影響；有些試驗(yàn)研究要求對(duì)氣氛進(jìn)行控制(如真空試驗(yàn))。在只要求控制濕度的場(chǎng)合，簡(jiǎn)易的方法是將摩擦副局部加一個(gè)有較好密封性能的罩子，再在其中放置一些盛水的盒子即可調(diào)節(jié)濕度。當(dāng)然，濕度調(diào)節(jié)也可以在濕度傳感器控制下自動(dòng)地進(jìn)行。此外，用于真空條件下摩擦磨損研究的試驗(yàn)機(jī)對(duì)真空度的要求較高。實(shí)現(xiàn)真空可以使用真空泵，在這里密封問(wèn)題很重要，尤其動(dòng)密封往往是令人頭疼的問(wèn)題。為了提高真空度，有些試驗(yàn)機(jī)上采用了磁力傳動(dòng)，借以少用或不用動(dòng)密封。〔7〕、試驗(yàn)時(shí)間的影響；試驗(yàn)時(shí)間一般是依具體情況而定，大多數(shù)試驗(yàn)機(jī)沒(méi)有配備定時(shí)裝置。要在試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制，可以采用定時(shí)器控制動(dòng)力源，也有的是根據(jù)摩擦力或摩擦力矩的極限值來(lái)控制停機(jī)。這種控制方法對(duì)試驗(yàn)機(jī)也起著過(guò)載保護(hù)作用。測(cè)量參數(shù)的影響2.2、試驗(yàn)負(fù)荷的影響；〔1〕試驗(yàn)機(jī)一般都要對(duì)試驗(yàn)負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量，所采用的測(cè)量方式往往隨加載方式的不同而不同。機(jī)械式杠桿一砧碼加載可以直接根據(jù)加載砝碼得到負(fù)荷值(如Timken試驗(yàn)機(jī))，機(jī)械式彈簧加載可以根據(jù)游標(biāo)顯示的彈簧變形確定負(fù)荷值(如AMSLER試驗(yàn)機(jī))，液壓加載可以通過(guò)加載油缸的壓力換算得到負(fù)荷值(如MQ-800型四球式摩擦試驗(yàn)機(jī))。然而，不管在哪種加載方式下，都可以利用負(fù)荷傳感器直接測(cè)量負(fù)荷值。負(fù)荷傳感器應(yīng)當(dāng)安裝在盡量靠近摩擦副的位置上，以防止或減小導(dǎo)向局部摩擦力引起的測(cè)量誤差?！?〕摩擦力(摩擦系數(shù))的影響；在試驗(yàn)機(jī)上，摩擦力(或摩擦力矩)和摩擦系數(shù)一般只測(cè)一項(xiàng)。例如，在負(fù)荷P的情況下，只要測(cè)出摩擦力F，就可以根據(jù)公式u=F/P求出摩擦系數(shù)的數(shù)值。這可以利用微機(jī)或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理。測(cè)量摩擦力常用的方法一般有兩種，即測(cè)量作用在驅(qū)動(dòng)軸上的扭矩，或者是借助于彈性元件測(cè)定作用在固定件上的力。在采用第二種測(cè)量方法測(cè)量摩擦力時(shí)，由于固定件在沿摩擦力方向自由運(yùn)動(dòng)時(shí)必然要傳遞法向力，所以當(dāng)將其安裝在滾動(dòng)軸承之類的低摩擦裝置上，以使附加的摩擦力盡可能地減小，從而保證摩擦力的測(cè)量精度。摩擦扭矩可以采用扭矩傳感器進(jìn)行測(cè)量，其安裝位置既可以是在運(yùn)動(dòng)軸上，也可以是在固定軸上。當(dāng)把扭矩傳感器安裝在運(yùn)動(dòng)軸上時(shí)，需要確保傳感器的信號(hào)輸出良好。在試驗(yàn)機(jī)上，通常是將摩擦扭矩轉(zhuǎn)換成拉力或壓力對(duì)其進(jìn)行測(cè)量〔見圖2-4〕，但要注意使轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)造成的誤差不得超過(guò)允許值。圖2-4將摩擦扭矩轉(zhuǎn)化成拉力或壓力的測(cè)量〔3〕速度的影響；在有些試驗(yàn)機(jī)上還要求對(duì)速度進(jìn)行測(cè)量，可以采用的測(cè)速裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)和光電傳感器等。記錄轉(zhuǎn)數(shù)最常用的是機(jī)械式計(jì)數(shù)器?！?〕測(cè)溫方法的影響；摩擦磨損試驗(yàn)需要測(cè)定的溫度有環(huán)境溫度、潤(rùn)滑劑溫度和摩擦副的摩擦面溫度，其中不易測(cè)量的是摩擦面溫度(因?yàn)樗槐┞对谕饷?。在試驗(yàn)機(jī)上常用的測(cè)溫方法有熱電偶法和紅外測(cè)溫法。用這兩種方法測(cè)得的摩擦面溫度都是近似值。這是因?yàn)闊犭娕紵o(wú)法安裝在摩擦面上，而只能安裝在靠近摩擦面的位置上;而紅外測(cè)溫法那么是因?yàn)橹荒軠y(cè)得摩擦面邊界上的溫度或試件的體溫。如果能夠知道試件溫度的分布情況，那就可以對(duì)測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行修正，從而使測(cè)量誤差減小。為了消除或減少以上原因所產(chǎn)生的誤差，在實(shí)測(cè)時(shí)可以把實(shí)際試件之一(或兩件)組合成熱電偶的一局部，這就是所謂的“自然熱電偶〞測(cè)溫法。這種方法原那么上可以直接從摩擦面取得溫度信息，然而這個(gè)信息不僅會(huì)受到由于潤(rùn)滑劑的作用所產(chǎn)生的界面電動(dòng)勢(shì)的影響，而且在多觸點(diǎn)的循環(huán)電流對(duì)它也有影響L閣。因此，在現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)上很少使用這種測(cè)溫方法?！?〕磨損量的影響；磨損量是磨損試驗(yàn)中都要測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。目前，磨損量的在線檢測(cè)尚有困難，以往都是將試件取下再測(cè)量磨痕或稱量失重而得之?，F(xiàn)在，有人采用電測(cè)法或光柵對(duì)摩擦副在磨損過(guò)程中的相對(duì)位移進(jìn)行測(cè)量，以此實(shí)現(xiàn)磨損量的在線檢測(cè)?！?〕重復(fù)性和再現(xiàn)性；摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)能否給出重復(fù)性和再現(xiàn)性都比擬好的試驗(yàn)結(jié)果，取決于每次試驗(yàn)用的試桿和試驗(yàn)環(huán)境條件(包括儀器的工作狀態(tài))是否都能保持一致。西德Optimol公司的SRV型標(biāo)準(zhǔn)化微動(dòng)式摩擦磨損測(cè)試機(jī)之所以能夠給出較好重復(fù)性和再現(xiàn)性的試驗(yàn)結(jié)果，就是因?yàn)樗年P(guān)鍵部件一振動(dòng)系統(tǒng)和力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。為了使試驗(yàn)條件穩(wěn)定，就要從動(dòng)力源和試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)上保證負(fù)荷及速度等T礦穩(wěn)定，同時(shí)還需要測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)能準(zhǔn)確地測(cè)出工礦參數(shù)，以便于調(diào)整。此外，合理的摩擦副接觸形式也是取得較好重復(fù)性和再現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。一般說(shuō)來(lái)，點(diǎn)接觸比面接觸受外界的影響小，因而在相同條件下，點(diǎn)、線接觸有利于再現(xiàn)摩擦副的接觸狀態(tài)。

第三章整體方案的設(shè)計(jì)、分析與比擬試驗(yàn)機(jī)的整體分析根據(jù)上一章的介紹不難確定，試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)局部可以分為如下幾個(gè)主要的系統(tǒng)：主傳動(dòng)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、摩擦盤夾持系統(tǒng)、摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)等主要局部。對(duì)上述各個(gè)局部不同的方案進(jìn)行組合，就可以得到不同的整體設(shè)計(jì)方案方案。設(shè)計(jì)方案的制定通過(guò)分析，制定下面四種方案：設(shè)計(jì)方案一：圖3-1是設(shè)計(jì)方案一的方案圖。圖3-1設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)方案一各局部的組成：主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；加載系統(tǒng)：采用伺服控制連續(xù)加載；摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)橫梁內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷的軸向位置；加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。設(shè)計(jì)方案二：圖3-2是設(shè)計(jì)方案二的方案圖：圖3-2設(shè)計(jì)方案二設(shè)計(jì)方案二各局部的組成：主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)連軸器和主軸直接相連，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；加載系統(tǒng)：采用彈簧加載；摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用螺栓螺母副將摩擦盤固定到主軸的上端；摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)橫梁內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)立柱上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副改變橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷的軸向移動(dòng)；加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。此外，主軸外用螺旋銅制冷卻管包裹，冷卻管內(nèi)通入冷卻水，對(duì)主軸進(jìn)行冷卻。設(shè)計(jì)方案三：圖3-3是設(shè)計(jì)方案三的方案圖。圖3-3設(shè)計(jì)方案三設(shè)計(jì)方案三各局部的組成：主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)通過(guò)V帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；加載系統(tǒng)：采用傳統(tǒng)的彈簧加載；摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和編碼器帶動(dòng)底座支架上的絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母副帶動(dòng)立柱和橫梁一起水平運(yùn)動(dòng)，來(lái)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)立柱內(nèi)的一根絲杠，經(jīng)過(guò)絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)橫梁的豎直方向的位置，來(lái)控制摩擦銷的徑向進(jìn)給；加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。設(shè)計(jì)方案四：圖3-4是設(shè)計(jì)方案四的方案圖。圖3-4設(shè)計(jì)方案四設(shè)計(jì)方案四各局部的組成：主傳動(dòng)系統(tǒng)：變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶和帶輪驅(qū)動(dòng)主軸，帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；加載系統(tǒng)：采用傳統(tǒng)的砝碼加載；摩擦盤夾持系統(tǒng)：采用特制的摩擦盤夾持器夾持摩擦盤，摩擦盤和夾持器一起隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；摩擦銷軸向和徑向進(jìn)給系統(tǒng)：通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪和分度盤帶動(dòng)底座內(nèi)的一根絲杠，絲杠螺母的相互運(yùn)動(dòng)控制橫梁和立柱的整體的水平位置，來(lái)控制摩擦銷的沿摩擦盤的軸向進(jìn)給；通過(guò)立柱結(jié)構(gòu)上的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使得橫梁可以沿立柱上的某一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定的角度，用旋轉(zhuǎn)來(lái)代替移動(dòng)控制摩擦銷的豎直位置；加熱及冷卻系統(tǒng)：加熱爐外采用隔熱層，加熱爐和主軸箱之間采用石棉隔熱層。方案比擬方案一采用齒輪，可以保證傳動(dòng)比，制造安裝精度要求不是很嚴(yán)格，并且可以防止過(guò)載時(shí)對(duì)電機(jī)的損壞。但是齒輪傳動(dòng)噪音大，震動(dòng)劇烈，況且由于齒輪的金屬質(zhì)地使電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)熱影響到實(shí)驗(yàn)精度。主軸外無(wú)冷卻裝置，使得主軸在工作狀態(tài)的高溫下容易發(fā)生變形和損壞，降低了主軸的壽命和裝置的測(cè)量精度。伺服控制連續(xù)加載雖然精確但設(shè)備復(fù)雜且本錢很高，安裝維修也不方便。手輪和分度盤控制銷子沿盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是橫梁剛性較差，對(duì)結(jié)果誤差有較大的影響。立柱上采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本錢高，降低了整個(gè)系統(tǒng)的剛度，但對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的作用不大。方案二電機(jī)通過(guò)連軸器直接和主軸相連，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且緊湊。但減震性能不好，系統(tǒng)的震動(dòng)較大。而且主軸和電機(jī)之間有直接的熱量傳遞，降低了系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。主軸外有冷卻裝置，但由于上述的熱傳遞作用，使得其作用不是很明顯，而且由于空間較小，對(duì)主軸的冷卻無(wú)法有效進(jìn)行，安裝維修也不方便。摩擦盤通過(guò)中間的螺栓孔與主軸上端直接相連，不易保持盤的整體性和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，而且對(duì)于尺寸不大的陶瓷等脆性材料，在摩擦盤的中間打孔也很難實(shí)現(xiàn)，并且盤的剛性大大降低。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加載不精確，容易受到彈簧性能等外部因素的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。手輪和分度盤控制銷子沿盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是橫梁剛性較差，對(duì)結(jié)果誤差有較大的影響。立柱上采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本錢高，降低了系統(tǒng)的剛度，但對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的作用不大。方案三電機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)，可以緩和載荷沖擊而且運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲，制造安裝精度要求不是很嚴(yán)格，并且可以防止過(guò)載時(shí)對(duì)電機(jī)的損壞。但是帶傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)和打滑，效率低而且不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，也就是不能保持主軸以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。而且主軸外無(wú)冷卻系統(tǒng)，使得在工作情況下，加熱爐內(nèi)的熱量通過(guò)主軸連軸器直接傳遞給電機(jī)，主傳動(dòng)系統(tǒng)整體的溫度較高，不易散熱，對(duì)系統(tǒng)的剛度和壽命影響大，而且對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。采用專用的摩擦盤夾持器結(jié)構(gòu)較為合理。彈簧加載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加載不精確，容易受到彈簧性能等外部因素的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。手輪和分度盤控制銷子的軸向位移，效率低，速度慢，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。步進(jìn)電機(jī)控制銷子沿摩擦盤的軸向位移，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本錢較高，安裝維修不方便。方案四采用電機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)主軸，可以緩和載荷沖擊而且運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲，且同步帶傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑，效率高而且能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，也就是能保持主軸以某一速度穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸和電機(jī)之間的熱影響很小。專用的摩擦盤夾持器保證了摩擦盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的精度，又可以保證其整體性，對(duì)于例如三角形硬質(zhì)合金可專位車刀刀片等尺寸小、性脆、不易打中心孔等的試件的夾持又有很大的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的砝碼加載簡(jiǎn)單易行而且加載準(zhǔn)確，誤差較小。左邊立柱和橫梁是相對(duì)固定的，可以繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，使系統(tǒng)穩(wěn)定性好，測(cè)量結(jié)果較精確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且工作效率比擬高。手輪和分度盤控制橫梁和立柱的整體位移來(lái)控制摩擦銷沿摩擦盤的徑向位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢低，維修方便，而且有足夠高的精度。設(shè)計(jì)方案確實(shí)定通過(guò)上面對(duì)四種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)的分析比擬，可以得出結(jié)論：方案四是這四種設(shè)計(jì)方案中比擬合理的一種方案。該方案既可以滿足設(shè)計(jì)精度的要求，又具有本錢低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便等特點(diǎn)。

第四章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算4.1、試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)確實(shí)定參考第一章中的各種試驗(yàn)機(jī)的參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，確定該試驗(yàn)機(jī)的主要性能指標(biāo)如下：主軸轉(zhuǎn)速范圍：0~3000r/min，無(wú)級(jí)調(diào)速；工作最高溫度：1000℃加載力的范圍：0~20N,采用砝碼加載；摩擦球尺寸：Ф3mm~Ф6mm；摩擦盤尺寸：最大直徑d=80mm,最大厚度h=1試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算由試驗(yàn)機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速范圍和變速方式，可以選擇變頻調(diào)速三相異步交流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此該試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)路線為：變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)→同步帶和帶輪→主軸→摩擦盤夾持器→摩擦盤。電機(jī)選擇：取摩擦盤和摩擦銷之間的動(dòng)摩擦系數(shù)f=fmax=1，那么摩擦產(chǎn)生的最大功率Pm=Fv=(4-1)其中：Pm是摩擦產(chǎn)生的最大功率(Kw)；F是相互作用力(N)；v:是相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度(m/s)；f是滑動(dòng)摩擦系數(shù)；Fn是正壓力〔N〕；R:是摩擦力作用電相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的距離〔m〕；Pm＝＝＝0.251Kw同步帶的傳動(dòng)效率：η1＝95%滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率：η2＝98%那么總傳動(dòng)效率：η總＝η1η2＝電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出＝(4-2)故＝＝0.2696Kw為使電動(dòng)機(jī)的功率留有余量，負(fù)荷率?。篜＝P出/0.85＝0.261/0.85＝17Kw根據(jù)參考資料可知，選擇的電機(jī)型號(hào)為： YVF280M1-4(摘自JB/T7118-2004)該電機(jī)的主要參數(shù)為：額定功率P=0.55Kw；額定轉(zhuǎn)矩N?m；同步轉(zhuǎn)速1500r/min；電機(jī)軸：D=19mm。結(jié)構(gòu)圖如圖4-1、4-2所示圖4-1圖4-2機(jī)座號(hào):80M凸緣號(hào):FF165安裝尺寸及公差|A|根本尺寸:125mm安裝尺寸及公差|A/2|根本尺寸:mm安裝尺寸及公差|A/2|極限偏差:±m(xù)m安裝尺寸及公差|B|根本尺寸:100mm安裝尺寸及公差|C|根本尺寸:50mm安裝尺寸及公差|C|極限偏差:±m(xù)m安裝尺寸及公差|D|根本尺寸:19mm安裝尺寸及公差|D|極限偏差:(+0.009,-0.004)mm安裝尺寸及公差|E|根本尺寸:40mm安裝尺寸及公差|E|極限偏差:±m(xù)m安裝尺寸及公差|F|根本尺寸:6mm安裝尺寸及公差|F|極限偏差:(0,-0.030)mm安裝尺寸及公差|G①|(zhì)根本尺寸:mm安裝尺寸及公差|G①|(zhì)極限偏差:(0,-0.10)mm安裝尺寸及公差|H|根本尺寸:80mm安裝尺寸及公差|H|極限偏差:(0,-0.5)mm安裝尺寸及公差|K②|根本尺寸:10mm安裝尺寸及公差|K②|極限偏差:(+0.360,0)mm安裝尺寸及公差|K②|位置度公差:φmm安裝尺寸及公差|M:165mm安裝尺寸及公差|N|根本尺寸:130mm安裝尺寸及公差|N|極限偏差:(+0.014,-0.011)mm安裝尺寸及公差|P③:200mm安裝尺寸及公差|R④|根本尺寸:0mm安裝尺寸及公差|R④|極限偏差:±m(xù)m安裝尺寸及公差|S②|根本尺寸:12mm安裝尺寸及公差|S②|極限偏差:(+0.430,0)mm安裝尺寸及公差|S②|位置度公差:φmmmm安裝尺寸及公差|T|極限偏差:(0,-0.120)mm安裝尺寸及公差|凸緣孔數(shù):4mm外形尺寸|AB:165mm外形尺寸|AC:175mm外形尺寸|AD:145mm外形尺寸|HD:220mm外形尺寸|L:370mm同步帶傳動(dòng)的計(jì)算：1、計(jì)算功率：Pｄ＝(4-3)Pｄ==6Kw式中：是同步帶傳動(dòng)的工作情況系數(shù)，據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可取1.402、選擇帶型和節(jié)距：根據(jù)計(jì)算功率Pd和n1,選擇L型同步帶。齒形如下圖〔圖4-4〕周節(jié)制其節(jié)距Pbmm；齒形角2β°:40mmmm帶高②mmmmmm圖4-4齒形圖3、小帶輪齒數(shù)Z1：根據(jù)國(guó)標(biāo)(JB/T7512.2-1994),查取Zmin=20根據(jù)設(shè)計(jì)方案Z1＝25；4、小帶輪節(jié)圓直徑：何以由公式〔4-4〕計(jì)算，也可查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。得小帶輪直徑為mm5、大帶輪齒數(shù)：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，同步帶只起傳動(dòng)作用，不改變速度，故令兩帶輪的齒數(shù)Z1、Z2等，取Z1＝Z2＝25；6、大帶輪節(jié)圓直徑：由公式7、帶速計(jì)算：〔4-5〕通常L型，那么符合要求。8、初定軸間距：根據(jù)機(jī)械手冊(cè)知〔4-6〕即，取a=9、計(jì)算帶長(zhǎng)及齒數(shù)：帶長(zhǎng)：〔4-7〕查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，齒數(shù)；10、實(shí)際軸間距計(jì)算：實(shí)際軸間距計(jì)算分為兩種情況，軸間距可調(diào)整時(shí)〔4-8〕軸間距不可調(diào)時(shí)〔4-9〕〔4-10〕根據(jù)設(shè)計(jì)要求，軸間距可調(diào)那么11、小帶輪嚙合齒數(shù)：〔4-11〕12、根本額定功率：〔4-12〕根本額定功率是個(gè)帶型基準(zhǔn)寬度的額定功率，(摘自GB/T11362-1989)——寬度為的帶的需用工作拉力〔N〕，查機(jī)械手冊(cè)——寬度為的帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量〔〕，查機(jī)械手冊(cè)那么13、計(jì)算帶寬：〔4-13〕——嚙合齒數(shù)系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)應(yīng)按表4.4選取標(biāo)準(zhǔn)值，一般小于那么式中：mm按照以上設(shè)計(jì)要求要求確定公稱帶寬12.7mm，代號(hào)05014、作用在軸上的力：〔4-14〕那么15、帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸：圖4-5直邊齒帶輪的尺寸和公差根據(jù)直邊齒帶輪的尺寸和公差(摘自GB/T11361-1989)如圖4-5查的槽型:L±齒高h(yuǎn)g:2.67(0,-0.10)槽半角φ±°:20齒頂圓角半徑ra:1.17(+0.13,0)節(jié)頂距2δ外圓直徑da:da＝d-2δ外圓節(jié)距pa:pa＝π·da/z(z──帶輪齒數(shù))根圓直徑df:df＝da-2hg主軸計(jì)算：1、主軸輸出功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩計(jì)算：根據(jù)第一局部電機(jī)計(jì)算可以得出，那么轉(zhuǎn)矩2、軸的最小直徑計(jì)算：計(jì)算公式為〔4-15〕主軸的材料選擇為，查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得那么，取即主軸上直徑最小處：mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：〔1〕擬定軸上的零件裝配方案，見圖4-6圖4-6軸上零件的裝配方案〔2〕根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：見圖4-7圖4-7主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1〕為了滿足帶輪的尺寸要求，2〕初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承受有徑向力和軸向力的作用，應(yīng)選取深溝球軸承和推力球軸承，初步選取0根本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6206和推力球軸承51206，其尺寸分別為、，故，。3〕根據(jù)結(jié)構(gòu)要求擬定，；，EQ；，；，?！?〕、軸的強(qiáng)度校核：按鈕局強(qiáng)度條件計(jì)算，公式如下〔4-16〕，那么根據(jù)設(shè)計(jì)軸的最小直徑為，EQ那么其他各段也符合要求。、主軸上鍵的強(qiáng)度校核：根據(jù)主軸設(shè)計(jì)，鍵所在軸的直徑為24mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔摘自GB/T1095-2003，GB/T1096-2003)選取鍵的尺寸選定為，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為：(4-17)式中：d是軸的直徑；l是鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b=14-8=6；h是鍵的高度；[p]是許用壓力；k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,T傳遞的轉(zhuǎn)矩,取，那么故鍵的強(qiáng)度滿足要求。、橫梁的強(qiáng)度校核：由于橫梁受到的軸向和切向力最大均為20N，而且摩擦銷與橫梁不是緊密接觸，橫梁所受的沖擊也很小。因而橫梁受到的力很小，橫梁強(qiáng)度在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下能夠滿足強(qiáng)度和剛度要求。、絲杠螺母副的相關(guān)計(jì)算：該絲杠螺母副主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)，來(lái)控制摩擦銷沿摩擦盤的徑向位移。而沒(méi)有很大的力的傳遞，因此其傳遞的力可以忽略不計(jì)。下面對(duì)絲杠螺母副進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核可以不計(jì)。螺母的軸向位移：(4-18)式中：φ是螺桿轉(zhuǎn)角，rad；s是導(dǎo)程，mm；p是螺距，mm；x是螺紋線數(shù)；令該螺紋為單線螺紋，那么x＝1；由于絲杠帶動(dòng)摩擦銷的移動(dòng)距離為40mm，又要留下一定的余量，可令螺紋長(zhǎng)度L＝50mm；設(shè)計(jì)使螺紋移動(dòng)l=40mm時(shí)，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)8圈，即：radmm(4-19)由此可知：mm螺紋中徑：(4-20)式中：Ψ是螺母形式參數(shù)，整體式螺母取1.2~2.5，分體式螺母取2.5~3.5；[P]是螺紋副許用壓強(qiáng)，N/mm2；可??；帶入數(shù)據(jù)，有：mm由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，?。簃m；螺母高度：mm絲桿旋動(dòng)圈數(shù)：根本牙型高度：mm工作壓強(qiáng)：工作壓強(qiáng)滿足要求。為了保證自鎖，螺紋升角:螺紋牙根部的寬度：mm、軸承的校核：該系統(tǒng)三處用到了軸承：主軸、絲杠、以及橫梁旋轉(zhuǎn)軸處的軸承。后兩處軸承均不用于承受載荷，僅僅起到支撐作用，受到的力很小，可以忽略不計(jì)；而且其轉(zhuǎn)速均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于軸承的極限轉(zhuǎn)速。因此軸承的校核可以省略，而認(rèn)為這些軸承的均滿足設(shè)計(jì)要求。下面對(duì)主軸上的深溝球軸承和推力球軸承進(jìn)行壽命校核：〔一〕、深溝球軸承壽命校核1根據(jù)主軸設(shè)計(jì)可知：由帶輪計(jì)算可知：那么EQ那么查機(jī)械設(shè)計(jì)得深溝球軸承的最小e值為0.22，故此時(shí)2、初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P，根據(jù)式〔4-22〕〔4-21〕查機(jī)械設(shè)計(jì)得，??；那么3、根據(jù)公式〔4-23〕，求軸承應(yīng)有的根本額定動(dòng)載荷：〔4-22〕那么4、演算軸承壽命，根據(jù)公式〔4-24〕〔4-23〕那么該軸承符合設(shè)計(jì)要求?！捕惩屏η蜉S承壽命校核〔同上〕

第五章摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1、磨損試驗(yàn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)用CAD裝配圖的整體外觀效果如圖5-1、5-2、5-3所示。圖5-1裝配圖〔正視圖〕圖5-2裝配圖〔左視圖〕圖5-3裝配圖〔俯視圖〕、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算所得的尺寸來(lái)看，為了能夠是整體結(jié)構(gòu)緊湊美觀設(shè)計(jì)箱體如圖〔5-4〕所示圖5-4箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3、橫梁的設(shè)計(jì)將球安裝在一支倔強(qiáng)系數(shù)很大的杠桿上，該杠桿被設(shè)計(jì)為無(wú)摩擦切向力傳感器，當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓頭和樣品間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)使杠桿發(fā)生輕微的彎曲，該形變程度可被固定在一起的線性差分位移傳感器檢測(cè)，并由此計(jì)算摩擦力的具體數(shù)值。通過(guò)測(cè)量材料的損失體積可計(jì)算壓頭和樣品的磨損系數(shù)。橫梁的設(shè)計(jì)如圖〔5-5〕：圖5-5橫梁在橫梁的兩側(cè)可以加上線性差分位移傳感器。摩擦銷受力引起橫梁中間的杠桿的微變形，位移傳感器檢測(cè)并指示出相對(duì)應(yīng)的力的大小。橫梁的兩個(gè)臂上開的槽是為了提高測(cè)量的靈敏度；橫梁兩側(cè)與支架相連的局部有個(gè)5mm的凸起，是為了使橫梁的杠桿局部與其他零件分隔開，測(cè)量過(guò)程中減少部件之間的摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。橫梁右端的孔與摩擦銷的配合采用過(guò)渡配合，既可以保證摩擦銷的位置精度，又可以盡量防止和銷在豎直方向上的摩擦力作用，以減少加載時(shí)對(duì)加載力精度的影響。5.4、支架的設(shè)計(jì)：此試驗(yàn)機(jī)用到的的支架有三種形式，它們受的力都很小，滿足結(jié)構(gòu)要求的支架就能夠滿足受力的要求。因此對(duì)與絲桿相連的支架進(jìn)行介紹：與絲杠相連的支架滑動(dòng)支架：該支架的作用是為橫梁的旋轉(zhuǎn)提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，并且和絲杠相配合，控制摩擦銷沿摩擦盤的徑向位置。支架上的橫桿是用來(lái)防止其支撐的橫梁發(fā)生側(cè)翻。圖〔5-6〕是與絲杠相連的支架的視圖。圖5-6支架5.5、摩擦銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：適合于高溫摩擦磨損測(cè)試儀的測(cè)試球尺寸有1.5毫米、3毫米、6毫米、10毫米〔均為直徑〕?？梢詾椴煌睆降哪Σ燎蚺鋫洳煌瑑?nèi)徑的夾持器。夾持器中間為中空結(jié)構(gòu)，后面有螺紋，只需將測(cè)試球從夾具的后端放入并應(yīng)用配套的零件旋緊即可。針對(duì)高溫摩擦測(cè)試熱脹冷縮的特點(diǎn)，可以在夾具中心參加微型彈簧以保證測(cè)試球始終保持被夾緊狀態(tài)。5.6、摩擦盤夾持器的設(shè)計(jì)：由于摩擦盤尺寸相對(duì)較小，對(duì)于脆性材料摩擦盤進(jìn)行試驗(yàn)，摩擦盤的加工尤其是鉆中心孔難度很大，因此采用螺栓直接固定不適合。設(shè)計(jì)成專用的摩擦盤夾持器。用螺紋副將摩擦盤夾持器固定在主軸上，使之隨主軸一起旋轉(zhuǎn)。在摩擦盤下面加上一個(gè)墊片，直徑大小和摩擦盤相當(dāng)，但厚度可調(diào)，裝卸方便，用于夾緊不同厚度的摩擦盤，使這個(gè)夾持器更加通用化。在摩擦盤外面用一個(gè)盤蓋定位，用螺栓緊固夾緊。對(duì)于特殊形狀而且尺寸較小的試件，例如可轉(zhuǎn)位車刀刀片等，可以采用特制的鎳合金盤型夾具來(lái)固定。

第六章結(jié)論高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是進(jìn)行高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)的有效設(shè)備，廣泛運(yùn)用于對(duì)各種高速刀具的高溫摩擦磨損性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，是高速切削和新型刀具材料研制開發(fā)和應(yīng)用的必備設(shè)備。因此本文對(duì)銷盤式高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，給出了試驗(yàn)機(jī)的根本參數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)、計(jì)算和計(jì)算機(jī)三維造型，為試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)際制作提供了一定的依據(jù)和參考。該設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造本錢低廉，沒(méi)有一味地追求高精度，適合進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)。設(shè)計(jì)中采用了較為簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)了相同的功能，例如在實(shí)現(xiàn)摩擦銷和摩擦盤的別離和摩擦銷的安裝這個(gè)功能上，沒(méi)有采用較高精度的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母這一結(jié)構(gòu)，而是采用了簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)這種純機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，既可以保證足夠的精度，又可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低本錢，制造、安裝、維修都大為簡(jiǎn)化。此外，摩擦銷、摩擦盤的設(shè)計(jì)都很靈活，可以適用于尺寸、結(jié)構(gòu)都不同的摩擦副的試驗(yàn)，例如尺寸不同的摩擦球，不同形狀的摩擦盤。同時(shí)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的夾持系統(tǒng)，這充分表達(dá)了互換性設(shè)計(jì)的思想。該設(shè)計(jì)只是針對(duì)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算和仿真，而電氣控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)還需要進(jìn)一步的補(bǔ)充。致謝轉(zhuǎn)眼間又到了快畢業(yè)的時(shí)間了，短短的幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將過(guò)去。在周教授的精心指導(dǎo)下，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)告一段落，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心以及嚴(yán)于律己、待人誠(chéng)懇的思想品德深深的影響著我，這不僅使我順利完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)，而且也將成為使我受益終生的珍貴財(cái)富。從課題的選擇到完成，周教授始終都給予了我耐心細(xì)致的指導(dǎo)和不懈的支持，在此謹(jǐn)向周教授致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我穩(wěn)固了以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，更讓我了解到以前未曾探索過(guò)的地方，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總會(huì)碰到這樣那樣的問(wèn)題，雖然讓人感到焦頭爛額，但探索的過(guò)程卻又讓人心曠神怡。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我深刻認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)知識(shí)的不廣和不精，我相信這次設(shè)計(jì)為我將來(lái)學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的根底。在完成論文的過(guò)程中，還得到了同班同學(xué)的協(xié)助，指點(diǎn)。尤其在軟件畫圖方面，我們互相學(xué)習(xí)一起研究，終于掌握了CAD的各項(xiàng)功能，并能靈活的掌握。這讓我們都收獲頗豐。最后還要感謝我大學(xué)四年來(lái)所有的老師，是他們幫我打下了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)根底，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。參考文獻(xiàn)武文忠，郝建東，蘇俊義.高溫磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.北京：試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2002，42〔1，2〕，15～17桂長(zhǎng)林，沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的根底：Ⅰ[1].摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的分類和特點(diǎn)分析。合肥：固體潤(rùn)滑.1990，10〔1〕，48～55桂長(zhǎng)林，沈健.摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的根底：II摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)方法的研究。合肥：固體潤(rùn)滑。1990，10〔2〕，120～136楊學(xué)軍，趙浩峰，趙昕月.高溫銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.太原：太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36〔4〕，477～479李霞，許志慶，楊永.高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì).北京：中國(guó)儀器儀表，2003，19～21?？烧?，金志浩。MPX—2000型盤銷式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改裝.北京：機(jī)械科學(xué)與技術(shù)。1999.18〔3〕，470～471，474何國(guó)仁，曾漢民，楊桂成.高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制.北京：北京：試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī).1991，31〔5〕，11～16王斌，蔡興旺.一種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì).北京：農(nóng)機(jī)化研究。2003，10，118～119馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2004年1月成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔單行本〕機(jī)械傳動(dòng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004年1月成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔單行本〕機(jī)械工程材料.北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2004年1月成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔單行本〕減〔變〕速器&電機(jī)與電氣.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004年1月成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔單行本〕連接與緊固.北京：化學(xué)工業(yè)出版社。2004年1月濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社.2007年8月李凱嶺，宋強(qiáng).機(jī)械制造技術(shù)根底.濟(jì)南：山東科技出版社.2005年9月焦永和，董國(guó)耀.機(jī)械制圖.北京：北京理工大學(xué)出版社.2001年7月周良德、朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué).湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社.2000年6月羅迎社，材料力學(xué).武漢：武漢理工大學(xué)出版社.2004年6月附錄：外文翻譯煤礦業(yè)帶式輸送機(jī)幾種軟起動(dòng)方式的比擬elL.Nave,P.E.統(tǒng)一公司1800年華盛頓路匹茲堡,PA15241帶式運(yùn)送機(jī)是采礦工業(yè)運(yùn)輸大批原料的重要方法。從傳送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳送帶紋理結(jié)構(gòu)啟動(dòng)力矩的應(yīng)用和控制影響著運(yùn)送機(jī)的性能，壽命和可靠性。本文考查了不同啟動(dòng)方法在煤礦工業(yè)帶式運(yùn)送機(jī)中的應(yīng)用。簡(jiǎn)介運(yùn)行帶式運(yùn)送機(jī)的動(dòng)力必須由驅(qū)動(dòng)滑輪產(chǎn)生，通過(guò)滑輪和傳送帶之間的摩擦力來(lái)傳遞。為了傳遞能量，傳送帶上面的張力在接近滑輪局部和離開滑輪局部必定存在著差異。這種差異在穩(wěn)定運(yùn)行、啟動(dòng)和停止時(shí)刻都是真實(shí)存在的。傳統(tǒng)傳送帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，都是根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行情況下傳送帶的受力情況。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有詳盡研究傳送帶啟動(dòng)和停止階段的受力情況，所有的平安措施都集中在穩(wěn)定運(yùn)行階段〔Harrison1987〕。本文主要集中講述傳送機(jī)啟動(dòng)和加速階段的特性。傳送帶設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮控制啟動(dòng)階段的加速狀況，以免使傳送帶和傳送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)大的張力和動(dòng)力〔Suttees，1986〕。大加速度產(chǎn)生的動(dòng)力會(huì)給傳送帶的紋理、傳送帶結(jié)合處、驅(qū)動(dòng)滑輪、軸承、減速器以及耦合器帶來(lái)負(fù)面影響。毫無(wú)控制的加速度產(chǎn)生的動(dòng)力能夠引起帶式傳送機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生諸多不良問(wèn)題，比方上下曲線運(yùn)動(dòng)、過(guò)度傳送帶提升運(yùn)動(dòng)、滑輪和傳送帶打滑、運(yùn)輸原料的溢出和傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶的設(shè)計(jì)需要面對(duì)兩個(gè)問(wèn)題：第一，傳送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須能夠產(chǎn)生啟動(dòng)帶式傳送機(jī)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；第二，控制加速度產(chǎn)生動(dòng)力在平安界限內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng)力矩控制設(shè)備來(lái)完成，控制設(shè)備可以是電子手段也可以是機(jī)械手段，也可以是兩者的組合〔CEM，1979〕。本文主要闡述輸送機(jī)的開始和加速的過(guò)程。傳送帶設(shè)計(jì)師必須控制開始加速度防止過(guò)度張緊在傳送帶織品和力量在皮帶傳動(dòng)系統(tǒng).強(qiáng)加速度力量可能有害地影響傳送帶織品，傳送帶接合，驅(qū)動(dòng)皮帶輪，更加無(wú)所事事的滑輪,軸,軸承,速度復(fù)原劑,并且聯(lián)結(jié)。未管制的加速度力量可能造成皮帶輸送機(jī)有垂直的曲線的系統(tǒng)性能問(wèn)題,傳送帶緊線器運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)皮帶輪摩擦損失,材料溢出,并且做成花彩傳送帶織品。傳送帶設(shè)計(jì)員與二個(gè)問(wèn)題被面對(duì),皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)必須導(dǎo)致極小的扭矩足夠強(qiáng)有力開始傳動(dòng)機(jī),和控制了這樣加速度強(qiáng)制是在平安限額內(nèi)。光滑開始傳動(dòng)機(jī)可能由對(duì)驅(qū)動(dòng)器扭矩控制設(shè)備的用途,或機(jī)械或電子,或組合的二完成(CEM1979)。軟起動(dòng)結(jié)構(gòu)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)什么是最正確的皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?答案取決于許多變量。最正確的系統(tǒng)是一個(gè)為開始,運(yùn)行,和終止提供可接受的控制在合理的費(fèi)用和以及高可靠性。皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)為本文我們考慮的設(shè)計(jì)方案,皮帶輸送機(jī)被電子頭等搬家工人幾乎總驅(qū)動(dòng)。傳送帶"驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)"將包括多個(gè)要素包括電子原動(dòng)力、電子馬達(dá)起始者以控制系統(tǒng),馬達(dá)聯(lián)結(jié)、速度復(fù)原劑、低速聯(lián)結(jié)、皮帶傳動(dòng)滑輪、和滑輪閘(Cur1986)。它重要,傳送帶設(shè)計(jì)員審查各個(gè)系統(tǒng)要素的適用性對(duì)特殊申請(qǐng)。為本文的目的,我們假設(shè),所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要素設(shè)置礦的新鮮空氣,非允許,面積,全國(guó)電子編碼,條款500防爆,礦的外表的面積。皮帶傳動(dòng)要素歸因于范圍。某些驅(qū)動(dòng)器要素是可利用和實(shí)用的用不同的范圍。為這論述,我們假設(shè)那皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)范圍從分?jǐn)?shù)馬力對(duì)千位的多個(gè)馬力。小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常是在50馬力以下。中型系統(tǒng)范圍從50到1000馬力。大型系統(tǒng)可能被考慮在1000馬力之上。范圍分部入這些組是整個(gè)地任意的。必須被保重抵抗誘惑對(duì)超出馬達(dá)或在馬達(dá)之下傳送帶飛行提高標(biāo)準(zhǔn)化。驅(qū)動(dòng)器結(jié)果在粗劣的效率和在高扭矩的潛在,當(dāng)驅(qū)動(dòng)器能導(dǎo)致破壞性超速在再生,或過(guò)度加熱以變短的馬達(dá)壽命。扭矩控制。傳送帶設(shè)計(jì)員設(shè)法限制開始的扭矩到?jīng)]有比150%運(yùn)行中。限額在應(yīng)用的開始的扭矩經(jīng)常是傳送帶胴體肉、傳送帶接合、滑輪絕熱材料,軸偏折評(píng)級(jí)。在更大的傳送帶和傳送帶以優(yōu)化大小的要素,扭矩限額110%至125%是公用。除扭矩限額之外,傳送帶起始者必需限制會(huì)舒展圍繞和會(huì)導(dǎo)致旅行的波浪的扭矩增量。一個(gè)理想的開始的控制系統(tǒng)會(huì)適用于資格整個(gè)傳送帶的扭矩傳送帶休息由問(wèn)題的脫離決定,或運(yùn)動(dòng),然后扭矩相等與傳送帶的運(yùn)動(dòng)需求以負(fù)荷加上恒定的扭矩從休息加速系統(tǒng)要素的慣性對(duì)最終奔跑速度。這使系統(tǒng)臨時(shí)強(qiáng)制和傳送帶舒展。不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)陳列變化的能力控制扭矩的申請(qǐng)對(duì)傳送帶休息和以不同的速度。并且,傳動(dòng)機(jī)陳列裝載二個(gè)極端。一條空傳送帶正常存在最小的必需的扭矩為脫離和加速度,當(dāng)一條充分地被裝載的傳送帶存在最高的必需的扭矩。開采驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須是能稱應(yīng)用的扭矩從一個(gè)2/1比率為一個(gè)水平的簡(jiǎn)單傳送帶安排,對(duì)一個(gè)10/1范圍為一個(gè)傾斜、復(fù)雜傳送帶配置文件。熱量評(píng)級(jí)在開始和運(yùn)行期間,各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也許消散廢熱。廢熱也許被解放在電子馬達(dá)、電子控制、,聯(lián)結(jié)、速度復(fù)原劑,或傳送帶制動(dòng)系統(tǒng)。各個(gè)起始時(shí)間熱量負(fù)荷依靠相當(dāng)數(shù)量傳送帶負(fù)荷和起始時(shí)間的期限。設(shè)計(jì)員必須履行被重復(fù)的起始時(shí)間的申請(qǐng)需求在運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)以后在全負(fù)荷。典型的開采傳送帶開始的責(zé)任變化從3到10個(gè)起始時(shí)間每時(shí)數(shù)等隔,或2到4個(gè)起始時(shí)間在連續(xù)。被重復(fù)的開始也許要求減稅或系統(tǒng)要素。有一個(gè)直接關(guān)系在熱量評(píng)級(jí)為被重復(fù)的起始時(shí)間和費(fèi)用之間?？勺兯俣?。一些皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)是適當(dāng)?shù)臑榭刂崎_始的扭矩和速度,但只運(yùn)行以恒定的速度。一些傳送帶申請(qǐng)會(huì)要求一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能運(yùn)行延長(zhǎng)的期間以較不比最高速度。這是有用的當(dāng)驅(qū)動(dòng)器負(fù)荷必須與其它驅(qū)動(dòng)器被共享,傳送帶被使用當(dāng)處理飼養(yǎng)者為被表達(dá)的物料的費(fèi)率控制,傳送帶速度被優(yōu)選為貨車使用費(fèi)費(fèi)率,傳送帶被使用以慢速運(yùn)輸人工或材料,或傳送帶運(yùn)行緩慢的檢驗(yàn)或移動(dòng)速度為維護(hù)目的?？勺兯俣绕鲃?dòng)將要求一個(gè)控制系統(tǒng)根據(jù)某一算法調(diào)控操作速度。再生或翻修負(fù)荷。一些傳送帶配置文件存在翻修傳送帶系統(tǒng)用品能量對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷的潛在。沒(méi)有所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有能力接受被重新生成的能量從負(fù)荷。一些驅(qū)動(dòng)器可能接受能量從負(fù)荷和退回它到輸電線供其它負(fù)荷使用。其它驅(qū)動(dòng)器接受能量從負(fù)荷和消散它入選定的動(dòng)態(tài)或機(jī)械剎車的要素。一些傳送帶描出切換從開汽車對(duì)再生在運(yùn)算期間。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能接受有些巨大的被重新生成的能量為申請(qǐng)嗎?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制或必須調(diào)整相當(dāng)數(shù)量減速的強(qiáng)制在翻修期間嗎?翻修發(fā)生當(dāng)運(yùn)行和開始?維護(hù)和支持系統(tǒng)。各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將要求定期預(yù)防維護(hù)?？商鎿Q的工程會(huì)包括馬達(dá)畫筆、軸承、閘填充、散逸電阻器、油,和涼水。如果驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和保守地被管理,更低的重音在可消耗導(dǎo)致更低的維修費(fèi)用。一些驅(qū)動(dòng)器要求支持系統(tǒng)譬如流通的油為潤(rùn)滑油、冷卻空氣或水,環(huán)境塵土過(guò)濾,或計(jì)算機(jī)儀器工作。支持系統(tǒng)的維護(hù)可能影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。費(fèi)用驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)員將審查各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的費(fèi)用。費(fèi)用合計(jì)是第一基建本錢獲取驅(qū)動(dòng)器,費(fèi)用安裝和委任驅(qū)動(dòng)器,費(fèi)用運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器,和費(fèi)用的總和維護(hù)驅(qū)動(dòng)器。費(fèi)用使力量運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器也許廣泛變化用不同的地點(diǎn)。設(shè)計(jì)員努力符合所有系統(tǒng)性能要求在最低的費(fèi)用合計(jì)。經(jīng)常超過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也許滿足所有系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)在競(jìng)爭(zhēng)費(fèi)用。更喜歡的驅(qū)動(dòng)器安排是最簡(jiǎn)單,譬如一個(gè)唯一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)通過(guò)一個(gè)唯一頂頭滑輪。但是,機(jī)械,經(jīng)濟(jì),和功能需求經(jīng)常需要對(duì)復(fù)雜驅(qū)動(dòng)器的用途。傳送帶設(shè)計(jì)員必須平衡對(duì)優(yōu)雅的需要反對(duì)伴隨復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題。復(fù)雜系統(tǒng)要求額外設(shè)計(jì)工程為成功配置。經(jīng)常被忽略的費(fèi)用在復(fù)雜系統(tǒng)是培訓(xùn)人事部的費(fèi)用,或停工期的費(fèi)用由于缺乏的培訓(xùn)。軟起動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制邏輯各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將要求一個(gè)控制系統(tǒng)調(diào)控開始的機(jī)制。最共同的類型控制被使用在更小對(duì)中等大小驅(qū)動(dòng)以簡(jiǎn)單的外形被命名"開環(huán)加速度控制"。在開環(huán),控制系統(tǒng)早先被配置程序化開始的機(jī)制以被規(guī)定的方式,通常準(zhǔn)時(shí)根據(jù)。在開環(huán)控制,駕駛使用參數(shù)譬如潮流,扭矩,或速度不影響序列操作。這個(gè)方法假定,控制設(shè)計(jì)師充分地塑造了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)在傳動(dòng)機(jī)。為更大或更加復(fù)雜的傳送帶,"閉合回路"或"反響"控制