高温环块摩擦磨损试验机设计本科论文.docx
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高温环块摩擦磨损试验机设计本科论文
本科毕业设计(论文)
题目:
高温环块摩擦磨损试验机设计
院(系):
机电工程学院
专业:
机械设计制造及自动化
班级:
110214
学生:
周潇
学号:
110210124
指导教师:
曹蔚
2015年5月
高温环块摩擦磨损实验机设计
摘要
摩擦学是实践生活中使用特别广泛的应用型学科,目的是对摩擦磨损现象及其本质进行研究,正确认识各种因素对摩擦磨损性能的影响,从而确定符合使用要求摩擦副元件的最优参数。
摩擦磨损试验机是进摩擦磨损试验的有效设备。
考虑其摩擦磨损实验技术中环境摩擦系数和摩擦力是影响摩擦的重要参数,以及根据现代磨损试验机存在的现状,为了能更方便简单来测量实验材料的摩擦特性,我们拟定设计了高温环块式摩擦磨损试验机。
在设计中运用了液压加载加载原理以及摩擦学和机械设计制造理论方面的相关知识,基本完成了设计目标。
该实验机结构简单,运行稳定,操作方便,可以满足在不同载荷、不同速度、各种摩擦材料等条件下进行摩擦学实验的需要。
关键词:
环块/磨损/试验机/设计
ABSTRACT
Frictionisaverypracticalapplicationofscientific.Thepurposeoffrictionandweartestsonthefrictionandwearinordertostudythephenomenonanditsessence,thecorrectassessmentofthevariousfactorsonthefrictionandwearpropertiestodeterminecompliancerequirementsofthefrictionpaircomponentsusingtheoptimalparameters.Takingintoaccountthecoefficientoffrictionandfrictionrollingfrictionweartestisanimportantparameteraffectingfriction,andthestatusoftheweartestmachine.Inordertobemoreupintheofficedesktopmeasurementofthefrictioncharacteristicsoftheexperimentalmaterial,thismonthwedesignedasmallring-blockweartestingmachine.Useinthedesign,loadingleverprinciple,knowledgeofthemechanicsandtribologyandmaterials,thebasiccompletionofthedesigngoals.Theexperimentalmachinestructureissimple,stable,easytooperateandtomeettheneedsofthetribologicalexperimentsunderdifferentconditionsofload,speed,frictionmaterials.
KEYWORDScentralblock,wear,test,design
主要符号表
F载荷
T转矩
P功率
n转速
i传动比
1绪论
1.1前言
摩擦学是一门实践性很强的应用科学,它主要研究作相对运动物体的相互作用表面、类型及其机理、中间介质及环境所构成的系统的行为与摩擦及损伤控制的科学与技术。
研究材料摩擦磨损行为一般需要借助摩擦磨损试验机测量摩擦副的摩擦磨损特性等一系列参量。
在国内的相关研究中广泛使用的试验机有滚子式磨损试验机、四球式摩擦磨损试验机等。
随着冶金、矿山、电力以及工程机械等行业的发展,人们对磨损危害的认识有了相当的提高。
为了弄清磨损机理以减少有害的磨损,各国学者对材料在常温下的各种磨损问题均进行了大量的研究,但对于材料在高温下的磨损问题至今却研究的较少,这和高温磨损试验装置的缺乏不无关系。
1910年第一台磨料磨损试验机即以问世,1975年美国润滑工程师学会(ALSE)编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类型的摩擦磨损试验机也有上百种,但其中大部分都是常温磨损试验机[1]。
近几十年来,磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展,但这些试验机大多还是由企业和研究工作者根据工作需要和实际工况自行设计制造的,如高温磨料磨损试验机,适合高分子及其复合材料试验用的高温摩擦磨损试验机等。
只有少数试验机是由专门的试验机厂或仪器制造公司制造和供应的,而且这些试验机大都结构复杂,价格较贵,这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难所在。
摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。
在汽车、发电、设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。
据估计,全世界约有1/2-1/3的能源以各种形式消耗在摩擦上,如果从摩擦学方面采取正确的措施,就可以大大节约能源消耗。
磨损是机械零部件3种主要的失效形式之一,所导致的经济损失是巨大的,大约有80%的机械零件由于各种磨损导致失效。
特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展,机械设备的开发使用普遍趋于重载、高速、高效率化,如何控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高其使用寿命和工作可靠性,已成为机械工业技术人员必须关注的问题,并促使其研究不断的深入和发展。
这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件,虽然简单易行,但不能获得摩擦过程的动态信息,更不能对磨损(摩擦)过程进行动态观测及动态数据记录;另外由于受到试验机转速的限制,摩擦副相对运动的速度大多较低(一般不超过10m/s)。
然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高,如高速列车运行时的速度约为300km/h,制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为60~
70m/s.而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损试验机。
摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究,正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响,从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。
摩擦磨损试验研究的内容非常广泛,如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素,对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。
由于摩擦磨损现象十分复杂,摩擦磨损条件不同,试验方法和装置种类繁多,如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。
为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素,在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。
高温高速摩擦磨损试验机是进行高温高速摩擦磨损试验的有效设备,广泛运用于对各种高速刀具的高温摩擦磨损性能进行测试和评价,是高速切削和新型刀具材料研制开发和应用的必备设备。
该设备是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基础设备,该设备可以扩展该学科的研究领域和提高研究水平。
1.2摩擦磨损实验机研究现状
摩擦试验机对冶金、矿山、电力以及工程机械等行业的发展有着至关重要的作用,随着目前世界各国科技的飞速发展,各个行业在技术上的突飞猛进摩擦试验机对于各行业的重要性也越来越明显.
目前,世界只有美国、日本、瑞士等少数几个国家有摩擦磨损试验机的专业生产企业,而济南试金集团是国内最早研制和生产摩擦磨损试验机的厂家。
随着中国工业的发展,摩擦试验机在工业当中的地位渐渐显现了出来,因此国内有些企业也纷纷加入到了摩擦学行业的研究来。
济南竟成测试技术有限公司生产的MMW-1A新型万能摩擦磨损试验机
图1-1MMW-1A新型万能摩擦磨损试验机
本试验机可在一定的接触压力下,以滚动、滑动的摩擦形式,在较宽的转速范围内,用来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能。
该机具有多种摩擦副,如低速销盘(大盘,三针)摩擦副、四球长时抗磨损性能摩擦副、球—青铜三片润滑性能摩擦副(可选附件)以及止推圈、球—盘、泥浆磨损、橡胶密封圈的唇封力矩和粘滑摩擦副(可选附件)。
该试验机在石油化工、机械、能源、冶金、航天等摩擦学研究的各专业技术领域具有广泛的用途。
当然,目前国内还有其他公司的产品一样很成熟,已经趋于成熟化,智能化,有的并能用微机显示,比如济南益华摩擦学测试技术有限公司生产的采用微机控制的四球摩擦磨损试验机当然,目前国内还有其他公司的产品一样很成熟了。
济南思达测试技术有限公司生产的MME-2微机控制摩擦磨损试验机就是一个例子
MME-2微机控制摩擦磨损试验机:
图1-2MME-2微机控制摩擦磨损试验机
主要用途本试验机可做各种金属材料及非金属材料(尼龙、塑料等)在滑动摩擦、滚动摩擦、滚滑复合摩擦和间歇接触摩擦等多种状态下的耐磨性能试验,用于评定材料的摩擦机理和测定材料的摩擦系数。
并可模拟各种材料在干摩擦、湿摩擦、磨料磨损等不同工况下摩擦磨损试验。
该机采用计算机控制系统,可实时显示试验力、摩擦力矩、摩擦系数、试验时间等参数,并可记录实验过程中摩擦系数—时间曲线。
滚动摩擦试验能调节实现不同的滑差率;该产品所做结果符合GB/T12444.2-90金属磨损试验方法—MM型磨损试验;GB/T3960—83塑料滑动摩擦系数试验方法。
由于该机功能多,结构简单可靠,使用方便,有多个标准试验方法建立在该机型上,且在国外使用较多,所以在国内摩擦学研究领域也有非常广泛的应用。
1.3本课题的研究目的及意义
这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件,虽然简单易行,但不能获得摩擦过程的动态信息,更不能对磨损(摩擦)过程进行动态观测及动态数据记录;另外由于受到试验机转速的限制,摩擦副相对运动的速度大多较低(一般不超过10m/s)。
然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高,如高速列车运行时的速度约为300km/h,制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为60~70m/s.而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损试验机。
摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究,正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响,从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。
摩擦磨损试验研究的内容非常广泛,如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素,对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。
由于摩擦磨损现象十分复杂,摩擦磨损条件不同,试验方法和装置种类繁多,如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。
为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素,在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。
高温高速摩擦磨损试验机是进行高温高速摩擦磨损试验的有效设备,广泛运用于对各种高速刀具的高温摩擦磨损性能进行测试和评价,是高速切削和新型刀具材料研制开发和应用的必备设备。
该设备是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基础设备,该设备可以扩展该学科的研究领域和提高研究水平。
1.4本章小结
本章介绍了摩擦磨损试验机的发展背景及国内外研究现状,介绍了摩擦磨损试验机的应用现状,论述了研究摩擦磨损试验机的意义与重要性。
由于摩擦磨损现象十分复杂,摩擦磨损条件不同,试验方法和装置种类繁多,如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。
为了探索和验证机械
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- 关 键 词:
- 高温 摩擦 磨损 试验 设计 本科 论文