MMG-10型高溫高速摩擦磨損試驗機

 

1簡介

MMG-10型高溫高速摩擦磨損試驗機，是我公司研製的多功能摩擦磨損試驗機，主要用於在高溫真空（氣體保護）狀態下三體磨損的模擬試驗。其主要用途與功能除涵蓋美國FALEX6#型多功能試樣測試試驗機（Multi-Specimen Test Machine）外，還綜合了高溫端面、高溫銷盤磨損的性能。它是研製開發各種耐高溫材料、高溫塗層、中高檔系列液壓油、內燃機油、齒輪機油必需的模擬評定測試試驗機，該機增加控制程式還可以作爲美國ASTMD4172-94、ASTMD2266-91潤滑液（脂）抗磨性能標準試驗方法（四球法）標準評定測試試驗機，也是我國石油化工總公司在SH/T0189-92“液體潤滑劑抗磨損特性試驗法（四球法）適用的測試評定標準儀器。

該機在一定的接觸壓力下，具有高溫、常溫、氣氛保護等狀態下的滾動、滑動或滑滾複合運動的摩擦形式，具有無級調速系統，可在極低速或高速條件下，用來評定潤滑劑、金屬、塑料、塗層、橡膠、陶瓷等材料的摩擦磨損性能，特別是高溫、氣氛保護狀態下的三體磨損性能具有國際領先水準。隨機附帶端面和銷盤摩擦副；並且有很大的摩擦副擴展空間，例如低速銷盤（具有大盤與小盤，單針與三針）摩擦功能、四球長時抗磨損性能和四球滾動接觸疲勞、球—青銅三片潤滑性能、以及球—盤、泥漿磨損、橡膠密封圈的脣封力矩和粘滑摩擦性能的試驗、高溫端面可在各大科研院所廣泛應用。MMG-10型試驗機在摩擦學各個專業技術領域、石油化工、機械、能源、冶金、航太、各大專院校、研究院（所）等部門具有廣泛的應用前景。

 

2 試驗機的主要技術規格：

1. 1. 試驗力

1.1軸向試驗力工作範圍（無級可調）                   10～10000N

1.2試驗力示值相對誤差                               ±1%

1.3試驗力示值零點感量                               ±1.5N

1.4試驗力自動加荷速率                               500N/min

1.5試驗力長時自動保持示值相對誤差                   ±1%

1. 2. 摩擦力矩

2.1測定 摩擦力矩                                  5N.m

2.2摩擦力矩示值相對誤差                              ±2%

2.3摩擦力荷重感測器                                  100N

2.4摩擦力臂距離                                      50mm

1. 3. 主軸無級變速範圍

3.1單級無級變速系統                         0.1～2000r/min

3.2主軸轉速誤差                                      ±1%

1. 4. 試驗介質： 氣體、磨料等。
2. 5. 試驗機加熱系統

5.1筒式加熱爐                                  室溫～1100℃

5.2 K型熱電偶                            2支（配筒式加熱爐）

 

5.3溫度控制精度                          ±（0.3+0.005t）℃

                                    式中“t”爲試驗溫度絕對值

6.試驗機主軸錐度：                                     1：7

7.試驗機主軸與下副盤最大距離             ＞75mm

8.試驗機主軸控制

8.1手動控制

8.2時間控制

8.3轉速（週期）控制

8.4摩擦力矩控制

8.5 微機控制

9.試驗機時間顯示與控制範圍                     1s～999小時

10.試驗機轉速（週期）顯示與控制範圍           （1～99）×105

11.試驗機主電機輸出 力矩                     15N.m

12.高溫爐真空度                                500Pa

13.試驗機外形尺寸〈L×B×H〉   1030×710×1910mm（尺寸可按要求確定）

14.試驗機淨重                                  1800kg

 

3.試驗機概述

 

該試驗機可分爲以下幾個部分

1） 伺服載入系統（伺服閥控制）

2） 冷卻系統（優質不鏽鋼板定做）

3） 【真空控制保持系統】

4） 高溫真空爐系統

5） 摩擦力測量系統

6） 試驗力測量系統

7） 主軸伺服控制旋轉系統（伺服電機及伺服驅動器）

8） 耐高溫主軸（耐高溫材質）

9） 強電控制櫃

10） 微機控制系統

11） 軟體（總生免費升級）

 

 

 

 

1. 1. 試驗機分部

1） 伺服載入系統                            

2） 冷卻系統                               

3） 高溫真空爐系統 

4） 真空控制保持系統                        

5） 摩擦力測量系統                         

6） 試驗力測量系統                      

7） 主軸伺服控制旋轉系統              

8） 摩擦副附件及備件

（端面及銷盤摩擦副同時應提供摩擦副的加工圖紙。）

9） 強電控制櫃                      

12）   微機控制系統 ：試驗參數設置及摩擦指標顯示

13）   電腦及軟體 ：電腦爲聯想品牌機， 射印表機一臺

14）   免費調試、安裝 和培訓              

15）  零備件及專用工具（42件工具及專機專用工具）      

16）  運輸、保險       

 

3.2試驗機主要摩擦副（供參考，特殊要求的摩擦副可協商定製）

1  銷盤摩擦副（高溫）：

 
 

1—小試環   2—大試環   3—試樣銷    4—螺釘   5—銷夾頭

圖二 銷盤摩擦副<單針與三針>

摩擦係數

1.1單針小環

因爲  f=μP  …………………………………（1）

      T=fr ……………………………………（2）

所以  μ==0.0837………………………（3）

式中：f—摩擦力   N

 μ—摩擦係數

P—試驗機軸向試驗力   N

T—試驗機摩擦力矩     

r—小試環與試樣銷接觸點軌跡半徑23.873/2      mm

1. 1. 2三針小環

因爲  f=μ………………………………………（4）

      T=3fr ………………………………………（5）

     μ==0.0837…………………………（6）

1. 1. 3單針大環與三針大環

μ==0.04332…………………………（7）

式中R—大試環與試樣銷接觸點軌跡半徑46.155/2 mm

1.4  小式環與銷試樣速度Vs

Vs=πｄｎ＝75ｎ mm/min

1.5 大式環與銷試樣速度Vs

VL=πDｎ=145ｎ　mm/min

式中：n—試驗機主軸轉速 r.h.m

d—小試環與試樣銷接觸點軌跡直徑d=23.873m

D—大試環與試樣銷接觸點軌跡直徑D=46.155mm

 

2.止推圈摩擦副（高溫）

 
 

1.止推圈夾頭    2.止推圈小試盤   3.螺釘   4.圓柱銷

5.止推圈大試盤  6.小試環         7.大試環

圖三   止推圈摩擦副

AS—止推圈小試盤接觸面積  mm2

        AS=π（d12-d22）/4≈125mm2

Al—止推圈大試盤接觸面積  mm2

        Al=π（D12-D22）/4≈580mm2

P—試驗機軸向試驗力            N

n—試驗機主軸轉速              r.p.m

T—試驗機摩擦力矩              

Ps—止推圈小試盤接觸壓力   Pa

        Ps=

Pl—止推圈大試盤接觸壓力   Pa

        

Rs—止推圈小試盤平均半徑  Rs=（d1+d2）/4=13.25  mm

Rl—止推圈大試盤平均半徑  Rl=（D1+D2）/4=22.3   mm

Vs—止推圈小試盤試驗速度  

Vs=2π.Rs.n=83.25n   mm/min

Vl—止推圈大試盤試驗速度

        Vl=2π.Rl.n=144.47n   mm/min

μ3—小止推圈摩擦副的摩擦係數

        μ3=………………………（1）

μl—大止推圈摩擦副的摩擦係數

        μl=………………………（2）

Pv3—小止推圈摩擦副速度因子  N 

         Pv3==2πRs n=0.666P.n…………（3）

Pvl—大止推圈摩擦副速度因子 N

         Pvl==2πRl n=0.249P.n…………（4）

Kt—止推圈摩擦副的磨損因子   mm2/N

         Kt=………………………………………（5）

式中：X—止推圈摩擦副軸向磨損量          mm

P—止推圈摩擦副Ps式pl的接觸壓力  Pa

V—止推圈摩擦副Vs式Vl的試驗速度  mm/min

t—止推圈摩擦副試驗山時間          min

3.球盤摩擦副<單球與三球>圖七

 
 

1.小試環     2.大試環      3.φ12.7      4.球盤夾具

圖四  球盤摩擦副<單球與三球>

摩擦係數的計算：

3.1單球與三球小環和銷盤摩擦副單針與三針相同

   μ=……………………….（1）

3.2單球與三球大環（與銷盤摩擦副計算公式相同） 

  μ=…………….（2）

  式中：T—試驗機摩擦力矩                      

        P—試驗機軸向試驗力                    N

        R—大試環與試樣球接觸點軌跡半徑R=

        μ—球與大試環摩擦係數

   試驗速度：

3.3球與小試環速度（Vs）和3103大試環速度（Vl）

   Vs=π.d.n=75n  mm/min ………………………..（3）

   Vl=π.D.n=130n  mm/min……………………….（4）

   式中：n—試驗機主軸轉速   r.p.m

         d—小試環與球試樣接觸點軌跡直徑 d=23.873mm

         D—大試環與球試樣接觸點軌跡直徑D=41.380mm

   赫茲接觸應力

3.4球盤摩擦副 赫茲接觸應力σmax

   當摩擦副材料相同時，泊松比μ=0.3時

   單球盤摩擦副   σmax=0.388 N/mm2

    三球盤摩擦副   σmax=0.388 N/mm2

  式中：P—試驗機軸向試驗力   N

        E—合金 性模數2.1×106kgf/cm2=2.06×105N/mm2

        R—球試樣半徑 6.35mm

4. 四球摩擦副（如圖五）（附）

 
 

圖五  長磨四球摩擦副

1—加熱器   2—墊  3—圓柱銷   4.油盒   5—鎖緊螺環    6—彈簧夾頭

7—標準試驗 （GB308-84）  8—壓環  9—軟鋁墊  10鉑熱電阻感測器

 

   摩擦係數公式推導

   四球摩擦副由四個等直徑 （r=6.35mm）組成，其四個球心組成一個正四面體ABCD，如圖所示，上球與下三球的接觸點組成一個正三角形B1C1D1，上球與下三球的正壓力各爲N1=N2=N3=N，摩擦力F=μN，摩擦圓半徑rA=，摩擦力矩故摩擦係數，

因軸向試驗力爲

所以   

摩擦係數   μ=

T—摩擦力矩（）               P—試驗力  （N）

 
 

圖六  四球作用力的分析圖

 

5.球青銅三片摩擦副（如圖七）（附）

 
 

1—銷    2—試片座    3—試片    4—鎖緊螺環    5—彈簧夾頭

6—標準試樣 （GB308-84） 7—油盒 8—軟鋁墊 9—鉑熱電阻感測器

          圖七   球青銅三片摩擦副

 

摩擦係數公式推導：

 

如圖十一，球對試片的正壓力各爲N，軸向試驗力爲P，由圖所示的幾何關係可得：

3Nsinα-P=0  故 N= 

因爲摩擦力矩 T=

所以  F=

                                             
 

因 F=μN                            圖八  球三片作用力的分析圖

所以摩擦係數                                                                          

μ= 

T—摩擦力矩（）  P—試驗力（N）

  注：由於加工尺寸誤差，爲了提高試驗結果的再現性精度，摩擦係數需要進行修正，乘以修正係數k，即

  式中：k=       RA—試球理論磨損圓環半徑（=3.663mm）

                  —試球實際磨損圓環半徑（實測值，mm）

6.其他摩擦副

（1） 滾動接觸疲勞四球摩擦副

 

圖九  滾動接觸疲勞四球摩擦副

（2） 粘滑摩擦副

 
 

圖十  粘滑摩擦副

 

 

 

3.3 軟體界面

 

 
售後 及承諾：

試驗機質量三包，質保期自驗收合格起一年，終生維護，一年內全免費 ，新機免費 安裝調試，免費培訓操作人員。

1. 1. 所提供試驗設備應符合現行國標或行業標準，保證試驗設備的技術先進性，可靠性。

2. 試驗機質量保證期一年，實行三包承諾，終生維護。

1. 3. 所需零部件及配件常年供應。
   1. 4. 產品常年技術支持，產品維修保養24小時內提供解決方案，如需現場解決24小時內到達。
   2. 5. 軟體終生免費升級。