OAT2U大越式高温摩擦磨损试验机的智能化改造

　　0　引　　言

　　摩擦磨损试验机是测试与评定摩擦副摩擦学特性的专业装备[1,2]。常规的国产摩擦磨损试验机,大多用于测试常温下摩擦副摩擦学特性,所测试的主要性能参数是磨损量和摩擦力,它们是表征摩擦副摩擦学特性优劣的基本参数[3-5]。

　　OAT2U大越式高温摩擦磨损试验机是由日本株式会社东京试验机制作所在20世纪80年代开发生产的一种高温摩擦磨损试验机,它弥补了大多数国产摩擦磨损试验机只能测试常温性能的不足,因此在当时条件下有它先进的一面。该试验机的摩擦副为环-块接触形式,能在高温及恒定载荷下对各种材料的摩擦磨损做出定量的检测。但该试验机的最大缺陷是在测试过程中无法对摩擦力(或摩擦系数)做出定量检测。为了更好地发挥该试验机的原有特色功能,增加摩擦力测试模块十分必要。根据长期从事摩擦磨损试验技术及装备研制的经验,对该试验机进行了改造,并实现了试验过程的计算机智能化测控。

　　1　原试验机特点

　　如图1所示,OAT2U大越式高温磨损试验机主要由试样旋转驱动系统、负荷加载系统、试样装夹系统、加热保温系统及电控系统组成。该试验机有如下几个特点:

　　(1)高温磨损测试。在试验中,通过电加热、保温后,可以实现测试环境温度在室温~600℃内变化,但控温精度较差。

　　(2)恒比压加载。载荷系统设计中,转圆环外径2r(30 mm)小的情况下,经数学推导得到恒比压的条件是施加负荷p与磨损距离L的平方根成正比例关系[6](即p∝√L)。故可以认为在试验中,载荷是可以恒定的。

　　(3)磨损量。此项是本试验机的主要测量数据,通过系列试验后,分析试验前后的磨痕宽度就可以实现对磨损量的测量。

　　(4)试验机无法测定摩擦力(或摩擦系数)。

　　2　试验机改造

　　2·1　改造原理

　　机械设备中零部件的摩擦磨损性能,是由材料(摩擦副配对及润滑剂)、工作参数(载荷、速度、摩擦系数等)、接触几何和环境条件(温度、气氛等)等因素决定的[7],评价材料摩擦性能的指标通常是指摩擦系数和耐磨性的评价。

　　在试验机测控中,一般测出摩擦力或摩擦力矩就可方便地算出摩擦系数。例如,在已知负荷p的情况下,只要测出摩擦力F,就可以根据公式μ= F/p求出摩擦系数μ值。

　　测量摩擦力常用方法有2种,即测量作用在驱动轴上的扭矩,或者是借助于弹性元件测定作用在固定件上的力[6]。

　　摩擦扭矩可以采用扭矩传感器进行测量,其安装位置既可以是在运动轴上,也可以是在固定轴上。